讓學科核心素養在真實情境中自然生長
——以蘇科版初中生物學“生物體的基本結構”一節為例

姚國平

（無錫市蠡園中學 江蘇無錫 214072）

情境學習理論認為學習和認知過程在本質上都是具有情境性的。經濟合作與發展組織（OECD）在“素養界定與遴選”項目中指出：傳統的教學以知識點的掌握為核心，忽視知識學習過程中真實情境的創設和知識應用于真實情境的問題解決能力的培養，不能有效培養學生的核心素養。《普通高中生物學課程標準（2017年版）》強調真實情境的創設，指出生物學學科核心素養是學生在生物學學習過程中逐漸發展起來的，在解決真實情境中的實際問題時表現出來的價值觀念、必備品格和關鍵能力，是學生知識、能力、情感態度價值觀的綜合體現。情境越真實，就越容易激發學生的主動性，其知識建構能力、高階思維能力、探究能力及決策能力都能得以持續發展。因此，教師在教學實踐中應該選取與學科核心概念密切關聯、與學生認知水平高度一致且有利于體現育人價值的真實情境素材，讓學生以生物學知識為工具來認識、分析和解決基于真實情境的實際問題，從而發展和評價學生的學科核心素養。核心素養的發展是一個循序漸進的過程，高中階段的學科核心素養在義務教育階段也應當有所體現。結合蘇科版初中《生物學》七年級下冊“生物體的基本結構”一節內容，就教學中如何通過創設科學史料情境、實踐探究情境、社會生活情境來發展和評價學生的學科核心素養談一些看法。

1 創設科學史料情境，綻放學科核心素養之花

生物科學是由事實、概念、原理、定律和理論構成的知識體系，是人們在經歷不斷探究的過程中發現、積累和發展起來的。即生物科學既包含了靜態的結果部分，又包含了探究知識的動態過程。這種“動態過程”勾勒出生物科學的發展歷史。學習生物科學史能使學生沿著科學家探索生物世界的道路，理解科學的本質和科學研究的方法，學習科學家獻身科學的精神，對提高學生的生物學學科核心素養有重要意義。在生物科學發展的歷程中，科學人物、科學成就、歷史事件為生物學教學提供了真實、豐富的情境資源。教學中，教師以科學史為載體創設學習情境，能引領學生主動探尋科學發現過程，從中體驗科學方法和科學思維的魅力，體悟科學研究的艱辛與樂趣，進而升華科學態度和科學精神。這樣，學科核心素養之花便會悄然綻放。

細胞是生物體結構和功能的基本單位。本節內容學習之前，學生對“細胞”這一名詞并不陌生，但基本處于“空殼”概念階段，對于細胞的發現史更是一無所知。課堂上，教師可圖文并茂地呈現以下科學史實，以豐富學生的認知背景。

（1）1665年，英國博物學家羅伯特·胡克用自己設計制造的顯微鏡（放大倍數40～140倍）觀察了軟木（櫟樹皮）的薄片首次發現了細胞，并將自己用顯微鏡觀察所得寫成《顯微圖譜》一書。細胞一詞即由他命名。

（2）1680年，荷蘭顯微鏡學家、微生物學的開拓者安東尼·列文虎克是觀察到活細胞的第一個人，他利用自制的顯微鏡（構造簡單，但能放大50～300倍）清楚地觀察到細菌、原生動物、人類精子、鮭魚紅細胞等。

（3）1838年，德國植物學家施萊登發表《植物發生論》，指出“植物是構成細胞的基本單位”；1839年，德國生理學家施萊登發表《關于動植物的結構和生長的一致性的顯微研究》，指出“動物和植物都是由細胞構成的”。

學生閱讀科學史材料后，思考問題：①在16世紀以前，人們為什么不知道細胞的存在？②科學家借助顯微鏡，通過對大量動植物材料長期細致的觀察和研究，得出了什么樣的結論？③了解細胞的發現過程，為你學習生物學帶來怎樣的啟示？

