追求本真與自然的生物學教學

陸敏剛

【摘 要】新時代基礎教育呼喚指向立德樹人視域的課堂教學樣態，生物學課堂要返教育本真，于簡致中潤澤生命，精致溫潤課堂，形塑生命觀念;達生命自然，于無為中彰顯有為，品悟和諧無為，踐行自發有為。

【關鍵詞】生命自然;教育本真;核心素養;光合作用

【中圖分類號】G633.91? 【文獻標志碼】A? 【文章編號】1005-6009（2021）28-0076-04

【作者簡介】陸敏剛，江蘇省無錫市教師發展學院（江蘇無錫，214121）培訓部主任，正高級教師，江蘇省特級教師。

伴隨著各種教育理論引領的課程改革深化，筆者對教育教學的理解也在潛移默化中不斷改變和發展。作為一名生物學科教師，我們應當關注生物學科教學中的生命本質，關注學生個體生命本身的生長;于無為中彰顯有為，不斷引導學生從生活經驗中學習新知識，激起探究學習的興趣，讓課堂煥發生命活力;在教學情境的設置中，讓學生逐漸產生問題意識，培養學生的學科核心素養。基于此，“返教育本真、達生命自然”成為筆者多年來一貫的教育追求。

一、返教育本真——于簡致中潤澤生命

“本真”為立本求真。“立本”出自《中庸》第32章“立天下之大本、知天地之化育”;“求真”來自陶行知先生的教育名言“千教萬教教人求真，千學萬學學做真人”。“返教育本真”強調在實踐教學中追求精致，在簡約的教學過程中凸顯內容的深度與溫度，并讓學生在春風化雨般的點點浸潤中獲取在天地間立足的根本，成為有真知識、真能力、真品格之人。

“光合作用的探究歷程”是人教版高中生物教材必修1第5章第4節的重要內容。“光合作用的探究歷程”中包含著豐富的生命科學史的要素，沿著生物學科發展的脈絡軌跡，可以讓學生感悟科學的本質和科學探究的思路方法，感知“科學工作依賴觀察和推論”和“科學工作采用基于實證的范式”[1]的科學研究方法。光合作用是自然界最基本的新陳代謝方式，是教材中的“大概念”，因此本節課的教學任務是通過分析探索光合作用的主要歷程，再現探索生物世界的經典實驗，讓學生歸納出光合作用的概念，寫出光合作用總反應，了解從科學探究到基于證據的科學范式，感悟科學家的精妙設計和精密思維，從而培養學生的生物學科核心素養。

1.簡約教學過程，精致溫潤課堂。

課堂教學過程往往會因課型內容、學生學力水平等差異而迥然不同，但教學過程的簡約、教學環境的溫潤卻是筆者永恒不變的追求。其實，一堂好課不在于所用情境多么新穎、所教過程多么流暢、所涉知識多么完善，而在于能否“歷經平凡現起伏，繁華落盡顯樸實”，創生出扎實、充實且真實的課堂。光合作用的探究歷程也是一部人類認識自然、利用自然和改造自然的科學史，含有豐富的生物學知識、生物學研究思想方法以及獨特的社會價值。在實際教學中筆者將紛繁復雜的教學過程刪繁就簡，凝煉出清晰且深入的邏輯線索，即充分利用教材中關于生命科學史內容的教學來培養學生的科學素養。為此，我將教學設計為引導學生體會科學家探尋的心路歷程，沿著科學家的思路作一次思維探究。

科學史情境設計：1627年海爾蒙特實驗→1771年普利斯特利實驗→1779年英格豪斯實驗→1785年謝尼伯實驗→1804年索熱爾實驗→1864年薩克斯實驗→1880年恩格爾曼實驗→1941年美國魯賓和卡門實驗→1948年卡爾文實驗。

教學中，通過遵循學生的認知邏輯，分析光合作用探究史的事實邏輯，還原生物學科本來面目，重視探究中蘊藏的科學道理，感悟科學發展的艱辛和曲折，培養學生的科學態度和科學認知方式，以簡約的過程凸顯知識本質的不簡單。

