淺析基于生物學事實的生物學教學

顧鋒杰 （江蘇省南通市通州區(qū)金沙中學 江蘇南通 226300）

著眼于學生適應(yīng)未來社會的發(fā)展和個人生活的需要，《普通高中生物學課程標準（2017版）》（以下簡稱新課標）提出“生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任”四項學科核心素養(yǎng)。新課標要求“通過對事實的抽象和概括，幫助學生建立生物學概念，并以此來建構(gòu)合理的知識框架”。因此，建構(gòu)適合學生實際的課堂教學策略，是提升學生學科核心素養(yǎng)的有效途徑。下面討論如何利用生物學事實，提高學生的生物學科素養(yǎng)。

1 生物學事實學習課堂的課型特點

生物學是自然科學中的一門基礎(chǔ)學科，是研究生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律的一門科學。與生物體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生活習性、外部特征等作為客觀存在的事實相關(guān)的知識稱為生物學事實。生物學事實一般是零碎的，但是這些零碎的事實卻能為學生的概念形成提供支撐。因此，教師在開展教學時，要充分利用生物學事實，創(chuàng)造問題情境，引導(dǎo)學生通過科學思維，主動建構(gòu)生物學概念。基于生物學事實的教學具有以下幾個特點。

1.1 生物學事實是生物學研究的起點，也是人們認識生命本質(zhì)的知識基礎(chǔ)

生物學的學習往往是都是從生物學事實開始的，生物學發(fā)展的歷史表明，許多生物科學的偉大發(fā)現(xiàn)都是建立在生物學事實的發(fā)現(xiàn)和積累之上的。因此，在教學過程中，教師要善于利用教材中科學史，遵照學生思維發(fā)展的規(guī)律，尋找科學發(fā)現(xiàn)線索，引導(dǎo)學生沿著科學家的思路，主動思考科學發(fā)展中的矛盾點，在解決問題中，思考下一個疑惑點，最終實現(xiàn)新知識的建構(gòu)。教材只是教學的材料，教師要基于對學情和新課標分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)學生的思維需求，適當調(diào)整教材的順序。

1.2 生物學事實展現(xiàn)了豐富多彩的形象特征和精妙奇特的結(jié)構(gòu)組成

生物學事實的形象性有利于激發(fā)學生的學習興趣和探究動機。形象教學是生物學事實學習的主要方法，有利于學生形象思維的發(fā)展，有利于調(diào)動學習者對知識的積極建構(gòu)。教師采用形象教學，首先使學生認識到生物學概念都是基于科學事實經(jīng)過論證形成的，并能用這些概念解釋簡單的生命現(xiàn)象。教師可借助于生物實驗園中實物觀察、形象逼真的模型分析以及模型制作構(gòu)建過程，這樣可實現(xiàn)知識與實物的再現(xiàn)，讓所學知識變得真實可見。接著，教師引導(dǎo)學生基于生物學事實和證據(jù)運用科學思維，探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律。如在進行DNA分子結(jié)構(gòu)教學中，可先借助于教材中平面結(jié)構(gòu)和立體結(jié)構(gòu)，分析出DNA分子的特點及組成，然后教師提供特定的素材，如剪成特定形狀的塑料泡沫、折斷成一定長短的牙簽，前者告知用于模擬堿基與磷酸基團，后者模擬氫鍵和磷酸二酯鍵，要求學生動手組裝DNA模型，然后分組比較，分析各DNA分子多樣性形成的原因。

1.3 基于生物學事實的學習需在仔細觀察的基礎(chǔ)上，綜合運用科學思維

觀察是有目的、有計劃的感知活動，觀察是事實獲取的主要方式。觀察的手段有肉眼觀察、借助儀器觀察；觀察的形式包括對比觀察、程序觀察、綜合觀察等；觀察的順序可以由局部到整體，也可以從整體到局部。引導(dǎo)學生掌握正確的觀察方法，有助于提高學生生物學學科學素養(yǎng)。對于教學中無法可提供的模型，教師可到網(wǎng)絡(luò)上下載相關(guān)圖片或相應(yīng)視頻，課堂上可借助于多媒體，展示給學生觀看，引導(dǎo)學生觀察。為了提高觀察的針對性，教師事先要指出需要學生觀察的對象，也可以問題的形式出現(xiàn)，這樣可避免學生漫無目的地觀察，也可促使其在觀察中思考。當學生通過仔細觀察，認識到了各種豐富的有代表性的生物學事實后，還需要運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等科學思維的方法，解釋相應(yīng)的生物學現(xiàn)象，概括出生物學規(guī)律，培育生命觀念，從而可以審視或論證生物學社會議題，進而在需要個人做決策時，能夠選擇正確的立場。

2 生物學事實學習課堂的一般過程

生物學事實學習是一個信息加工、科學思維、科學探究的過程。第一階段是“信息獲取”，方式主要包括觀察、實驗、調(diào)查等；第二階段是“信息加工”，第一階段獲取的感性認識是基礎(chǔ)，對信息加工的思維過程主要包括比較、分析、綜合，從而將感性認識上升到理性認識；第三階段是“信息儲存”，在教學中可以將準確的語言描述與鮮明的實物形象有機結(jié)合起來，發(fā)揮語義編碼與形象編碼的雙重效應(yīng)，促進知識的有效儲存；第四階段是“信息提取”，提取信息進行推理、判斷、分類，為進一步優(yōu)化編碼、強化聯(lián)系服務(wù)，并引發(fā)新的探究。

