基于高中生物學學科核心素養培養的教學策略
——2108年諾貝爾獎獲得者的啟示

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(1.淮北師范大學生命科學學院，山東省棗莊市第四十六中學；2.淮北師范大學生命科學學院)

《普通高中生物學課程標準(2017年版)》中指出，生物學課程既要讓學生獲得生物學的基礎知識，也要讓學生領悟到生物學研究過程中解決問題的思路和方法。在探究過程中，養成科學思維的習慣，樹立社會責任意識，運用生物學知識解決實際問題。因此，通過諾貝爾生理學或醫學獎獲得者的研究過程，啟發對培養高中生物學學科核心素養教學策略的思考。

一、2018年諾貝爾生理學或醫學獎給我們的啟示

(一)2018年諾貝爾生理學或醫學獎

2018年諾貝爾生理學或醫學獎授予兩位免疫學家：美國的詹姆斯·艾利森(James P.Allison)與日本的庶佑(Tasuku Honjo)，以表彰他們“發現負性免疫調節治療癌癥的療法”，人體的T細胞能夠識別“自己”和排除“異己”。

20世紀90年代，詹姆斯·艾利森實驗室中研究到T細胞蛋白CTLA-4具有T細胞“剎車”功能，可以抑制人體的免疫反應，其他研究團隊探索了該蛋白質在自體免疫疾病的治療中作為目標的機制。然而艾利森具有完全不同的想法，他們研發了一種可以結合到CTLA-4并抑制其作用的抗體，并促使免疫系統攻擊癌細胞，他們治愈了患有癌癥的小鼠。

與此同時，庶佑的發現與詹姆斯·艾利森有異曲同工之妙。庶佑發現了另一種在T細胞表面表達的蛋白質PD-1也是具有T細胞“剎車”功能的，但作用機制完全不同。這種癌癥療法已在臨床被證明效果顯著。

由此可以看出，在一個問題的研究上，從不同的角度去思考，可能會有不同的發現，甚至有時會有意想不到的發現。這就要求我們在平時的教學工作中注意培養學生的發散思維和求異思維能力。

(二)對生物教學的啟示

2018年諾貝爾生理或醫學獎給我們一個啟示：通過生物學概念和原理的學習，形成生命觀念去探究生命規律；具備科學思維，歸納、推理、批判、創造等能力去思考問題；在團隊合作的基礎上，勇于創新去探究現實生活問題；樹立社會責任意識，用所學概念和原理解決實際問題。

二、生物學科核心素養培養的教學策略

生物學科核心素養不是簡單的學習知識就能自然形成的，而是學生通過生物學科的學習逐步形成的正確的價值觀念、必備品質和關鍵能力。包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任四個維度。

北師大肖川教授認為：“從學科角度講要為素養而教，學科及其教學是為學生素養服務的，而不是為學科而教，把教學局限與狹隘的學科本位中，過分的注重本學科的知識和內容，任務和要求，這樣講十分不利于培養視野開闊、才思敏捷并具有豐富學科素養和哲學氣質的人才。”

筆者結合教學實踐談談自己對培養學生的生物學科核心素養的一些思考。

(一)基于核心素養下的生命觀念的滲透策略

1.生命觀念

生命觀念是在理解生物學的概念、原理基礎上形成的。包括結構與功能觀、進化與適應觀、穩態與平衡觀、物質與能量觀等要素。

2.生物學科教學中生命觀念的形成

在教學過程中，生命觀念的形成需要老師正確引導學生掌握生物學概念、原理，同時引導學生理解生命觀念要素之間關系。并運用生命觀念解決實際問題。

如結構與功能觀的滲透，在學習細胞呼吸時，有氧呼吸是細胞呼吸的主要形式，而有氧呼吸的主要場所線粒體。線粒體內膜的某些部分向線粒體的內腔折疊形成嵴，嵴使內膜的表面積大大增加。嵴的周圍充滿了液態的基質。線粒體的內膜上和基質中含有許多種與有氧呼吸有關的酶。學習這部分內容時，可以通過學習線粒體的結構，從而理解線粒體時有氧呼吸的主要場所這一功能。線粒體的這種結構決定了這種功能，內膜向內凹陷增大膜面積，增大了酶的附著的面積，從而有利于有氧呼吸的進行，為細胞生命活動提供能量。

再如，穩態與平衡觀的滲透，“生態系統穩定性”一節學習過程中，引導學生掌握生態系統的結構，理解生態系統結構組成部分之間的關系。包括生產者、消費者、分解者之間與非生物物質的之間關系及能量流動與物質循環的相互關系等，并引導與生態平衡的關系的重要性。通過學習，學生自然形成穩態與平衡的生命觀念。

這兩個例子分別說明了生物體的結構決定功能、功能與結構相適應以及生態系統的結構的復雜程度與調節生態平衡的關系。這些生命觀念的形成，有助于學生在以后的學習和生活中去思考和解決實際問題。

(二)基于核心素養下的科學思維的培養策略

1.科學思維

科學思維是認識事物、解決實際問題的基礎。科學思維包括歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創造性思維等要素。學生科學思維的習慣需要通過科學探究的過程不斷養成。

