核心素養導向下的生物概念學習進階教學研究
——以“細胞核的結構和功能”為例

葉舒婷

（福建省南平第一中學 福建南平 353000）

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》中強調課堂教學要圍繞學科思想，構建核心概念，發展學生的生物學核心素養。核心概念是在許多重要概念的基礎上概括出來的，能夠揭示生物學科的核心內容，是學科骨架的基本組成。核心概念教學中要注重促進學生構建重要概念，進而形成核心概念，發展學生的生物學學科核心素養。

生物學課程不僅要讓學生獲得基礎的生物學知識，還要發展其在科學研究過程中解決問題的能力，主動參與學習，發展科學思維。而“學習進階”是指學生在某個時間段內學習研究某一個主題時，其思維方式能夠依次進階、逐級深化。以“最近發展區理論”為基礎的學習進階理論要求教師基于學生的認知發展和思維模式，在設計教學時為學生學習重要概念提供科學系統的學習方法，確定教學主線和與學生學習目標后，按照學習進階的一般教學途徑，促進重要概念逐步深入形成、依次進階。下面以人教版必修一第三章第一節“細胞核的結構和功能”為例，進行概念進階教學研究。

1 確定教學框架與目標

1.1 構建概念教學框架

“結構與功能觀”是生物學科核心素養中“生命觀念”的重要組成之一，“細胞核的結構和功能”一節有助于學生理解結構與功能相適應，深化生命觀念，進一步認識到生命活動的規律，認識生物界的統一性和復雜性。學生在學習本節課之前，已經了解了組成細胞的分子以及細胞的基本結構。這節課的關鍵是學生能夠“闡明遺傳信息主要儲存在細胞核中”，從結構與功能相適應的視角，再進一步構建“細胞各部分結構既分工又合作，共同執行細胞的各項生命活動”這一重要概念。教師引導學生在已有的前概念和關聯概念之間建立聯系，可構建較系統的概念框架。本節課概念的關鍵詞是細胞核的“功能”和“結構”。教師要引導學生圍繞這兩個關鍵詞，依據結構與功能相適應的特點，依次在零散的知識間建立聯系，充實概念的具體內容，進而構建概念框架圖（圖1）。

圖1 “細胞核的結構和功能”概念框架圖

1.2 設定學生發展層級學習表現

進行概念進階學習時，在不同的學習階段，學生應達到不同的發展水平。教師依據科學概念理解發展的層級模型，確定本節課中學生在經驗、映射、關聯、系統和整合5個發展層級的學習表現（表1）。經驗層級是學生的前概念層級，是基于已有知識和生活經驗得到的；映射層級是學生能夠依據相關生物學事實作出初步解釋；關聯層級是學生能夠在已有解釋上進行發散思考，提出關聯性知識的具體特征；系統層級是學生能夠從系統層面找出不同知識點關聯性，構建不同知識點的共性網絡；整合層級是本節課最終要達到的學習狀態，也就是學生能夠對細胞核的功能進行較全面的闡述，認識到生物界的統一性、多樣性，深化生命觀念。

表1 發展層級的學習表現

2 分析學情，創設情境

教師要重視教學內容在不同學段的相同主題的知識銜接，定位學生的學習起點，創設真實的任務情境，關注學生在學習進階階段中的學習表現，促進重要概念的遞進形成。學生在學習“細胞核的結構和功能”之前就已經具有一定的知識基礎，了解了克隆是通過細胞核移植實現的，而細胞核控制細胞的生命活動。教師要充分利用學生對多利羊克隆的已有概念，引入更貼近生活的真實情境如“世界上首例體細胞克隆猴的誕生”。克隆猴“中中”和“華華”的誕生標志著中國的克隆技術走在了世界最前列！該情境不僅能夠銜接學生的前概念，使已有概念與新概念之間建立聯系，促進概念的同化，還能激發學生的民族自豪感，同時激發學生的學習興趣。

