聚焦生物學重要概念的創客教學嘗試

魯元華

摘要：創客教學是以STEAM活動為載體，引導學生在問題或項目的驅動下，努力排除學習障礙，運用多學科知識創造性地解決真實情境中的問題，從而有效培養學生的創新能力和實踐能力的教學模式。本文以“細胞核的結構和功能”為例，通過模型構建與概念形成的過程開展創客教學，引導學生圍繞具有挑戰性的學習主題進行深度學習，逐步建構“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”的重要概念。

關鍵詞：生物學重要概念 創客教學 深度學習

新課標在“基本理念”和“學科核心素養水平劃分”中，對學生的創新能力和實踐能力均提出了多層次的要求。生物學教學應重視學生積極動手和動腦的實踐過程，在進行探究性學習活動或工程學任務過程中，實現對生物學概念的理解和應用，從而培養學生的創新能力，以及通過科學實踐解決生活中實際問題的能力。因此，基于真實情境的驅動，課堂教學可以設計具有挑戰性的學習活動，并側重于創新能力和高階思維能力的培養，促進學生重要概念的生成、完善、深化與應用，有效地激發學生進行深度思考和學習，提升學生生物學學科核心素養。

一、利用真實情境的問題解決展開創客教學

創客教學基于真實情境的驅動，強調學習者的積極參與和體驗，是一種融合科學、技術、工程、藝術和數學等多學科的跨學科教學實踐活動。相對于傳統的認知性學習，本節課旨在通過感官情境和問題情境逐步展開創客教學，引導學生不斷地進行深度學習。

課前，教師利用創客社團課的活動，引導學生自主學習相關內容，初步構建相關小概念。同時，利用預習微課引導學生收集大量資料，使學生更加深入地了解細胞核的相關知識，為模型構建打下堅實的理論基礎。借助3DOne云平臺和網絡資源，引導學生在交流討論中明確活動方案，逐步學會利用3DOne軟件繪制相關模型，并嘗試使用3D打印機構建相關模型。在整個模型建構中，需要調動學生多角度、多維度、系統性和綜合性的知識與能力，需要給予每個小組必要的指導和幫助，引導學生在學中做、做中學，將新知識與原有認知結構中的相關概念建立邏輯聯系，通過對各個小概念的理解，逐步形成“遺傳信息主要儲存在細胞核中”“細胞各部分結構之間相互聯系、協調一致”的次位概念。以此奠定本節重要概念的基礎，在各級概念的融合過程中，逐步形成新的概念體系。

二、利用小組合作的探究過程深化創客教學

在創客教學過程中，如何設計具有挑戰性的學習任務和具有啟發性的問題串，如何引導學生在模型建構和問題解決的過程中實現概念的形成、內化和應用，是展開深度教學、引發學生深度思辨的關鍵。因此，基于概念的層級和邏輯關系，筆者主要從以下兩個方面厘清思路：

（一）基于概念結構強化基礎

在課堂教學中，通過小組合作展示細胞核和染色體等結構的3D模型，教師引導學生在交流分享中真實地感受細胞核的結構組成，將學生的實踐體驗和教學內容進行有機結合，使概念生成情境化、直觀化。借助問題回答和模型展示，教師逐步引導學生分析出堿基對的排列順序中蘊藏著遺傳信息，染色體結構有利于遺傳物質的平均分配，染色質形態有利于遺傳信息的復制和表達，使學生從生命物質觀角度理解細胞核是遺傳信息庫，從結構和功能觀理解染色質和染色體相互轉化的意義。在交流和分析中，學生逐步概括出細胞核的相關結構，摸清科學探究的基本思路和方法，在潛移默化中培養科學思維和科學探究能力。

（二）基于概念銜接深化理解

在小組交流的基礎上，教師利用問題串層層遞進激發學生的深度思考與討論，并對已有的3D打印模型進行評價，引發學生更深層次的思考，為后續的模型重構奠定理論基礎。在感性認識和理性認識的轉化過程中，培養學生的科學思維和實踐能力，加深學生對細胞核結構的理解。

