基于因果型主線式情境的生物學教學

楊慧敏 邵向英 蔣可馨 吳立清 徐忠東

摘 要 以“細胞的能量‘貨幣ATP”為例，深度挖掘情境與知識點之間的關系，引導學生圍繞因果情境主線進行學習，在發(fā)展學生科學思維與科學探究核心素養(yǎng)的同時，為生物學教師教學提供參考。

關鍵詞 因果型主線式情境教學 核心素養(yǎng) ATP

中圖分類號 Ｇ633. 91 文獻標志碼 B

《普通高中生物學課程標準（2017 版 2020 修訂版）》中指出要利用情境教學培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)。即學生通過在情境中解決實際問題，從而形成正確的價值觀念、關鍵能力與必備品格。然而在之前的傳統(tǒng)情境課堂中，教師大多都只將情境應用在導課環(huán)節(jié)，未能充分挖掘情境的作用；或在課堂中創(chuàng)設出不同的情境，情境之間呈現(xiàn)關聯(lián)性不大的現(xiàn)象；造成了情境之間缺乏整體性與關聯(lián)性，學生難以通過創(chuàng)設的情境形成清晰的知識脈絡，嚴重降低了學習的有效性。而主線式情境教學在繼承了傳統(tǒng)情境教學優(yōu)點的基礎上，彌補了其不足。主線式情境教學以情境為主線，知識為暗線，隨著情境主線的發(fā)展，逐步推進課堂教學，使情境主線與知識主線融合，在情境中落實生物學核心素養(yǎng)。主線式情境教學又可被分為“分析型主線式情境教學”“任務型主線式情境教學”“沖突型主線式情境教學”“因果型主線式情境教學”以及“支架型主線式情境教學”。本文選擇因果型主線式情境教學加以闡述。

1 因果型主線式情境教學

因果型主線式情境教學是主線式情境教學的一種類型，是指教師在達成課程目標、突破教學重難點的基礎上，創(chuàng)設多個與教學內容相關的、來自相同背景的情境，于情境中理清其與教學內容之間存在的因果關系。引導學生根據(jù)情境主線展開學習，由結果探究原因或由原因推測結果，激發(fā)學生的學習興趣，產生探究欲望。由此，學生能夠在因果情境主線中完成知識體系的構建與生物學核心素養(yǎng)的落實。

2 因果型主線式情境教學與學科核心素養(yǎng)的關系

主線式情境是生物學知識建構與應用的載體，也是落實核心素養(yǎng)的重要途徑。生物學學科核心素養(yǎng)間存在著緊密聯(lián)系，即：科學思維是形成生命觀念的重要途徑，是形成科學探究的前提，亦是科學探究的內在本質；科學探究是科學思維的外在表現(xiàn)；而社會責任是依托于前三者的基礎上形成的，對觀念、思維等的形成具有重要的意義。而因果型主線式情境教學作為能夠有效促進科學思維與科學探究發(fā)展、落實學科核心素養(yǎng)的教學形式，受到教育教學的關注。

因果型主線式情境教學存在兩種不同的教學模式，一種是在導課時將原因直接呈現(xiàn)，引導學生由原因推理可能出現(xiàn)的結果；另一種是將結果先給出，引導學生根據(jù)結果逆向推理出造成此結果可能的原因。無論是哪一種方式，都能使學生的推理能力獲得強化與發(fā)展。因此可知，因果型主線式情境對學生的邏輯推理能力的提升有很好的促進作用，于此同時，也促進了學生歸納、分析、概括、探究等方面能力的提升。

3 因果型主線式情境教學的設計思路

因果型主線式情境教學的設計需要教師首先選擇與教學內容相關聯(lián)的情境資料，梳理其與教學內容之間的內在關系，深度挖掘與發(fā)現(xiàn)情境資料與知識點之間的因果關系，將教學內容與教學資源充分整合，以具有創(chuàng)新性的、邏輯性的情境展現(xiàn)出來。

因果型主線式情境教學由原因或結果出發(fā)，具有一條源于相同背景的資料組成的情境主線，還有一條由探究學習所得知識串聯(lián)的知識主線。情境主線可以拆解為幾個具有關聯(lián)性、遞進性的子情境；通過在子情境中設置問題串和探究活動，使學生在活動中解決問題，獲取知識；從而形成知識主線。如圖1所示。

根據(jù)上述教學環(huán)節(jié)，以高中生物學“細胞的能量‘貨幣ATP”教學為例，闡述與討論因果型主線式情境教學的具體實施過程。

3.1 選擇適宜資料，設置情境主線

情境資料應與所授課內容密切相關且具有新穎性，不能脫離學生的實際生活。情境主線可以是一個生活的情境、一個故事或是一首我們熟知的古詩文。但是它們所共有的特征是在課程的開始就將結果或者原因呈現(xiàn)出來，引導學生“由果探因”或“由因索果”。

