讓“科學能力”超越“科學知識”

摘 要：基于核心素養下的高中生物遺傳學教學，需要教師巧用貼近學生生活的事例，創設情境，誘發學生探究欲望，促進思維品質提升;設計“問題串”，幫助學生突破難點，促進和提高運用已有知識探索未知的能力;引入科學體驗，像科學家一樣進行探究，大膽嘗試、尋求有效地問題解決方法;變革課堂教學，從“主要依靠教”走向“主要依靠學”，實現真正的深度學習，從而讓“科學能力”超越“科學知識”，讓學生在未來擁有幸福的能力。

關鍵詞：核心素養;科學能力;高中生物;遺傳學

核心素養的提出就是要讓教育抓住關鍵。“關鍵”就是要聚焦學生適應未來生活和終身發展所必須具備的關鍵要素，其中“學會學習”“實踐創新”和“科學精神”是重中之重，是我國學生亟待加強的方面。高中生物學教育就是要讓學生像科學家一樣思考、探索未知，能解釋部分生產生活問題，更重要是在未來擁有幸福的能力。

帶著怎樣的教育價值觀，從什么樣的視角，為學生提供怎樣的學習經歷，讓學生在日常生活、問題解決、適應挑戰等方面形成科學的思維方式和實踐能力，主動建構運用科學知識和技能的價值標準，從而真正獲得科學探究、歸納概括、演繹推理、批判質疑等核心能力，讓“科學能力”超越“科學知識”，任重而道遠。“遺傳與進化”模塊蘊含豐富的科學探究素材，通過分析孟德爾豌豆雜交實驗、摩爾根果蠅雜交實驗、薩頓假說、DNA半保留復制的實驗證據等，可以讓學生在歸納、演繹、類比、科學探究等方面全面提升科學能力，在未來擁有解釋日常生活中如優生優育、DNA指紋與刑偵、親子鑒定等遺傳學問題的科學素養。下面以人教版必修二模塊部分教學為例，談談如何在生物教學中基于核心素養下的“科學能力”教育。

一、巧用貼近學生生活的事例，創設情境，誘發學生探究欲望，促進思維品質提升

泰戈爾指出，教育的目的是應當向人類傳送生命的氣息。教育的世界亦是人之生命的世界，生命是教育的邏輯起點與目的，實現人的全面而自由的發展是人類生命的歸宿和升華[1]。普通高中生物學課程標準（2017年版）中明確要求學生能夠針對日常生活和生產中的真實情境，以生命觀念為指導，熟練運用科學思維方法展開探討、審視或論證，解釋生命現象，探究生命活動的規律，通過邏輯推理作出決策。要落實此學業質量標準和教育目的，高中生物學教師需構建為學生的“四生”即“生命、生存、生活、生長”而教的教學理念，教學設計要為課堂發生真實學習而設計，學習問題要放在具體生產生活情境中。

“課程因生活而生動，生活因課程而精彩！”課堂教學是一幅師生合作交流、共同生活的鮮活圖景。帶著先前生活的感悟和未來生活的渴望，能動地參與教學生活是師生不斷成長的基石[2]。巧用貼近學生生活的事例，能喚起學生洞悉思考周圍事物，加上教師富有邏輯的情境巧問，激發學習者好奇心的同時也有利于培養學生觀察素養，提升科學研究力。如在孟德爾豌豆雜交實驗（一）教學時，以自己的家庭照激發學生學習積極性，同時將融合遺傳的觀點導入課堂，通過紅牡丹與白牡丹雜交，子一代全為粉紅色，引導學生以此來推測黑人與白人生下的孩子是否為“斑馬人”呢？再將子一代粉紅牡丹雜交產生紅色、粉紅色、白色子二代的結果展示出來，極大地激發了學生的認知沖突和學習欲望，再引入豌豆雜交實驗的學習，水到渠成。又如在學習人類常見遺傳病的類型時，先講述一段經歷：小孩出生不久要出院時，護士需要腳底采血，送到省級醫院檢測體內甲狀腺激素和苯丙酮的含量是否正常，一周后出結果。一開始我就納悶可憐的小嬰兒為什么要采血，很自然地引發學生的同情、興趣和疑惑，因為這是以后學生為人父母時都會有的經歷，再引導學生閱讀教材，思考課后習題，聯系初中已學的甲狀腺激素功能，進行推理和解釋。緊接著介紹我國政府啟動的對于苯丙酮尿癥患兒進行特殊奶粉幫扶的項目，凸顯黨和政府對患者的關愛，引導學生去關愛遺傳病患者，認同黨和國家的做法，增強愛國情懷。總之，生物學教師應充分利用學科優勢，把知識點與生活點結合、整合、融合，引導學生用科學眼光觀察事物，用科學思維探索世界，用多元思考解決問題，用科學態度從容健康生活。