基于模型和資料分析，教師引導學生有邏輯性地歸納出細胞核的結構特點，并自然過渡到細胞核功能的分析上，實現概念之間的銜接。通過對課本資料分析的順序調整和生物學事實的分析，引導學生從遺傳和代謝兩個方面概括出“細胞核是細胞代謝和遺傳的控制中心”這一概念。在模型展示中，學生直觀地感受到核膜將遺傳信息與系統的其他環境分開，從而使遺傳信息的功能執行有相對獨立的環境，促進了學生從生命的系統觀理解細胞核是細胞系統的一部分，幫助學生建立結構與功能相適應的生命觀念。在小組交流中，教師對學生的模型作品進行肯定和表揚，同時利用3D模型和概念圖歸納出生命活動的基本規律，師生進而共同總結本節內容的核心要素，使學生對相關知識產生整體印象，完善本節內容的概念體系。

三、利用單元知識的重構過程延伸創客教學

本節內容是在學習了細胞膜和細胞器相關知識的基礎上展開的，既完善了對細胞結構的認識，也為遺傳規律和細胞生命歷程的學習奠定基礎，起著承上啟下的重要作用。在課堂的結尾，教師鼓勵學生在后續的社團課中繼續保持探究的熱情，嘗試利用3D打印技術構建整個細胞的物理模型。同時，教師需引導學生結合探究過程，厘清并形成單元概念體系，構建單元概念的思維導圖，直觀地呈現各級概念間的關聯性，從而形成“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”的重要概念。借助人工膜材料在疾病治療方面的應用、脂質體作為藥物載體的應用、利用廢舊物品制作生物膜模型等內容，教師有意識地利用生物學重要概念培養學生的社會責任。

創客教學不僅實現了創客文化與教學內容的有機融合，也激發了學生的學習興趣。教師引導學生利用數字化的教學工具和所學知識進行創作活動，回歸到教學原本的目的，即指導生活、提高生活質量;并且通過實踐活動培養學生跨學科處理問題的能力、創新的能力以及與他人合作互動的能力，是一種全新的素質教育方式。借助直觀的活動體驗，有效幫助學生實現概念的生成、內化和應用，有助于切實落實生物學學科核心素養，潛移默化地培養學生的必備品格和關鍵能力。

聚焦生物學重要概念的創客教學嘗試2022年5月中第14期（總第114期）四、反思與總結

教學目標和教學程序的制定是教學設計的重要環節，本節課基于深度學習理論，聚焦生物學重要概念，適當調整教學目標和教學程序，借助預習微課和3D打印技術提供必要的教學資源，逐步開展創客教學。在優化教學資料實用性的基礎上，引導學生小組合作學習、自主構建細胞核結構等相關模型，利用模型的構建過程將本節教學內容串聯起來，引導學生主動發現、理解并建構本節核心概念，從而增強創課教學的可實施性。在學生利用3D打印技術進行模型建構的過程中，教師利用學校已有資源和設備，適當提供學習資源和平臺，借助云平臺和創客社團的指導，挖掘學生合作學習的潛力，培養學生的創新實踐能力。在小組匯報模型成果時，教師需適當提示和提問，這樣有助于學生進行深入的思考、分析、總結與完善，加深學生對核心概念的內化、深化和應用，從而提高創客教學的實效性。考慮到單元學習的整體性和3D打印技術的應用，教師鼓勵學生繼續利用3D打印技術對細胞整體結構進行研究和建模，讓學生在連續性、生成性的學習過程中逐步形成重要概念，并通過探究活動加深對重要概念的理解和應用，促進生物學核心素養的提升。

參考文獻：

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[2]趙春海.小學科學課程實施創客教育探微[J].教育科學論壇，2017（29）：6163.

責任編輯：黃大燦C676E7EA-DF48-46B3-ADBA-CD51E9392430