合理選擇和呈現(xiàn)生物學(xué)課程資源的方法

董 晶 （上海市復(fù)興高級(jí)中學(xué) 上海 200434）

生物學(xué)課程資源是指生物學(xué)課程實(shí)施可利用的所有資源，它不僅影響教師的教學(xué)過程和教學(xué)方式，也影響學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)方式，是決定課程實(shí)施和課程目標(biāo)能否有效達(dá)成的重要因素[1]。學(xué)生的生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會(huì)責(zé)任的培養(yǎng)與生命科學(xué)課程資源的選擇和呈現(xiàn)密不可分。在信息技術(shù)與人工智能快速發(fā)展的時(shí)代背景下，更要探索教學(xué)資源的合理選擇和呈現(xiàn)方式，以最大限度地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)契合學(xué)生的學(xué)習(xí)。

1 課程資源的選擇依據(jù)

目前，國(guó)家精品課程資源中心，以及網(wǎng)易、超星等各大互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)陸續(xù)吸收了世界各大名校的教學(xué)產(chǎn)品。語(yǔ)言識(shí)別、可視化、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等技術(shù)逐漸滲透到教育領(lǐng)域，集成學(xué)習(xí)終端、無線網(wǎng)絡(luò)、多屏互動(dòng)、自然交互等技術(shù)為學(xué)習(xí)者提供了交互式、智能化的學(xué)習(xí)環(huán)境；網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的交叉融合，推動(dòng)了虛擬學(xué)校、虛擬實(shí)驗(yàn)室等虛擬學(xué)習(xí)資源研發(fā)，呈現(xiàn)移動(dòng)教學(xué)、混合教學(xué)、精準(zhǔn)教學(xué)等多種在線教學(xué)樣態(tài)[2]。無論資源如何豐富，學(xué)習(xí)活動(dòng)的產(chǎn)生都應(yīng)遵循教學(xué)的基本規(guī)律。

杜威（John Dewey）在《兒童與課程》一文中指出，“有必要把各門學(xué)科或知識(shí)分支的教材恢復(fù)到經(jīng)驗(yàn)之中，必須恢復(fù)到它所被抽象出來的原來的經(jīng)驗(yàn)之中，它必須心理化，必須轉(zhuǎn)化為直接的和個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)，在其中有著它的根源和意義”[3]，并提出“教育應(yīng)該被認(rèn)為是經(jīng)驗(yàn)的繼續(xù)改造，教育的進(jìn)程和目的是同一個(gè)東西”[4]。由此可見，生物科學(xué)學(xué)科邏輯與學(xué)生已有的心理邏輯之間可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化和統(tǒng)一。《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》指出，發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)是生物學(xué)課程設(shè)計(jì)的基本理念。很多專家對(duì)此都提出了有價(jià)值的觀點(diǎn)，認(rèn)為教育或教學(xué)的功能在于選擇或創(chuàng)設(shè)合理的情境，通過適當(dāng)活動(dòng)以促進(jìn)學(xué)習(xí)的發(fā)生。引導(dǎo)學(xué)生廣泛參與學(xué)習(xí)過程，讓學(xué)生投入到學(xué)習(xí)活動(dòng)中，使課堂教學(xué)更有活力是現(xiàn)代教育改革所提倡的教學(xué)方式[5]。

根據(jù)此理念，選擇課程資源的參考依據(jù)如下：

1）需適度打破教學(xué)活動(dòng)的科學(xué)性與有序性，重視教學(xué)過程中人的向度和生成性教學(xué)的價(jià)值。

2）在重視知識(shí)理解和記憶的基礎(chǔ)上，增加能引起學(xué)習(xí)者高階思維發(fā)展的資源，突現(xiàn)學(xué)習(xí)者個(gè)性發(fā)展和思維發(fā)展。

3）所選資源能預(yù)留師生互動(dòng)、生生互動(dòng)的空間，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者積極投入學(xué)習(xí)。

