基于深度教學培養學生核心素養的教學策略探討

唐 遠

（廣東實驗中學 廣東廣州 510055）

“核心素養為宗旨”是《普通高中生物學課程標準（2017年版）》的重要理念。學科核心素養是學科育人價值的集中體現。教師在課堂上不僅要關注學科知識，更要結合具體的教學主題和教學內容，促使學生通過思維活動來實現對知識的理解以及對知識背后的意義和思想的獲得，從而發展學生的學科核心素養。從我國新一輪基礎教育課程改革開始至今，課堂教學改革仍存在表層學習、表面學習和表演學習的現象。深度教學是針對解決淺層教學弊端所提出的一種新的教育理念。在內容上，它強調知識、邏輯和意義教學統一；在過程上，它著重學生學習過程對知識的主動建構和意義的持續生成。下面將結合深度教學過程的不同階段，探討逐層深化知識結構、邏輯架構和思想體系以培育學生學科核心素養的教學策略。

1 還原知識產生背景，尋找深度教學突破口

學科知識包含符號知識、思想和方法知識、意義和價值知識。其中，符號知識可以理解為結果性知識，思想和方法知識、意義和價值知識屬于過程性知識。學科知識產生過程是科學家運用科學思維、反復猜想、推理和驗證、得出結論的過程。教學只有涉及到過程性知識，才能使教學過程體現出一定的難度和深度。因此，教師還原知識產生的背景，可以幫助學生搭建從經驗到學科知識的橋梁，實現更全面透徹地理解學科知識及發展學科核心素養的目標。

在“減數分裂”內容中，學生需要借助科學史來理解不少過程性知識，才能深度掌握減數分裂的過程和意義。例如，精原細胞轉化為精子的過程需要復制幾次和分裂幾次才能實現染色體數目減半的目標？學生利用排列組合知識及科學思維，可以對此提出多種猜想。其中，復制與否成為判斷各種猜想真偽的重要指標。教師通過呈現科學家利用DNA復制阻斷劑處理精原細胞的實驗過程及結果，為驗證猜想提供證據。又如，在減數分裂Ⅰ的前期，初級精母細胞染色體發生什么變化？學生通過觀察、比較百合花有絲分裂中期和減數分裂Ⅰ中期的實物圖，發現減數分裂Ⅰ中期染色體數目減半。教師提出問題：那么，減半的染色體去哪里了呢？學生從減數分裂Ⅰ后期的實物圖中發現染色體數目恢復了，于是猜測減數分裂Ⅰ中期染色體兩兩結合了。教師追問：那么，兩兩結合是發生在同源染色體之間還是父方或母方各自的染色體之間？教師提供“一粒小麥”（2n=14）染色體的示意圖和減數分裂I前期的實物圖，讓學生觀察分析。學生發現該物種的非同源染色體大小差異很大，并且減數分裂Ⅰ前期只有7個染色體形成的“結構”，因此認為減數分裂Ⅰ前期同源染色體配對。這為討論同源色體聯會的意義做好鋪墊。再如，教師提出問題：同源染色體分離后是否隨機移向兩極？然后，提供Sutton發現的雄性“笨蝗”（2n=23）的染色體示意圖。學生觀察，發現它只有一條性染色體X并且有一對同源染色體大小不同。教師引導學生分析“若非同源染色體自由組合，X染色體與這對同源染色體會形成幾種組合”。經過學生小組討論后，教師提供Carother使用笨蝗觀察統計X染色體與該相異染色體組合比例的相關資料，用于驗證學生的推測。教師把結果性知識恢復到它所被抽象出來的原始經驗，使學生回到知識產生的起點，讓學生依據經驗和觀察結果提出合理猜想。然后，引導學生結合科學家實驗證據或自行設計實施實驗來判斷猜想的合理性，從而逐步構建學科知識體系，實現培育學生科學思維和科學探究素養的目標。

2 沉浸科學探究過程，讓深度教學真實發生

學生的學習經歷是其進入科學知識體系的重要途徑。在深度教學理念指導下，教師引導學生經歷知識生產過程的教學，不是簡單的知識傳遞過程，也不是學生脫離學科知識隨意建構的過程，而是主動探尋和思考“符號知識”蘊含的思想和方法等，自主吸取學科知識生產過程中蘊藏的養分，是學生自主學習、合作和發現的探究過程。學生逐步學會像科學家一樣思考，使探究學習成為促使其核心素養發展的動力。

通過對“生長素的發現過程”的學習，學生已經了解植物向光生長的原因。教師提出問題：生長素只能促進植物生長嗎？教師組織學生觀察種子萌發后根的生長方向。學生發現放在豎立的培養皿里的綠豆種子的根向地生長，于是猜測：若把豎立的培養皿90°旋轉后繼續培育，過幾天后根如何生長？有的學生根據生長素起促進作用的前概念推測根背地生長；有的學生根據根具有吸收土壤水分和無機鹽的功能推測根應繼續向地生長。教師提問：哪種推測符合事實？教師展示興趣小組的實驗結果，學生發現根依舊保持向地生長。教師追問：該現象背后隱藏著“生長素生理作用”的什么秘密呢？教師引導學生對生長素的作用特點做出推測，組織學生以小組為單位探究不同濃度的生長素類調節劑對富貴竹生根的影響，以期找到支持的證據。通過小組合作實驗探索，學生生成了生長素具有兩重性的結果性知識。

