例談高中生物學學科關鍵能力的培養

楊桂華

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》（以下簡稱《新課標》）將學科核心素養定義為“學科育人價值的集中體現，是學生通過學科學習而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力”。由此可見，培養學生的關鍵能力是提高學生核心素養的重要方面。高中生物學科的關鍵能力有哪些？可以通過哪些有效途徑來培養呢？下面以蘇教版《必修2.遺傳與變異》中的“染色體變異”一節為例，討論在生物學教學中培養學生的學科關鍵能力。

1 分析新課標、教材，明確課堂重點培養的關鍵能力

生物學的學科關鍵能力涵蓋了各方面，如實驗探究能力、科學思維能力、信息的獲取及分析能力、生物學模型的建立與應用能力、理論聯系實踐等。教師在實際教學過程中，無法面面俱到，應根據《新課標》要求，結合教材的教學內容，明確每一節課可以重點培養的關鍵能力點，通過長期的學習連點成線，以線成面，最后形成立體的關鍵能力網絡。

“染色體變異”是蘇教版必修2的第三章“遺傳和染色體”第三節。《新課標》要求學生通過必修2的學習，能夠建立“大概念”——“遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”;通過第三章“遺傳和染色體”的學習，需要形成“重要概念”——“由基因突變、染色體變異和基因重組引起的變異是可以遺傳的”;具體到本小節要形成的概念是“次位概念”——“舉例說明染色體結構和數量的變異都可能導致生物性狀的改變甚至死亡”。本節教材中的內容包括“染色體結構的變異”和“染色體數目的變異”，涉及到染色體組、單倍體、二倍體、多倍體等抽象的生物專有名詞，并安排了兩個活動。綜合分析《新課標》和教材，筆者確立本節課可重點培養的生物關鍵能力：科學思維能力、實驗探究能力、理論聯系實際的能力等。

2 選擇合適的教學手段，培養生物學科關鍵能力

2.1 創設生活化的情境，培養學生理論聯系實際的能力

心理學研究表明，當學習內容和學生熟悉的生活情境越貼近，學生自覺接納知識的程度就越高。生物學作為一門學科，其內容與生產、生活息息相關。教師應以學生熟悉的生活為背景，創設生活化的情境，引導學生理論聯系實際，讓學生在潛移默化中掌握生物學知識。

課上，教師展示剛剛上市的無子西瓜的圖片，提出問題，引導學生思考：無子西瓜為什么無子？育種原理是什么？引出本堂課的學習內容。在引入新的概念或講解概念時，教師也要聯系實際生活：利用“貓叫綜合征”患兒的新聞視頻，引入“染色體結構變異”的概念;通過響譽世界的著名“天才”音樂指揮家舟舟、Turner綜合征患者等，引入“染色體數目變異”;選取學生熟悉的蜜蜂、香蕉、土豆、小黑麥等生物，幫助學生理解單倍體、二倍體、多倍體等抽象概念;在幫助學生形成次位概念“舉例說明染色體結構和數量的變異都可能導致生物性狀的改變甚至死亡”時，更是基于大量的實例和數據，第9號染色體長臂發生倒位會導致女性習慣性流產、第22號染色體的一部分易位到第14號染色體上會導致慢性粒白血病的發病……

學生在生活化的情境中學習生物學知識，不僅可以培養理論聯系實際的能力，還可以激發主動獲取新知的興趣。

2.2 挖掘素材，培養學生的科學探究能力

探究實驗是培養學生科學探究能力的重要方式。但是教材中現成的探究實驗數量并不多，教師可利用教材中的素材，對教材中原有的實驗進行改進，創設以探究式教學模式為主的實驗。改進教材實驗可以改變過去循規蹈矩的實驗流程，推動學生向自主探究的學習方式改變，培養學生的創新能力和實驗探究能力。

教材中安排了一個課題研究“低溫誘導染色體加倍，其目的學習低溫誘導染色體加倍的方法”。在江蘇高考的考綱中對本實驗沒做要求，本堂課內容多，不少教師把該實驗作為一個課外探究課題。筆者從培養學生的實驗探究能力的角度出發，對本實驗進行了改進，以便于在有限的時間內開展。學習多倍體后，教師提出問題：多倍體是如何形成的？然后，引導學生分析有關“帕米爾高原的植物65%的種類是多倍體”的相關資料。在閱讀資料的基礎上，學生大膽提出“低溫誘導染色體加倍”的假設。由于有“觀察洋蔥根尖細胞的有絲分裂”的實驗做基礎，教師將原有的驗證實驗改為探究性實驗，實驗操作過程大致相同。教師要引導學生從材料的選擇、自變量地控制、因變量的觀察討論實驗的設計。學生在討論的基礎上，觀看實驗過程的視頻，對自己的實驗設計進行驗證。

探究實驗一般包括提出問題、作出假設、設計實驗、進行實驗、分析論證等步驟，如果每個實驗都按照幾個步驟按部就班地實施下去，時間肯定不允許，所以教師需要靈活地處理探究性的實驗，有所選擇、有所側重地去讓學生體驗其中某些探究性步驟，有針對地培養他們提出問題的能力或實驗設計的能力等等。

2.3 精心設計問題，培養學生的科學思維能力

《新課標》認為“生物科學思維”指能夠基于生物學事實和證據運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創造性思維等方法，探討、闡釋生命現象及規律，審視或論證生物學社會議題。而教師設計問題的質與量是決定學生是否能持續思維一個關鍵點。收斂性的問題能促使學生能基于事實和證據培養學生的歸納與概括、演繹與推理能力等;擴散性的問題有利于培養學生的創造性思維;評論性的問題有利于培養學生的批判性思維。

“染色體組”是“染色體變異”這節課的核心概念，既是重點也是難點。為了突破這個概念，同時培養學生的思維能力，筆者事先準備語文書、數學書、英語書各2本以及果蠅8條染色體磁力貼片。課堂上，教師請一個學生到講臺上領一套教材。該學生根據經驗，拿了語文、數學、英語書各1本。然后，教師提出問題：你覺得什么是一套教材？在該學生總結的基礎之上，教師在黑板上貼上果蠅的染色體組磁力貼，請1位學生到黑板上拿出果蠅一套染色體貼在旁邊的圓圈內，并提示學生：果蠅共有8條染色體，兩兩相同的稱為一對同源染色體。貼完后，教師要求學生結合剛才的活動和黑板上的模型，總結染色體組的特點。教師適時追問：如果從圓圈內去除掉一條染色體，剩下的還叫不叫染色體組呢？這一系列活動層層推進，不僅培養了學生的歸納與概括、邏輯與推理能力，同時還培養了學生的合作能力、模型建構能力。

問題的設計能驅動學生在感性認識的基礎上進行思維加工，進而形成概念。這一創造過程不僅培養了學生的形象思維、直覺思維，還培養了抽象思維、邏輯推理等各種思維方法的綜合運用能力。

對于高中生物而言，關鍵能力遠非上述三種，而且很多情況下多種能力是相互交融的，學生在生物關鍵能力上表現也不均衡。如何有的放矢地培養生物關鍵能力，生物學教師還需要不斷地學習、實踐、探索。