基于生物學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計研究
——以“細胞的分化”為例

林昭汝 （溫州市第二外國語學(xué)校 浙江溫州 325015）

陳秉初 （浙江師范大學(xué)教師教育學(xué)院 浙江金華 3251004）

2016年我國教育部發(fā)布了《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》，正式對學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)進行了界定，綜合表現(xiàn)為六大核心素養(yǎng)：責任擔當、實踐創(chuàng)新、人文底蘊、科學(xué)精神、學(xué)會學(xué)習、健康生活。核心素養(yǎng)的出現(xiàn)，為課程改革提供了新的指向和動力。《普通高中生物學(xué)課程標準（2017年版）》指出應(yīng)以生物學(xué)科素養(yǎng)為核心，制定有關(guān)生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責任的教學(xué)目標，且從教學(xué)策略、教學(xué)評價等環(huán)節(jié)層層落實。下面將以“細胞的分化”一課為例，具體闡述生物學(xué)科核心素養(yǎng)下的教學(xué)設(shè)計研究。

1 生物學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵與價值

1.1 生物學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵

學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生通過具體學(xué)科而獲得的相關(guān)品格和能力，是對中學(xué)生核心素養(yǎng)的具體落實，既彰顯了學(xué)科特色，又集三維目標于一體，體現(xiàn)育人價值。生物學(xué)科核心素養(yǎng)則是學(xué)生在高中生物課程的學(xué)習中習得的終身受益成果，是公民基本素養(yǎng)的重要組成之一，具體包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責任四個要素。生命觀念，例如結(jié)構(gòu)與功能觀、進化與適應(yīng)觀，是學(xué)生能夠理解或解釋相關(guān)生命現(xiàn)象的品格和能力。科學(xué)思維則是一種實事求是，崇尚嚴謹?shù)那笾獞B(tài)度以及科學(xué)的思維方法和習慣。科學(xué)探究指針對特定的生物學(xué)現(xiàn)象，學(xué)會觀察、提問、實驗設(shè)計、方案實施以及結(jié)果的交流與討論等能力。社會責任是學(xué)生嘗試解決生產(chǎn)生活中的生物學(xué)問題的擔當和能力。四個要素共同建構(gòu)生物學(xué)素養(yǎng)，成為生物學(xué)科課程目標的出發(fā)點。

1.2 生物學(xué)科核心素養(yǎng)的價值

生物學(xué)科核心素養(yǎng)的價值主要體現(xiàn)在以下三方面。

①對于學(xué)生來說，生物學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生適應(yīng)社會發(fā)展必備的品格之一，對完成生物學(xué)習、認識科學(xué)世界、自主解決問題以及承擔社會責任等有著現(xiàn)實意義。

②對于課程與教學(xué)來說，在一定程度上促進了其變革，上至學(xué)科課程的統(tǒng)籌安排，下至一線教師的課堂教學(xué)設(shè)計，都需以學(xué)科核心素養(yǎng)為起點，這無疑是一種挑戰(zhàn)和創(chuàng)新。

③對于整個社會來說，生物學(xué)科素養(yǎng)的提出促進了人才的發(fā)展，而人才是社會進步的強大動力，為社會的可持續(xù)發(fā)展增添了新興力量。

2 基于生物學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計

生物學(xué)科核心素養(yǎng)下的教學(xué)設(shè)計在強調(diào)學(xué)生主體的同時，應(yīng)以生物學(xué)科核心素養(yǎng)為教學(xué)目標，遵循授課對象的具體學(xué)情，創(chuàng)設(shè)合理的教學(xué)情境和學(xué)生活動，并立足于核心素養(yǎng)，給以相應(yīng)教學(xué)評價。基于生物學(xué)科核心素養(yǎng)，合理的教學(xué)情境包括探究式教學(xué)情境、游戲式教學(xué)情境、問題式教學(xué)情境等。學(xué)生活動包括自主發(fā)言、小組討論、實驗探究、社會調(diào)查等。當然，無論以何種教學(xué)形式，教學(xué)設(shè)計應(yīng)始終指向?qū)W科核心素養(yǎng)，注重目標性教學(xué)。以下將著重選取“細胞的分化”一節(jié)的教學(xué)核心素養(yǎng)和目標、教學(xué)策略、教學(xué)過程和教學(xué)評價進行展示和有關(guān)分析。