二、設計“問題串”，幫助學生突破難點，勇于思考，體現“生物味道”

R.M.加涅在《學習的條件》一書中，將“問題解決”作為八種學習類型的最高級形式，其過程既是概念規則的自然延伸，也是由概念規則整合成的“圖式學習”的形式利用，是一種高級、復雜的心理活動過程，具有更為重要的學習意義和實踐價值[3]。學習就是在問題不斷解決和不斷涌現的此消彼長中得以不斷進步和發展。一個好的問題情境能啟發學生的思維，能促進和提高學生運用已有知識去解決問題的能力、語言表達能力、觀察能力、自學能力和團結合作能力[4]。

生物學核心素養就是在解決相關問題過程中表現出來的。在日常教學中，教師要找準學生真實的學習起點，以問題為先導，讓“問題串”成為思維駿馬奔馳的韁繩。如在重溫探究“誰是遺傳物質”經典實驗中，教師在分析完艾弗里實驗后，緊接著拋出“艾弗里提出的有關肺炎雙球菌體外轉化實驗的結論，有得到科學家的一致公認嗎？為什么質疑？是實驗思路、實驗方法還是實驗材料上缺乏嚴謹的說服力呢？能否找到更好地實驗材料來替代？這種材料必須具有什么特點呢？”引出科學探究成功的關鍵之一實驗材料——噬菌體，緊接著讓學生自主閱讀教材文字、插圖、邊欄資料和思考題，教師設計問題，要求學生運用演繹推理法回答“噬菌體增殖時需要的模板、原料和酶分別來至哪里？侵染細菌時，進入的是DNA還是蛋白質？如何推測的？如何分別追蹤這兩種物質？分別用什么元素標記噬菌體的DNA和蛋白質呢？如何標記？”學生能從教材中能夠發現答案，不需要過多地解釋，讓學生分組討論、展示實驗流程，教師再針對學生的思考以及教材所述與學生的預測沖突，設計以下問題進行追問：“以細菌或病毒作為遺傳物質探索的實驗材料有何優點？攪拌離心的目的在于？用35S標記的噬菌體侵染大腸桿菌時，理論上沉淀物中不含反射性，但實驗中含有少量放射性的原因是什么？另一組，細胞外即上清液中檢測到32P的原因？科學家選用噬菌體侵染細菌實驗，有什么巧妙之處？這一實驗與肺炎雙球菌轉化實驗在設計思想與方法上有什么共同之處？”等等問題串，層層遞進，幫助學生突破難點，讓生物學課堂的理科思維味道飄香四溢。

三、引入體驗，像科學家一樣進行探究，大膽嘗試、尋求有效地問題解決方法

著名心理學家林格倫在《課堂教育心理學》一書中指出：如果學校不能在課堂中給予學生更多地體驗，他們就會以既在學校內也在學校外都完全拒絕學習而告終[5]。嘗試去體驗科學家是如何探索的，以便在探索的過程中領悟科學研究的過程和方法，樹立科學思想與精神，是獲得科學能力的有效途徑。