4）拓展校外生物科學(xué)教學(xué)資源，例如，上海自然博物館、公園、綠地、高校及科研部門等。

2 課程資源的使用案例

2.1 課堂教學(xué)案例 “基因工程與轉(zhuǎn)基因生物”是滬科版《生命科學(xué)》第2 冊(cè)第6 章“遺傳信息的傳遞和表達(dá)”第3 節(jié)。本案例為第1 課時(shí)，學(xué)習(xí)內(nèi)容為基因工程的基本過程及應(yīng)用。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能說明基因工程的原理及基本過程。

導(dǎo)入環(huán)節(jié)：教師呈現(xiàn)“重組牛堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子滴眼液”的藥品圖片，文字顯示生產(chǎn)原理：“牛堿性成纖維細(xì)胞中含有生長(zhǎng)因子，該生長(zhǎng)因子是一種蛋白質(zhì)，可促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)、修復(fù)組織結(jié)構(gòu)。此藥物是將牛成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子的基因通過大腸桿菌進(jìn)行高效表達(dá)”。

學(xué)習(xí)活動(dòng)1：根據(jù)已有知識(shí)結(jié)合該藥物的生產(chǎn)原理，提出問題。

新授課環(huán)節(jié)：教師根據(jù)學(xué)生所提問題，引導(dǎo)學(xué)生細(xì)化問題。由于文字信息較為抽象，學(xué)生對(duì)生物學(xué)名詞陌生，教師將文字信息轉(zhuǎn)化為模式圖。模式圖中利用已學(xué)過的“中心法則”在牛成纖維細(xì)胞、大腸桿菌細(xì)胞中體現(xiàn)基因表達(dá)的過程。

學(xué)習(xí)活動(dòng)2：根據(jù)模式圖，提出該藥品生產(chǎn)的基本步驟。

師生互評(píng)，生生互評(píng)，對(duì)基本步驟進(jìn)行完善補(bǔ)充。學(xué)習(xí)基因工程的3 種必要工具和基因工程的基本過程。教師展示常用質(zhì)粒pBR322 的結(jié)構(gòu)，說明該質(zhì)粒上不同基因的作用。

學(xué)習(xí)活動(dòng)3：討論質(zhì)粒能成為基因工程常用載體的原因。拓展延伸環(huán)節(jié)：短視頻播放小番茄、紫薯、雜色玉米、小黃瓜的培育過程。

學(xué)習(xí)活動(dòng)4：討論視頻中的植物是否屬于轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品，并說出原因。

在此案例中，教師所選課程資源“重組牛堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子滴眼液”源于生活。教師將生產(chǎn)原理轉(zhuǎn)化為模式圖，由牛堿性成纖維細(xì)胞內(nèi)的生長(zhǎng)因子基因如何在大腸桿菌細(xì)胞中表達(dá)引起學(xué)生的認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。通過學(xué)習(xí)活動(dòng)推進(jìn)學(xué)習(xí)進(jìn)程，重視課堂的生成性。同樣的教學(xué)內(nèi)容，在不同班級(jí)由于學(xué)生差異，學(xué)習(xí)的進(jìn)程會(huì)略有不同。師生互動(dòng)、生生互動(dòng)使課堂充滿活力。拓展延伸環(huán)節(jié)的小視頻，鞏固學(xué)生對(duì)于基因工程及其產(chǎn)品的理解，提高學(xué)生信息甄別、評(píng)價(jià)的意識(shí)和能力，增強(qiáng)抵制偽科學(xué)的社會(huì)責(zé)任感。

2.2 網(wǎng)絡(luò)研究性課程案例 WISE（web-based inquiry science environment）是基于網(wǎng)絡(luò)的探究性學(xué)習(xí)環(huán)境的簡(jiǎn)稱。其中，關(guān)于生物學(xué)的案例共有18 個(gè)，涉及中學(xué)生物學(xué)課程的諸多方面，例如，光合作用、細(xì)胞呼吸、有絲分裂、進(jìn)化等。“移民太空”案例全稱為“Space Colony! - Genetic Diversity and Survival ”，即“太空移民：基因的多樣性和保存”，于2015年11月10日被收入WISE 項(xiàng)目庫(kù)（http://wise.berkeley.edu/previewproject.html?projectId=175），適用于9～12年級(jí)的學(xué)生，在計(jì)算機(jī)上需要學(xué)習(xí)4～5 h。通過構(gòu)建“太空移民”模型，介紹有性生殖和無性生殖在遺傳多樣性上的差異，以及遺傳多樣性和自然選擇之間的聯(lián)系。此項(xiàng)目包含了進(jìn)化論、基因、細(xì)胞分裂、自然選擇、減數(shù)分裂、克隆、生殖方式等多個(gè)生物學(xué)概念。