除此之外，由于教師無法回答學生所提出的全部疑問，無法掌握所教授學科的全部知識，筆者對教學情境的構建是以學生為本、以問題為導向的。

問題鏈設計：①海爾蒙特實驗結果土壤減少了，減少的是什么物質？木桶上加蓋，目的是什么？海爾蒙特的結論完全正確嗎？為什么？

②后來科學家重復普利斯特利實驗，發現有時候成功，有時候失敗，失敗的最可能原因是什么？你認為普利斯特利在實驗中忽視了哪種條件在光合作用中的關鍵作用？

③英格豪斯實驗中控制的單一變量是什么？他知道植物更新了空氣中的什么成分嗎？為什么？

④謝尼伯實驗可以證明光合作用吸收了什么氣體？釋放了什么氣體？

⑤薩克斯的實驗中碘蒸氣處理的目的是什么？為什么要黑暗處理？為什么要一半曝光一半遮光？該實驗的結論是什么？

⑥恩格爾曼的實驗結論是什么？

⑦魯賓和卡門實驗需要標記什么元素？該元素有哪些同位素？怎樣設計分組對照實驗？

教學中，筆者堅守著“溫潤課堂”這一教學基本理念，教師表現出的溫情與關懷會給學生提供一個溫馨友善的環境，進而讓其在該環境中更好地內化知識。正是基于“簡約教學過程，精致溫潤課堂”的教育主張，讓教學內容中的邏輯思維、學科體系與情感觀念等本質內涵在不經意間緩緩流露。

2.立足學科本位，形塑生命觀念。

除了教學的過程回歸簡約與教學環境復歸溫潤以外，筆者還提出“立足學科本位，形塑生命觀念”的教學主張，讓教學目標返歸本真。教師應更多思考學科的育人價值究竟為何的問題。《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》基于生物學學科本質提出了“生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任”的學科核心素養。筆者認為生物學學科育人功能是引導學生習得生物學知識建構生命觀念，形成思維習慣，改善思維品質，基于學科規識、證據和邏輯提升探究能力，培育社會責任，助力生活生產。由此可見，生命觀念成了生物學育人價值的基礎與核心。然而，實際的生物學教學中卻因重知識技能、輕核心素養，不聚焦典型學科學習活動，不注重發揮課程育人功能，學生無法達成對學科觀念的提煉與學科本質的回歸。生命觀念作為能夠理解或解釋生物學相關事件和現象的意識、觀念和思想方法，具有高度概括性與思想性。

本節課中“光合作用”是“大概念”，大概念的形成來自事實（證據），由眾多事實（證據）的分析和推理方可得出。光合作用的概念教學理應建立在“生命科學史—光合作用實質—實驗探究”的進階結構基礎上，在學習過程中，要以生命科學史為主線，通過不斷分析實驗探究，幫助學生歸納得出光合作用的實質。這些設計遵循學生的身心發展規律和學習特點，以特定教學情境的設置，合理質疑、大膽假設、巧妙設計，從而逐步形塑其生命觀念：從物質和能力視角，闡明光合作用過程中貫穿著物質與能量的變化。

二、達生命自然——于無為中彰顯有為

讓教育回歸本真是為了學生達成“生命自然”的狀態。此處的“生命自然”有兩層含義，一是學生在未來社會的個人生存與生活中，應當達成生命對外界環境“無為”的自適應狀態;二是達成生命自然狀態時，學生能夠依據所學知識把握事物間的相互關系，發揮生命自發能動、積極協調的“有為”之作用。正因如此，筆者的教學主張還包含了“達生命自然”，即讓學生在敬畏生命、品悟和諧共生理念的基礎上，進一步增強其社會責任意識。

1.浸潤生態思想，品悟和諧無為。

生態學作為生物學的分支以及新興的一級學科，其對于學生品悟人與自然應達成的和諧關系大有裨益。無論是“天地萬物、本吾一體”所提倡的人類與生命萬物本為一體的理念，還是“贊天地之化育”所體現的人類尊重客觀規律的思想，均強調了人類應當在滿足自我的物質需求與對自我的理性規約中，與外界生命或環境達成一種和諧狀態。為此，本節課中筆者設計了如下問題：