2.生物教學中科學思維的培養

在生物膜的流動鑲嵌模型學習中，可以培養學生模型與建模的能力，教師在教學中通常利用動畫模擬過程，模擬建模，然后設置相應的習題。在這樣的過程中學生成了被動接受者，在看老師的表演，而沒有成為主動者和參與者。這一生物知識的學習如果能讓學生主動參與進去，自己動手設計模型，制作模型，學生的科學思維將會得到訓練。在“生物膜的流動鑲嵌模型”教學中，筆者是這樣設計的：給學生提供不同顏色的橡皮泥(用來代表脂質和蛋白質)、硬紙板(用來起支撐，便于展示)。然后在教學中按以下過程嘗試建模。

1925年，兩位荷蘭科學家得出結論細胞膜中的脂質分子必然排列成連續的兩層。可以引導學生以小組為單位用橡皮泥在硬紙板上擺出雙層脂質分子的模擬結構。這一過程可能會出現幾種不同的結果，引導學生小組討論，得出結論。

1959年，羅伯特森觀察到細胞膜三明治結構時，引導學生動手去完成。

1970年，科學家發現細胞膜具有流動性后，引導學生動手制作鑲嵌的靜態模型。并結合動畫演示熟悉流動鑲嵌模型。

這一建模的過程，學生不僅熟悉了細胞膜的各成分的空間結構，對細胞膜的結構有了直觀的認識，而且鍛煉了動手能力、獨立思考能力、小組合作能力。模型建構的過程不是簡單的生物學知識的學習，在這一過程中以學生為主體，學生主動去動手，去思考，去探究。這種科學思維的獲得將受益終生。

(三)基于核心素養下的科學探究能力的養成策略

1.科學探究

科學探究是學習自然科學必備的能力，在探究過程中不斷形成良好的科學思維習慣，勇于創新和善于團隊合作精神。組成要素包括觀察提問、設計實驗、方案實施、交流討論幾個方面。

2.生物教學中學生科學探究能力的養成

高中生物課本中的實驗內容非常多，把課本中的實驗利用好，就是對學生科學探究能力最好的培養。我們所說的探究的過程即“提出問題→做出假設→進行設計實驗→分析與論證→得出結論”，在教學中很多情況下科學探究能力的養成和科學思維的培養是同時存在的。

在“生物膜的流動鑲嵌模型”教學中，模型構建的過程中也在進行著科學探究能力的養成。比如，引導學生以小組為單位用橡皮泥在硬紙板上擺出雙層脂質分子的模擬結構。這一過程可能會出現幾種不同的結果，引導學生小組討論，對可能出現的幾種情況進行論證，最后得出結論。再如，學習孟德爾的遺傳規律時，引導學生利用假說演繹法去探究，學生知道孟德爾用假說演繹法證明了遺傳定律，也熟知遺傳規律。但是對于探究過程中的怎樣提出假設并演繹，然后通過設計實驗證明假設和演繹的結果的正確性。有時候教師可以把教材中的驗證性的實驗改組成探究性實驗，既可以鞏固基礎知識，又能夠培養學生科學探究的能力。

(四)基于核心素養下的社會責任的培養策略

1.社會責任

社會責任的組成要素包括關注社會議題、參與相關事務的討論、參與環境保護實踐、主動宣傳相關知識、解決現實生活問題等。“學習的最終目標是為了服務生活。因此，教學應當與生活相聯系，培養學生的生命觀念和社會責任。教師可以適當選取一些社會熱點話題組織學生進行生物知識相關的討論。”所以，在教學過程中，樹立社會責任的意識是“立德樹人”培養目標的更好體現。

2.生物教學中社會責任的培養

通過免疫調節的學習，了解艾滋病，自主自覺潔身自好，遠離疾病，并傳播預防相關知識。認識免疫系統的功能，從而積極主動鍛煉，提高自身免疫力。如學習“生命活動的主要承擔著——蛋白質”一節時，提前讓學生查閱人類基因組計劃，國際人類蛋白組計劃(HPP)的相關知識，這一環節把課堂交給學生來介紹自己查閱的資料，小組討論引導完成相關的質疑、困惑，完成教學過程。引導學生認識到人類肝臟蛋白組計劃的實施，將極大的提高肝病的治療和預防水平。這一環節的教學設計將生物學知識的學習和社會實際結合在一起，從而引導學生運用生物學知識關注社會議題，關愛生命，使學生在學習知識的同時培養社會責任感。

高中生物核心素養應以關注學生個人發展和社會發展的必備品格及關鍵能力為主要方式，來促進學生核心素養的提升。落實生物學學科素養的培養和發展，教師仍起著重要作用。作為一線教師及時了解、學習高中生物課程標準，根據課程標準要求不斷更新教育教學方法。在學習生物學知識的同時，以合適的方式方法培養學生的生物學核心素養，將課程標準與日常教學相結合，才能更好地促進學生全面發展，滿足學生成長的素質需要。