在“細胞的能量‘貨幣ATP”教學過程中，教學內容主要包括ATP的結構與功能、ATP與ADP之間的轉化以及ATP的應用三個部分。課堂開始，教師緊扣章節(jié)題目，直接呈現(xiàn)結果—ATP是細胞的能量貨幣，通過提出問題“為什么稱ATP是細胞的能量貨幣？”，從而激發(fā)學生的學習興趣，由此開始了對ATP的結構、功能及其應用的探究，這也就確定了情境的主線，即探索ATP作為細胞的能量貨幣的原因。

3.2 分解情境主線，層層深入探究

根據(jù)選定的情境主線可以將其劃分為多個來自相同背景的子情境，在子情境中深度挖掘情境內容和所要學習內容之間的因果聯(lián)系，以“情境-任務-活動”的形式引導學生進行推理，有助于發(fā)展學生分析、綜合、推理、建模等思維品質，進而落實學生的學科核心素養(yǎng)。

在情境主線“ATP是細胞的能量貨幣的原因”的探索中，以“情境-問題-活動”的探究學習形式，創(chuàng)設基于相同背景的5個子情境——展示關于螢火蟲發(fā)光過程的小資料。隨后，伴隨問題的驅動，活動的開展，歸納總結所得知識，建立知識體系。在此過程中，子情境與知識緊密聯(lián)系，學生隨著子情境的呈現(xiàn)，完成ATP結構與功能的建構、ATP與ADP能量傳遞與轉化的學習，建構結構與功能觀、物質與能量觀。整體思路如圖2所示。

3.3 設置相關問題，驅動學生學習

子情境與教學內容之間有著緊密的關聯(lián)以及蘊含著所要獲取的知識，通過在子情境中設置不同的問題可以驅動學生的學習，同時設置過程中應注意問題的層次性。主線式情境教學作為結構化知識構建的重要途徑，一系列的問題能夠實現(xiàn)思維的不斷深入，也能夠起到串聯(lián)情境的作用，引導學生在情境中完成知識的獲取，知識體系的建構以及原因的探究與挖掘，對提升學生歸納、質疑、批判等思維品質具有重要意義。

在推理ATP與ADP之間的關系時，通過設置問題：ATP的哪些結構特點能夠支撐其成為直接的能源物質？ATP水解與合成的過程具有什么特點？推測ATP 的來源可能來自于哪兒？引導學生自主歸納ATP的結構模型，建構ATP與ADP轉化的概念模型。培養(yǎng)了學生歸納與概括、推理與質疑的科學思維品質，也形成了結構與功能觀和物質與能量觀。

3.4 設計不同活動，活動中獲取新知

開展一定的活動有利于學生活躍思維，提升探究能力。學生通過親歷活動也能在一定程度上增強其參與感；對知識進行理解記憶，減少了對知識進行死記硬背，也培養(yǎng)了學生的合作意識與團隊意識。增強了學生分析、演繹、推理、建模等思維品質，探究能力的發(fā)展。

在探究實驗“ATP能夠為螢火蟲的發(fā)光過程直接提供能量”中，需要學生根據(jù)探究流程自行設計一個探究實驗方案，學生通過所學知識可以進行小組間的相互討論，合作學習；師生可以進行評價修改，最終在活動中設計出實驗方案，增強學生對ATP功能的認識，提升學生相應能力。

3.5 總結所得知識，形成知識體系

因果型主線式情境教學由原因或結果出發(fā)，最終落實到結果或原因的發(fā)現(xiàn)與學習。通過在情境中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，獲取新知，逐步能夠形成知識的主線與建構知識的體系。在達成教學目標的同時也著重培養(yǎng)了學生歸納與概括的思維能力，落實了生物學學科核心素養(yǎng)。

在探究ATP被稱為細胞能量貨幣的原因的過程中，通過實驗證明 ATP是為螢火蟲提供能量的直接能源物質；通過ATP結構的學習，發(fā)現(xiàn)ATP能夠直接供能的結構基礎與原因；通過建構了ATP與ADP相互轉化的概念模型，找到了生物體內ATP有限卻能夠源源不斷提供能量的原因；通過主動運輸?shù)木唧w實例，認識到ATP為生命活動供能的一般機制。最后通過歸納整節(jié)課所學知識，能夠解釋與推理得出ATP作為細胞能量貨幣的原因。

4 結語

因果型主線式情境教學在具有主線式情境教學優(yōu)勢的同時，也在一定程度上促進了學生學科核心素養(yǎng)的發(fā)展。學生由事物的結果或者原因出發(fā)，通過情境進行學習的一步步的深入，最終推理出相對應的原因或結果。這一方式下的教學，在主要培養(yǎng)了邏輯推理能力的同時，也通過歸納、分析等科學思維方法達成了知識的獲取與模型的建構、形成了結構與功能觀、物質與能量觀，發(fā)展了發(fā)現(xiàn)問題與解決問題的科學探究能力，在情境中落實了生物學學科的核心素養(yǎng)。

參考文獻：

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