案例的問題設(shè)置內(nèi)容豐富，包括概念辨析、在新情境下對(duì)問題的分析處理、對(duì)現(xiàn)象作出理性解釋和討論，并用文字表達(dá)。在相應(yīng)頁(yè)面進(jìn)行基因、等位基因、基因突變等基本概念的辨析。在已有情境下不斷創(chuàng)設(shè)新情境，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)多角度進(jìn)行判斷。案例還采用虛擬進(jìn)化實(shí)驗(yàn)室模擬自然選擇的過程。實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)藍(lán)色生物需要抓捕昆蟲作為食物，其抓取的手臂長(zhǎng)度一致，若抓到昆蟲即獲得食物，意味著能繁殖后代，并將此突變遺傳給后代，沒有抓到昆蟲的藍(lán)色生物處于饑餓狀態(tài)（藍(lán)色生物下方的紅柱的長(zhǎng)短代表其饑餓程度）最終死亡，為新出生的藍(lán)色生物提供生存空間。實(shí)驗(yàn)設(shè)定了基因突變發(fā)生的頻率，經(jīng)過一定的周期，藍(lán)色生物手臂長(zhǎng)短的表型出現(xiàn)差異。在完成虛擬進(jìn)化實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)后，提出問題：“你認(rèn)為哪類移民能在多變并充滿挑戰(zhàn)的環(huán)境中有更高的生存率？選項(xiàng)1 遺傳多樣性較高的種群；選項(xiàng)2 遺傳多樣性較低的種群；選項(xiàng)3 二者的生存概率無差異；選項(xiàng)4 難以預(yù)測(cè)，請(qǐng)作出選擇并說明理由”。整個(gè)案例對(duì)于生物學(xué)相關(guān)的社會(huì)責(zé)任、育人價(jià)值在各級(jí)的討論部分都有所體現(xiàn)，并給予學(xué)生充分的思考空間[6]。

2.3 上海自然博物館資源使用案例 上海市教委-上海科技館的“館校合作”項(xiàng)目，每年都有優(yōu)秀參觀方案及精品校本課程，將其融入高中生物學(xué)，可擴(kuò)充中學(xué)生物學(xué)的課程資源，既能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又有助于培養(yǎng)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。例如，上海自然博物館“演化之道”展覽參觀方案。該方案是建立在高中學(xué)生已有的知識(shí)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，結(jié)合上海自然博物館的相關(guān)館藏及視頻資料，通過設(shè)計(jì)任務(wù)單輔助學(xué)生在參觀的同時(shí)增強(qiáng)對(duì)自然現(xiàn)象的好奇心和求知欲。

“演化之道”展區(qū)及相關(guān)展品包括寒武紀(jì)生命大爆發(fā)（寒武紀(jì)生命大爆發(fā)劇場(chǎng)）三趾馬化石、哺乳動(dòng)物適應(yīng)輻射展區(qū)、呼吸系統(tǒng)的復(fù)雜化式進(jìn)化、鯨和魚的趨同進(jìn)化展品、從原核到真核視頻、從單細(xì)胞到多細(xì)胞視頻、真核細(xì)胞核原核細(xì)胞展板。達(dá)爾文中心包括加拉帕戈斯群島的地雀展臺(tái)、視頻。“繽紛生命”展區(qū)重點(diǎn)關(guān)注原核生物展區(qū)。