3 基于生物學事實的教學策略

根據(jù)學習過程中對學生思維訓練的側(cè)重點不同，可以將生物學事實的教學策略歸納為以下兩種。

3.1 “觀察—歸納”的教學策略

該策略強調(diào)學生學習過程中通過有目的、有計劃、全面深入細致的觀察，學會觀察方法，提高觀察能力。教師通過指導(dǎo)學生科學地觀察，從生物學事實中歸納出基本生物學原理和規(guī)律，促進學生理解和掌握事實。

“觀察—歸納”教學策略的基本步驟為：明晰觀察對象、帶著問題去觀察、形成感性認識、歸納得出結(jié)論。例如學習“捕獲光能的色素”時，教師可以提出問題：綠色植物之所以能進行光合作用，是因為其葉綠體內(nèi)含有能吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能的色素，那么，色素的種類、含量如何測定呢？接著，可布置學生完成綠葉中色素的提取和分離實驗，讓學生通過對實驗結(jié)果的觀察和分析，得出綠葉中所含光合色素的種類等結(jié)論。在實驗結(jié)果的分析中，教師可將不同類型的分離色素的濾紙條投影，然后引導(dǎo)學生分析形成該實驗結(jié)果的原因，進而歸納出實驗的注意事項。然后，教師明確觀察對象為“濾紙條上出現(xiàn)的色素帶的顏色與寬度以及相鄰色素帶的間距”，在此基礎(chǔ)之上，提出觀察問題：“濾紙條上色素帶的數(shù)量、顏色、寬窄、排序是什么？”學生通過觀察正確操作獲得的濾紙條，獲得關(guān)于綠葉中的色素帶種類、顏色、含量、在濾紙條上擴散的快慢等信息。該案例中，學生帶著問題觀察，從色素的提取和分離實驗的實驗現(xiàn)象，歸納出綠葉中色素的種類、顏色、含量以及色素在層析液中的溶解度大小等有關(guān)綠葉中色素的基本生物學原理。

3.2 “觀察—探究”教學策略

大數(shù)據(jù)時代的到來，生物學知識更新速度不斷加快，用傳統(tǒng)的方法來學習，不但負擔較重，而且效率較低。應(yīng)對信息爆炸的時代，學生生物學知識的獲得，除了教師的傳授，更主要的需要學生自己參與建構(gòu)。“觀察—探究”教學策略就是要引導(dǎo)學生在觀察過程中提出問題、設(shè)計實驗、進行探究、得出結(jié)論。該教學策略的基本步驟是：觀察現(xiàn)象、提出問題、實驗探究、得出結(jié)論、實踐運用。

例如，在對“植物細胞的質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原”這一驗證性實驗進行探究的過程中，教師在教學目標完成之后，可以試著引導(dǎo)學生做一些探究性思考：（1）關(guān)于實驗材料的分析，在這個實驗中洋蔥外表皮細胞是不是不可替代的實驗素材，利用其他植物的細胞能夠完成實驗嗎？在選擇洋蔥外表皮的時候為什么盡量取其紫色部分？有怎樣的意義呢？（2）關(guān)于實驗試劑的選取，可以用其他試劑代替蔗糖溶液嗎？應(yīng)該怎樣選擇試劑的濃度？（3）關(guān)于操作方法的改進，這個實驗是否可以對其進行改進？實驗步驟能否簡化？為何只用低倍顯微鏡觀察？為何要用顯微鏡觀察三次？在學生經(jīng)過實驗、思考和探討，并得出最終結(jié)論之后，教師可以結(jié)合這一生物實驗，引導(dǎo)學生設(shè)計實驗對某植物細胞的細胞液濃度進行探究。學生經(jīng)討論之后，將原實驗選用的質(zhì)量分數(shù)為30%的蔗糖溶液，替換為質(zhì)量分數(shù)分別為40%、30%、20%、10%等系列濃度的蔗糖溶液，并且分別對其實驗現(xiàn)象進行觀察。與此同時，學生經(jīng)過親身體驗，利用演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等方法，可以更好地將植物滲透吸水這一生物原理進行掌握。另外，也會因?qū)嶒灥某晒ν瓿梢鹦⌒〉某删透校蛊鋭邮帜芰σ部傻玫揭欢ǔ潭鹊奶岣摺＿@樣，教師通過探究性實驗，有效激發(fā)學生對生物實驗的探究熱情，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維能力等學科素養(yǎng)。

通過基于生物學事實的課堂教學設(shè)計，訓練學生運用多感官進行探究、思考、構(gòu)建，明確生物學科的精髓，理解科學規(guī)律的形成及應(yīng)用，培養(yǎng)學生熱愛生命、尊重科學家研究成果、能正確判斷關(guān)于生物學的社會議題等素養(yǎng)。