知識通過實踐操作能力的培養能形成個人技能，而技能能在具體的情景中應用，那就是能力。教師要跳脫出“為考而教”的桎梏，不局限于知識的學習，更要兼顧能力和素養達成，要激發學生興趣，引發學生思考，掌握科學方法，帶動學生實踐，讓學生能知其然更能知其所以然。為此，在學習染色體變異時，結合我校高中研究性學習活動的開展，以低溫誘導染色體數目的變化實驗操作為載體，布置學生自主合作完成大蒜根尖細胞微核技術檢測香煙浸出液的致突變性的研究性課題。通過動手進行探究性實驗活動，學會查閱資料，提出問題→作出假設→設計實驗步驟→預測實驗結果→實施實驗→收集、記錄實驗結果→用準確的術語、圖表等方式呈現實驗結果→分析解釋實驗結果→得出實驗結論→撰寫實驗報告的生物學研究方法，系統性地讓學生真正像科學家一樣進行一次探索歷程，提高發現問題、分析問題和解決問題的能力，同時養成嚴謹的科學態度和實事求是的科學精神，為今后從事生物學以及相關領域的科學研究打下堅實的基礎。

四、變革課堂教學，從“主要依靠教”走向“主要依靠學”，實現真正的深度學習

中國教育改革的最大空間在課堂教學。新課改不斷推動課堂“以發展素養為本位，以學生為中心”的教學，在課堂教學組織上教師要改變以前的一言堂，站在學生的身后，致力于情境創設、問題引導、促進對話，以“學進去”“講出來”“寫下來”作為學習方式的導向和學習目標達成的基本要求，把以教的活動為基點的課堂教學轉向以學的活動為基點，讓學生尋找方法、發現規律、概括結論、推導推理、探求思路、講解流程、應用知識，讓學習像呼吸一樣自然。不要擔心課堂活動浪費時間，那種夙興夜寐地記誦瑣碎知識的教學才是真正的浪費時間。

學習是一個師生、生生“對話與連接”過程，可以通過獨立閱讀、自主學習研討與教材對話，小組合作、交流分享與同學對話，認真聽講、師生互動與教師對話，應用體驗、內化遷移與實踐對話，個體反思、總結拓展與自己對話等多路徑“學進去”，同時學習者只有能夠把自己的理解、建構與思考、想象講出來，才真正發生了學習。“寫下來”則是一個整理思維、內化知識、解決實際問題、提高科學能力的過程，是一個使學習變得真正有效地過程。部分高中生在學習完遺傳與進化模塊后，原地踏步，無法去解釋、探索、自信地解決相關的遺傳學問題，一頭霧水。對此，在遺傳學的課堂教學中，要求師、生皆有備而來，通過在遺傳規律、減數分裂、基因表達等重要章節課前設置精致、符合校情學情的導學案，學生自主學習，這樣在課堂上相遇與互動才能迸發出思想的火花與精彩的觀念。適時選擇1～2道富有邏輯推理的典型例題或高頻錯題，或一個難度不大的教材片段，如人類遺傳病的類型、雜交育種等，事先布置給學生，同時指定部分學生做好下次課當“小老師”的準備。通過自主研學“學進去”，生生對話、師生對話“講出來”，板書書寫解釋“寫下來”，環環相扣，教師在整個過程中作為組織者和引領者，適當對學生講評進行引導、糾正、追加問題、剖析、小結，實現真正的深度學習，學習效果明顯改善。

參考文獻

[1]董志鴻.基于生命教育的“四導四生”教育體系構建[J].太原城市職業技術學院學報，2020（4）：64.

[2]吳舉宏.追求教學中的生活文化[J].中學生物教學，2005（C2）：38.

[3]吳舉宏.“問題解決”與生物學教學[J].中學生物教學，2002（3）：6-7.

[4]柯木根.淺談“問題教學法”在高中生物教學中的應用[J].中國西部科技，2010（15）：79.

[5]孔祥富.區別化教育：沒有差生，只有差異[J].江蘇教育：職業教育，2010（3）：3.

作者簡介：柯木根.1983.07，男，漢族，福建省安溪縣，福建省晉江市南僑中學，362241，一級教師，碩士，中學生物學教育教學研究。