活動(dòng)1：關(guān)注微生物。

教師簡(jiǎn)單回顧“微生物的探究歷程”“顯微鏡下的微生物”（高中生物學(xué)拓展型課程，第1 章）。問題引導(dǎo)：1）說出你觀察的細(xì)菌形態(tài)，并嘗試畫出1～2 種細(xì)菌；2）請(qǐng)舉例說出至少2 種原核生物；3）說出單細(xì)胞藻類的存在有何重要作用。

學(xué)生閱讀教材、思考，明確任務(wù)單上的問題。通過學(xué)習(xí)教材內(nèi)容，學(xué)生具有一定的知識(shí)儲(chǔ)備。

活動(dòng)2：了解原核生物和真核生物。

教師引導(dǎo)學(xué)生思考，生命活動(dòng)的基本單位是什么？具有怎樣的結(jié)構(gòu)？問題引導(dǎo)：1）說出真核細(xì)胞具有哪些細(xì)胞器？2）說出線粒體和葉綠體結(jié)構(gòu)上的共同點(diǎn)是什么？3）說出原核細(xì)胞和真核細(xì)胞最顯著的區(qū)別是什么？

學(xué)生思考回答。通過教師引導(dǎo)，學(xué)生比較原核細(xì)胞和真核細(xì)胞的區(qū)別。

活動(dòng)3：了不起的達(dá)爾文。

教師帶領(lǐng)學(xué)生聚焦“生物的進(jìn)化”。問題引導(dǎo)：1）請(qǐng)用你在博物館內(nèi)收集到的證據(jù)證明生物是進(jìn)化的；2）請(qǐng)用具體事例證明生物進(jìn)化的規(guī)律是向著多樣化和復(fù)雜化發(fā)展的；3）解釋加拉帕戈斯群島地雀喙形態(tài)多樣的原因；4）運(yùn)用達(dá)爾文自然選擇學(xué)解釋哺乳動(dòng)物的適應(yīng)輻射現(xiàn)象。

學(xué)生思考：生物是不是進(jìn)化而來的？是怎樣進(jìn)化的？達(dá)爾文學(xué)說如何解釋？ 通過問題層層剝繭，探尋演化機(jī)制。

3 課程資源使用效果反思

基于學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展，所選資源能否幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)以下情感經(jīng)歷可作為對(duì)該資源有效性的評(píng)價(jià)依據(jù)。

1）激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的資源為學(xué)生提供探究的機(jī)會(huì)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行嘗試，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自我及同伴進(jìn)行觀察、反思。教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施從學(xué)生需求出發(fā)進(jìn)行逆向整合設(shè)計(jì)，更加關(guān)注問題的產(chǎn)生過程，而并不局限于得到最終結(jié)果。

2）促進(jìn)學(xué)習(xí)成就感。課程資源應(yīng)與課程設(shè)計(jì)安排結(jié)合，注重目標(biāo)分層，為單元學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計(jì)頂層資源，再設(shè)置層層嵌套資源，并注重為學(xué)生提供自我展示的機(jī)會(huì)，使其發(fā)現(xiàn)自身的進(jìn)步、有獲得認(rèn)可的機(jī)會(huì)。

3）促進(jìn)學(xué)習(xí)共同體的建立。用一個(gè)主題將師生聯(lián)系在一起，使學(xué)生連接彼此的智慧，也在師生互動(dòng)、生生互動(dòng)中加深感情。

盡管有的資源從視覺、聽覺或感覺上超出尋常，但在后續(xù)思維推進(jìn)方面卻缺乏支撐，此類資源需慎重使用。面向未來的生物學(xué)課程要求課程資源的選擇不能再停留在靜態(tài)傳統(tǒng)課程的層面，而需要強(qiáng)調(diào)學(xué)生與課程共同發(fā)展經(jīng)歷[7]。以轉(zhuǎn)變教師的教學(xué)理念為前提，合理選擇并呈現(xiàn)生物學(xué)課程資源，變革生物學(xué)教學(xué)方式，是一個(gè)漫長(zhǎng)復(fù)雜的過程，很難一蹴而就，唯有不斷實(shí)踐、反思，再實(shí)踐、再反思，才能在未來教學(xué)與學(xué)習(xí)的挑戰(zhàn)中從容應(yīng)對(duì)。