學生分析、交流這三段科學史資料，認識到自然界種類豐富的生命有機體（除病毒外）都是細胞構成的，從細胞水平認識生命的多樣性與統一性；同時，還認識到科學與技術之間是緊密相連的，對生命的認知有賴于技術的發展，沒有顯微鏡也就不會有現代的生命科學，從而確立顯微鏡的研制和發展對科學認識細胞的重要意義。另外，教師引導學生縱觀漫長的細胞發現歷程，回溯科學家的思維過程和工作方式，認識到“科學知識可能隨著研究的深入而改變”“科學工作依賴觀察和推論”“科學是創造性的工作”，即受到科學本質觀的熏陶。顯然，教師引入科學史，有利于學生在真實的情境脈絡中進行探索、討論和獲得意義，從而提升生物學學科核心素養。

2 創設實踐探究情境，培植學科核心素養之根

人類的文明成果是通過對自然、社會、人與自然關系認識的實踐中不斷積累得到的，即產生于具體的實踐情境。實踐也是學生成長與發展的重要基石，具有重要的育人功能。林崇德教授認為，核心素養的培養過程應側重學生的自主探究和自我體驗，更多地依靠自身在實踐中的摸索、積累和感悟，是個體認知與元認知建構的過程，是在外界引導下的自我發展、自我超越、自我升華的過程。作為自然科學中的基礎學科，義務教育階段生物學課程是一門探索性和實踐性都非常強的學科課程。因此，實踐和探究是學生認識生命科學、發展核心素養的根本途徑。在教學實踐中，教師不能把學生僅僅禁錮在純粹的“書本世界”之中，需要摒棄“坐而論道”的教學方式，給學生提供更多的機會親自參與實踐，如實驗探究、模型制作等課程實踐，參觀、調查等自然和社會實踐，種植、養殖等勞動實踐。這樣讓學生置身于具有真實實踐邏輯的境脈中動手和動腦，從而獲得真實性體驗和經驗。由此，真實的情境促進真實的學習，真實的學習促進素養的真實發展。

在本節內容學習中，教師可以創設如下實踐探究情境。

（1）觀察細胞的結構。臨時裝片的制作是學生學習生物學必須掌握的技能之一。在實際操作過程中，每一個環節都會對裝片的效果產生一定影響，教師不能越殂代皰，講解太多、太細。對學生在操作中產生的疑惑和出現的問題，教師應該放手讓學生通過討論和交流自己解決。這樣有助于培養學生自主、合作、探究的學習能力。除了觀察洋蔥鱗片葉表皮細胞和人口腔上皮細胞外，教師還應根據實際情況，提供蠶豆葉、洋蔥根尖、酵母菌等其他觀察材料以制作標本。學生在充分搜集生物學事實的基礎上，運用分析與綜合、歸納與概括的思維方法，去蕪存精、去偽存真，歸納、推理出細胞的基本結構，科學地建構細胞的概念模型，進一步認識到生命都具有一定的結構，發展生命觀念。

（2）開展實驗探究。①未受精鳥卵的卵黃部位可視作動物細胞。在培養皿中準備一個打開的雞蛋，將靜脈注射器的針頭稍稍刺入卵黃膜，緩緩前推注射器活塞，注入空氣，可以觀察到卵黃膜鼓起來。這層透明的薄膜就是細胞膜。然后，用針頭挑破卵黃膜，卵黃就會流散開來。這樣，學生能準確感知：細胞膜將生命物質與外界環境分隔開，從而保障了細胞內部環境的相對穩定。②準備甲、乙2組充分吸脹后的玉米種子（每組5粒），甲組種子在燒杯內煮沸一段時間，縱向切開，乙組不作處理，直接縱向切開。然后，將2組種子分別浸沒在盛有紅墨水的2個培養皿內，3～5 min后用清水漂洗，觀察玉米種子剖面的著色情況。比較后發現，甲組種子的胚乳和胚都染上紅色，乙組種子只有胚乳部分被染上紅色。這說明煮沸后種子的胚細胞已經死亡，其細胞膜失去選擇透性，染料分子能夠自由進出；新鮮種子的胚細胞是活的，其細胞膜具有選擇透性，能控制物質細胞內外物質的進出。上述兩個實踐活動不僅有利于學生從實證角度理解細胞膜的作用，形成結構與功能相適應的生命觀念，還有利于學生探究能力和綜合實踐能力的提高。