在應用生長素作用特點解決現實生活問題中，教師布置學生課前完成對學校玉蘭樹樹冠測量及用照片記錄樹形的任務。在調查過程中，學生發現，樹冠大的玉蘭樹雖然分支多但主干會相對短。教師提供頂芽發育成植株主干，側芽發育成側枝，頂芽和側芽都能產生生長素的知識背景資料以及校園園丁對玉蘭樹打頂的工作記錄。學生結合教師提供的資料，通過邏輯推理，得出猜想：頂芽生長素濃度低，優先生長；側芽由于接受了頂芽運輸過來的生長素，導致生長素濃度高，從而抑制生長。教師組織各學生小組設計實驗對猜想進行驗證，引導小組之間對實驗設計相互點評和提出修改建議；然后，展示興趣小組利用黃豆植株實施去除頂芽和去除頂芽后添加含生長素類似物瓊脂塊的實驗結果，用于驗證猜想；最后，班級向學校提交對校園籃球場旁樹木去頂從而增加運動舒適度的建議。教師利用實驗和生活情境，引導學生對“生長素的生理作用”這一核心問題展開探討。學生通過小組合作科學探究，活化了猜想和假設、評估和解釋的高階思維，體驗了學科知識產生過程，促使自主建構知識，通過應用已有知識解決新問題，實現了學科思想和方法的挖掘，培育了關鍵能力。

3 經驗知識雙重轉化，使深度教學有效實施

每位學生都會有自己的經驗。這些經驗可能來自日常生活的積累，也可能是將以往習得的知識在生活中實踐而獲得。從心理學的層面來說，學生需要經歷從經驗到知識、從知識到經驗的兩次反轉才能把知識轉化為素養。深度教學以情境為抓手喚醒或改造以往經驗，以探索情境背后蘊藏的科學道理為腳手架，引領學生從現象理解走入本質理解，再走向思想和方法的理解，從而實現從經驗到知識的轉化，以運用學會的知識解決復雜問題為支架推動學生將知識再轉化為經驗，形成便于遷移的經驗整體，以解決實踐中的挑戰性問題。

在“人類紅綠色盲遺傳病的遺傳方式”探索中，學生從醫院調查獲得的數據中發現紅綠色盲男性患者遠多于女性患者，白化病男性患者與女性患者數量相當。他們會產生疑惑：為何兩者在群體中發病情況存在不同表現？它們的遺傳方式有何差異？學生通過前面的學習已經知道白化病的致病基因位于常染色體上，推測：紅綠色盲致病基因可能位于X染色體上、Y染色體上、XY染色體上或者線粒體DNA上。參考摩爾根發現果蠅紅眼基因位于X染色體上的實驗設計，學生打算通過實驗來尋找答案。但他們很快意識到研究人類的遺傳規律不能采用動物雜交實驗的方法。在教師提示下，學生嘗試從患者家庭中尋找特殊的婚配情況并畫出家族系譜圖進行分析。同時，教師提供“眼科醫生赫納發現女色盲（丈夫正常）的兒子全部表現為色盲”的資料。

經過分析綜合，學生認為紅綠色盲致病基因位于X染色體上。接著，教師提供“女色盲（丈夫正常）后代罕見出現女性患病或男性正常”的補充資料，并提出“該補充資料是否能推翻剛才的結論”的疑問。學生開始考量不同證據間的可信度和關聯度。經過討論分析，學生認為后代“異常”的表型可能是由基因突變、環境等因素導致的，不能推翻該假說。同時，學生也意識到通過表型來指示基因可能會存在一定的偏差，認為分子層面的檢測結果才是有力的證據。學生遷移應用紅綠色盲遺傳規律的研究方法，找出抗維生素D佝僂病和外耳道多毛癥的遺傳特點。最后，學生歸納綜合三種遺傳病的遺傳規律相同之處，生成伴性遺傳概念。

通過“兩次倒轉”的深度學習教學活動機制，學生運用已有的經驗參加學科知識的發現過程，實現了已有經驗的科學化和系統化，應用新的科學方法解決新的問題，生成概念和萌發觀念，實現從知識到素養的最終轉化。

本節課經過再現科學史，實現學生經驗與人類探索經驗相結合，推動學生打開學科結果性和過程性知識的學習大門。學生經歷科學探究，學會針對真實情境提出有價值可探究的科學問題，懂得通過自主合作推進探究方案實施，運用高階思維對實驗結果進行分析，從而踏上完善學科知識體系的道路。通過經驗知識多次轉化，學生逐步掌握把經驗和知識建立結構性關聯，豐富認識世界的方式，實現學科知識轉化為核心素養，最終促使學生獲得學科知識的成果。

深度教學能促使學生構建系統化的知識結構、建立學科必備的思維方式、形成基本的學科思想，培育應用知識、方法和思想去解決具體問題的關鍵能力和學科經驗，從而使生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任相互交融的核心素養得以真正落地。再現科學史、經歷自主合作探究和知識經驗轉化是實施深度教學的可行策略。教師可通過這些教學策略讓學生學習結果結構化、核心素養外顯化，提升課堂教育涵養，實現全面發展的育人目標。