從17世紀到20世紀的300多年時間里，從海爾蒙特、普利斯特利、英格豪斯實驗到薩克斯、恩格爾曼、魯賓卡門及卡爾文實驗，經歷了實驗證明、類比推理到學科交叉研究和同位素研究，體現了科學家合理質疑、大膽假設和巧妙設計的優秀科學品質，使光合作用的研究從分子水平進入了量子水平，那卡爾文循環的實質和意義是什么？

該問題是讓學生感受到生命系統是靈動而開放的，內部在時刻發生著物質和能力的轉換，自我維持著物質、能量和信息的平衡，不斷體現著自然界的穩態與平衡觀。讓學生深刻理解人與自然是命運共同體，只有尊重自然、順應自然、保護自然，才能與自然和諧相處。這樣的“和諧無為”并非真的無為，而是讓學生真正品悟到人類的主觀能動性應服從于自然界的基本規律，方能達成“天人合一”，即了解、敬畏并適度利用生態環境及其他物種生命的理念。

2.培植社會責任，踐行自發有為。

馬克思指出人類“全部社會生活是實踐的”。現代社會勞動生產、科學研究等一系列實踐活動造就了豐富多彩的物質生活，然而這背后離不開人們對社會生產所出現問題主動承擔、積極解決的責任意識。在本節課結尾部分進行了如下設計。

展示8個圍繞光合作用研究獲得諾貝爾獎的事例：德國科學家威爾施泰特研究指出葉綠素是一種由葉綠醇和含鎂的葉綠酸形成的酯;德國生物化學家費歇爾研究血液和植物葉子的色素并制造成人造血紅素;瑞士科學家卡勒因研究類胡蘿卜素等物質的化學結構;美國科學家卡爾文歷經10年通過同位素標記發現卡爾文循環;美國科學家伍德沃德合成了葉綠素;英國生物化學家米切爾提出“化學滲透學說”;德國科學家戴森霍弗、胡貝爾、米歇爾共同測定出了光合作用反應中心“蛋白-色素”的空間結構，揭示出點子和能量的傳遞作用;美國科學家博耶、英國科學家沃克和丹麥科學家斯科共同研究ATP合成機理。

問題：光合系統的高效傳能和轉能超快過程到底是如何進行的？光合作用在常溫常壓下使水裂解、釋放氧氣，這是怎樣做到的？

和學生一起探討得出結論：目前人類還無法解答這些困惑，因此光合作用的機制仍然迷霧重重;揭示出社會責任——通過研究光合作用提高農作物產量，造福人類，激發學生進一步探究的欲望。這樣就在教學中踐行了“培植社會責任，踐行自發有為”的基本主張。

培植社會責任意味著教師要用生物學的基本知識向學生解釋和說明人類生活和社會發展中遇到的問題，要讓學生了解生物學科知識在人類生活和社會發展中的應用，并能夠運用生物學知識對有關見解、實驗方案、過程和結果進行評價。科技是把雙刃劍，在帶給人類進步的同時，也會帶來一些負面影響和社會問題，因此教師在教學中既要辨別迷信和偽科學，又要正確對待科技發展帶來的一些生活問題和社會議題;要讓學生獲得一種立場、一種態度，更加自覺地珍愛自然，保護生態，建設健康中國、美麗中國，形成與自然界和諧相處的正確價值觀。

生物學教學應當積極幫助學生參與社會服務，踐行自發有為。正是基于這樣的認識，筆者創建了江蘇省高中生物實驗課程基地，從實驗室到生態區、工藝坊，以生物實驗、生態文明實踐和生物與環境創意發明活動為載體，從學科教學到實踐育人、綜合育人，培養學生關鍵能力，培育學生優秀品格，引領學生實現自我價值、服務社會，高質量落實“立德樹人”的教育目標。

教學有標準，但沒有模式;思想有個性，更沒有定式。“追求教育本真，凸顯生命自然”教育主張的實現需要一個過程，從這個意義上說，筆者還需要持續不斷地實踐。引導學生關愛生命，關注生活，加強社會責任感，踐行基于學科思維的生長課堂，就是追求教學的本真，就是追求教育的智慧，就是追求教育的境界。

【參考文獻】

[1]教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020：44.