（3）制作細胞模型。教師要求學生課后制作細胞模型，在班內展示、交流。學生制作的模型有平面的、立體的，選擇的材料有超輕黏土、種子和泡沫塑料等。學生在交流過程中不僅進一步提高了對細胞這一重要概念的全面認識，還引發出其他更深入的探討，如對線粒體、葉綠體功能的關聯性思考，有利于學生建立物質與能量觀。最后，教師組織學生從制作材料的經濟性、模型的科學性和藝術性等角度評選最佳作品。建模是手腦并用的實踐活動，離不開模型思維。建構的模型以可視化的方式實現知識表征，實現了深度學習。同時，學生在建模過程中體驗到了實踐的樂趣，培養了實踐能力和創新精神。

3 創設社會生活情境，締結學科核心素養之果

培養學生關鍵性的核心素養，能讓學生將來更好地健康發展、幸福生活，能夠使他們成功地融入未來社會，即教育“為未來完滿的生活作準備”（斯賓塞語）。學科核心素養是學科育人價值的集中體現，著眼于學生未來生活。教師必須以現實生活為邏輯起點，關照學生的理想生活，建構學生的可能生活，著重考量學生的成長和發展所面臨的真實環境及真實需要。生物學課程中的許多內容與社會生活有密切聯系，教師以生活中的生物學現象、與生物學有關的社會熱點及生物科技成果為背景創設的真實情境，能引導學生從學科本質來審視、解決實際生活問題，從而有效融通生活世界和教育世界。這樣既可從中觀測學生學科核心素養的發展結果，又能讓核心素養的培育得以升華。

（1）教師展示資料，引導學生思考：2013年5月，在西伯利亞Malolyakhovskiy島出土了43 000年前的猛犸象尸骸，研究人員發現它的肌肉和脂肪組織保存完好。科學家希望克隆、復活猛犸象，最關鍵的是要從猛犸象身上提取出哪種物質？基于所學細胞核中遺傳物質的知識，學生一致認為需要提取出DNA。這說明學生在理解生物學概念的基礎上初步形成了生命信息觀，并能有效遷移和運用這一生命觀念來指導探究生命活動規律、解決實際問題。

（2）新冠疫情期間，學生、家長都做過核酸檢測。基于部分學生展示的檢測報告，學生結合相關資料的閱讀，了解到：遺傳物質除了脫氧核糖核酸外，還有核糖核酸。我國科研人員在短時間內完成了新冠病毒的基因組序列分析，并和世界各國分享。核酸的檢測原理就是在特定的實驗室環境中，以特殊的技術手段檢測其中是否存在新冠肺炎的病原體特異核酸序列。教師適當拓展不僅促進學生對現實生活問題的科學再認識，更使學生了解一些前沿的生物技術，對我國科技工作者的貢獻由衷地敬佩，從而增強使命感、責任感和民族自豪感。

（3）教師展示某人發布的求助帖：以前在市場上經常看到賣紫莧菜，可是卻一直都沒買。今晚想試試新菜，就買了一把，洗干凈后還泡了一段時間，但一下油鍋，炒出來的菜汁都是紅色的，連蒜粒都染成紫紅色，看起來很恐怖。這個莧菜是不是染色的呢？吃了對人體有害嗎？并引導學生用所學的生物學知識作出科學解釋。學生根據資料中的信息，回憶相關的生物學知識（細胞膜的功能、細胞內有類似葉綠素的色素），與之建立相關聯系，然后合理推理并精準表達。這種科學解釋能力是在充分運用科學思維、恰當的生命觀念基礎上作出的理性回應和判斷。這樣，核心素養的發展程度在解決真實情境中的實際問題中展露無遺。

生物學學科核心素養是學生在生物學課程學習過程中逐漸發展起來的。基于學科核心素養的情境化設計，實際上就是把提煉出來并符號化的核心素養要素，以某種隱含的方式無痕化地拆解、滲入到真實情境中，讓學生在真實的學科問題情境中建構、理解和體悟，從而實現核心素養的真實性發展。真實情境的價值顯而易見，但有時會一“境”難求，教師也不必強求。有學者就指出，情境學習理論沒有明確地說明在各種復雜的學習環境中有效教學支持的特征，而缺乏有效的教學支持學生將一無所獲。