2.1 教學(xué)核心素養(yǎng)和目標

本節(jié)課通過對細胞癌變和衰老的學(xué)習，認識生命規(guī)律和現(xiàn)象，樹立生命觀念，并自覺養(yǎng)成良好的生活習慣；借助實驗設(shè)計環(huán)節(jié)形成科學(xué)探究的思路和方法以及合作精神。本節(jié)課的教學(xué)目標具體包括：

（1）說出癌細胞的主要特征；說明癌細胞癌變的原因；說出細胞分化的概念、特點和實質(zhì)；概述細胞的全能性。

（2）學(xué)會在資料中提取相關(guān)信息；學(xué)會歸納實驗結(jié)論；嘗試小組討論設(shè)計動物全能性探究實驗，并學(xué)會嚴謹科學(xué)地表達實驗步驟。

（3）關(guān)愛生命的重要價值；確立積極的生活態(tài)度和正確的生活方式；體會結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一和分化的生物學(xué)意義。

上述教學(xué)目標較好地立足于生物學(xué)科核心素養(yǎng)，具體的教學(xué)形式都應(yīng)以此目標的實現(xiàn)與否為切入點，最后回歸目標，形成完整的目標性教學(xué)設(shè)計。

2.2 教學(xué)策略

教師采用癌癥話題（作家王蒙作品《明年我將衰老》及愛妻崔瑞芳女士因胰腺癌去世的話題）的問題式教學(xué)情境貫穿整節(jié)課堂，運用導(dǎo)學(xué)案學(xué)習策略調(diào)動學(xué)生學(xué)習積極性。此問題情境富有人文氣息和生命關(guān)懷，除可激發(fā)學(xué)生的上課興趣外，同時使學(xué)生對生命增添一份責任感和敬畏感，在特定情境中通過歸納導(dǎo)學(xué)案上的信息、回答相關(guān)問題、小組討論等實現(xiàn)教學(xué)目標，完成生物學(xué)科核心素養(yǎng)的達成路徑。

2.3 教學(xué)過程

2.3.1 創(chuàng)設(shè)情境，課堂導(dǎo)入

教師展示作家王蒙和愛妻崔瑞芳女士合照，簡單講述老先生故事，引出崔女士因癌癥去世的話題，導(dǎo)入新課。

分析：癌癥話題貼近生活，喚起學(xué)生的學(xué)習欲望和情感共鳴。且問題情境具有生物學(xué)意義和社會現(xiàn)實意義，本身就比較貼合生物學(xué)科核心素養(yǎng)。

2.3.2 癌細胞的學(xué)習

（1）學(xué)習癌癥的根源及特點。

教師以導(dǎo)學(xué)案為主，開展課堂教學(xué)。學(xué)生依次閱讀導(dǎo)學(xué)案資料一二，思考并回答下述問題：癌癥就是腫瘤嗎？癌癥的病源是什么？它是怎么來的？它的特點是什么？

教師提出問題：癌細胞與正常細胞相比，它的遺傳物質(zhì)有沒有發(fā)生改變？癌細胞會轉(zhuǎn)移的根本原因又是什么？學(xué)生自主閱讀課文，思考并回答問題。

（2）學(xué)習癌變的原因和預(yù)防。

學(xué)生閱讀資料三，思考問題：材料反映了哪種致癌因素？聯(lián)系生活，又有哪些致癌因素？學(xué)生暢所欲言。教師板書羅列學(xué)生列舉的致癌因素。教師繼續(xù)點撥：輻射、吸煙、油炸、燒烤、紫外線，這些因素能不能根據(jù)它們各自的特點分類和歸納？在學(xué)生思考回答后，教師總結(jié)為物理致癌和化學(xué)致癌因素，并補充生物致癌因素。教師展示乙肝病毒、人乳頭狀病毒圖片，講授溫州新聞——HPV抗人乳頭狀病毒疫苗（宮頸癌疫苗）可在溫州醫(yī)院接種。