3 問題導向，建構概念

生物學學科核心素養導向下的關鍵能力是指高中生在學習探索問題情境或與生物學相關的生活實踐中，能夠正確地認識問題、分析和解決問題的相關能力。教師要多以問題情境為載體，引導學生在任務情境中解決問題，從而獲得關鍵能力的提升。本節課以“世界上首例體細胞克隆猴的誕生”作為情境導入，以“為什么克隆出來的個體與提供細胞核的個體性狀相同？”這一問題為主線，圍繞這一主線設計問題鏈開展進階教學（圖2）。首先，教師從學生的經驗入手，引導學生分析克隆的技術基礎以及克隆個體的性狀特點，引出學生對細胞核的功能的探究。學生思考問題②、③、④，總結得出細胞核可以控制細胞的遺傳；通過問題⑤和問題⑥，總結得出細胞核控制細胞的代謝；并以這些生物學事實作為基礎，總結出細胞核的功能——細胞核控制著細胞的代謝和遺傳。這樣，學生能對克隆的技術基礎以及克隆個體的性狀特點作出初步的解釋。

圖2 問題鏈與概念進階的對應關系

在學生了解了細胞核的功能之后，教師繼續提出問題⑧，進一步對細胞核能控制細胞的代謝和遺傳作出解釋，即說明細胞核結構的具體特征：DNA是遺傳信息的載體，與蛋白質結合形成染色質（染色體）存在于細胞核中。在細胞分裂時，染色質和染色體相互轉化，保證了遺傳信息在親子代間傳遞的穩定性。進而，學生總結出細胞核是遺傳信息庫，并且將細胞核的結構和功能系統地聯系起來，對細胞核的功能作出較全面的闡述。

在整個教學過程中，學生通過回答問題鏈，從而達到不同層級的學習表現，逐步完成概念的進階理解。教師創設真實情境“世界上首例體細胞克隆猴的誕生”，以主線問題“為什么克隆出來的個體與提供細胞核的個體性狀相同？”貫穿整節課，引導學生學習進階最終能夠完整回答主線問題。在經驗層級中，真實情境可以聯系生活實際，喚起學生的前概念，學生依據經驗說出細胞核移植技術是克隆的基礎，并且引發對細胞核功能的思考；在映射層級中，通過探究四個實驗回答問題，總結出細胞核的功能是控制細胞的代謝和遺傳，能對主線問題進行初步解釋；在關聯層級中，思考細胞核能控制細胞的代謝和遺傳的原因，將功能與結構相關聯，閱讀教材說出細胞核的具體結構特征；在系統層級中，將細胞核的結構與功能有機結合，對細胞核的功能作出較全面的闡述，構建出本節課概念“闡明遺傳信息主要儲存在細胞核中”；在整合層級中，能利用本節課概念對主線問題作出較完整的解釋，同時說明克隆個體性狀受細胞核的調控，而細胞各部分結構既分工又合作，共同執行細胞的各項生命活動。學生在解決問題中依次進階，逐步構建重要概念，進一步提高對結構與功能相適應的理解，深化生命觀念。

4 多元評價，診斷反饋

教師依據學習進階理論，構建學習概念框架、確定發展層級學習表現、設計學習進階教學過程之后，還應對學生的學習進階情況作出反饋。本節課學習反饋主要包括兩個方面：①教師根據學生在課堂上對問題鏈的回答情況，及時調整。教師要引導學生一步步回答關聯性問題，觀察學生回答的情況是否符合學生的層級表現，但課堂教學也并非是按部就班一成不變，還應關注課堂的生成性，對學生的課堂學習及時作出適當的調整。②教師根據學生所畫的概念圖的情況，查缺補漏。課后，可安排學生根據本節課知識畫出概念圖，不僅可以根據學生繪制的概念圖來判斷學生是否能抓住關鍵詞，是否理解本節課的重要概念，還能將零散的的知識有機地整合在一起，直觀地展示概念間的交織關系，有利于學生形成核心概念，避免文字記憶出現混亂。