教師提問：面對這些致癌因素，我們又應(yīng)該怎么預(yù)防癌癥呢？學(xué)生討論并回答。教師總結(jié)強調(diào)健康生活的重要性。

分析：借助導(dǎo)學(xué)案資料，讓學(xué)生自主歸納提煉信息，將課堂更多的賦予學(xué)生，提高學(xué)生的信息提取能力和理性思維能力。在致癌因素和抗癌預(yù)防的學(xué)習中，讓學(xué)生自由發(fā)揮，暢所欲言，教師則是在一旁輔助引導(dǎo)，體現(xiàn)學(xué)生的主體性。在學(xué)習的過程中，學(xué)生運用身邊的實例和現(xiàn)象解釋知識，不僅學(xué)習了生物學(xué)的知識和思想方法，還逐步形成了相應(yīng)的生命觀念。

（3）學(xué)習細胞分化。

教師提問：崔女士因不正常的胰腺細胞而結(jié)束了生命，那么正常的胰腺細胞是怎樣產(chǎn)生的？以此問題導(dǎo)出“細胞分化”的內(nèi)容。學(xué)生自主閱讀課本113頁，找出細胞分化的概念。教師同時展示受精卵發(fā)育成胎兒的圖片，使學(xué)生加強理解，并提出問題：如果受精卵只進行有絲分裂，不分化，人類會變的怎樣？引出細胞分化的意義

學(xué)生繼續(xù)閱讀導(dǎo)學(xué)案上的資料四，嘗試用詞語歸納總結(jié)細胞分化的特征。教師引導(dǎo)，提出問題：細胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上的差異，是因為細胞的遺傳物質(zhì)發(fā)生改變了嗎？引出細胞分化的實質(zhì)。教師講授：細胞的差異是由細胞的蛋白質(zhì)引起，細胞的遺傳物質(zhì)則控制了蛋白質(zhì)的合成，這個過程就是基因的表達。并展示基因選擇性表達的動態(tài)圖片，提出問題：基因與細胞分化的關(guān)系？

分析：教師不斷提問設(shè)疑，引出學(xué)習內(nèi)容，讓學(xué)生在問題中學(xué)會自主思考，質(zhì)疑，信息提取、分析、歸納以及結(jié)論推理。在這些過程中，學(xué)生的思維將會不斷指向生物學(xué)科核心素養(yǎng)的科學(xué)思維。2.3.3 細胞全能性的學(xué)習及實驗探究

（1）分析植物細胞全能性實驗探究。

教師提問：目前市場上關(guān)于癌癥的治療，價格相對昂貴。紫杉醇是國際醫(yī)療界比較公認的抗癌藥，其提取于紅豆杉。而紅豆杉是珍貴的野生植物，分布有限，生長緩慢。如何快速大量的繁殖紅豆杉？以此引出植物組織培養(yǎng)，并展示植物組織培養(yǎng)圖片，一一講授實驗操作。教師強調(diào)：從最初的一個細胞變成一個完整的植株，這種能力叫全能性。那么植物組織培養(yǎng)的實驗說明了什么？

（2）分析動物細胞核全能性實驗探究。

教師提問：動物細胞是否有全能性？如果要探究動物細胞有沒有全能性應(yīng)該怎么做？參照從紅豆杉的葉片細胞到完整植物，取的細胞可以是受精卵嗎？應(yīng)該是怎樣的細胞？教師展示蝌蚪腸細胞體外培養(yǎng)卻不能發(fā)育成蝌蚪得實驗操作，提出問題：此實驗說明什么？教師提示：研究發(fā)現(xiàn)動物體細胞之所以不能發(fā)育成完整個體，是因為受到細胞核受到細胞質(zhì)內(nèi)某些物質(zhì)的限制。那動物細胞核脫離了體細胞的細胞質(zhì)是否可以發(fā)育成完整個體？

學(xué)生四人小組討論，設(shè)計實驗探究動物細胞核的全能性。教師提示實驗材料有蝌蚪腸細胞、蝌蚪受精卵、蝌蚪卵細胞，并用簡潔的語言表述實驗過程。學(xué)生代表展示實驗方案，教師補充修改，最后師生總結(jié)此實驗說明了動物細胞核有全能性。

分析：學(xué)生通過分析全能性實驗，逐步提高自己的科學(xué)探究能力。從教師直接展示植物全能性實驗，到教師步步點撥，學(xué)生模仿實驗，合作設(shè)計動物全能性探究實驗，層層拔高思維難度，鍛煉學(xué)生科學(xué)探究的意識和能力，同時憑借小組交流和口述實驗方案，提高科學(xué)交流與表達能力。

2.3.4 課堂小結(jié)

學(xué)生完成思維導(dǎo)圖式，進行知識總結(jié)。教師朗誦王蒙先生的《明年我將衰老》，回到導(dǎo)入主題，升華情感，鼓勵學(xué)生坦然面對人生生老病死，笑對人生，同時引出下節(jié)課主題——細胞衰老。

分析：頭尾相接，以一主題情境貫穿整節(jié)課堂，并用詩意的散文結(jié)尾，讓一節(jié)生物課堂充滿人文氣息，同時指向生命觀念和社會責任的核心素養(yǎng)。這樣不僅讓學(xué)生學(xué)到知識，更讓他們明白生命的真正意義。

2.4 教學(xué)評價

立足教學(xué)目標，本節(jié)課采用課中提問、學(xué)案習題、課后交流等評價方式。課中及時提問鞏固知識，課后以導(dǎo)學(xué)案習題（選擇題、多莉羊?qū)嶒炋骄款}）檢測學(xué)生知識與能力目標的實現(xiàn)情況。教師與學(xué)生交流情感，分享生命價值觀以及調(diào)查對此類課堂的滿意度和建議，反饋學(xué)生的情感態(tài)度與價值觀目標，和整節(jié)課堂設(shè)計的效果，最終實現(xiàn)目標性教學(xué)設(shè)計。

3 教學(xué)設(shè)計研究的總結(jié)與反思

基于生物學(xué)科核心素養(yǎng)，制定合理的教學(xué)目標，并以教學(xué)目標為核心，選擇合適教學(xué)情境和學(xué)生活動設(shè)計教學(xué)過程。在教學(xué)過程的布局上，教師不拘泥于教材安排，多以一個教學(xué)情境貫穿整節(jié)課堂，并銜接好知識間的連貫性。在學(xué)生學(xué)習環(huán)節(jié)，除了設(shè)置齊答、單獨回答外，還設(shè)置了同桌討論、小組討論、學(xué)案學(xué)習等環(huán)節(jié)，充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習的積極性，幾乎讓每個學(xué)生都很好地參與到課堂學(xué)習環(huán)節(jié)，體現(xiàn)了學(xué)生主體性的特點。教師注重內(nèi)容選擇的趣味性、人文性和生活化。例如王蒙先生的散文、癌癥的預(yù)防、人乳頭狀病毒的新聞等，這些內(nèi)容不僅輔助課堂重難點的呈現(xiàn)，幫助達成課堂目標，又活躍了課堂氣氛。最重要的是，基于生物學(xué)科素養(yǎng)，以癌癥為話題讓學(xué)生珍愛生命，以王蒙先生的散文為結(jié)尾，升華情感，讓學(xué)生樂觀面對人生，對自己的人生和社會負責。同時通過小組間討論設(shè)計實驗，探究動物細胞核的全能性，提升學(xué)生的科學(xué)探究能力，讓他們像科學(xué)家一樣思考和試誤。當然，此類核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計仍然存在許多不足之處，如教學(xué)流于形式，目標難以實現(xiàn)，教學(xué)資源不足等。指向核心素養(yǎng)的生物教學(xué)設(shè)計研究的探索與實踐還有很長的路要走。