指向發展生物學核心素養的教學設計
——以“物質出入細胞的運輸方式”為例

趙恩粉

(江蘇省灌云高級中學,江蘇 連云港 222200)

《普通高中生物課程標準(2017年版2020年修訂)》明確生物學科教學發展學生核心素養的必要性,指出發展學生生物核心素養是當前生物學科教學的首要任務.而教學設計是協調教與學關系的“過程”,肩負著優化課堂教學目標、方法、媒介等課堂要素關系的重要責任,同時也是高中生物發展落實學生核心素養的關鍵手段.對此,筆者將基于個人對生物核心素養的認識,以“物質出入細胞的運輸方式”為例簡述本人對其教學設計優化的見解,以供相關教育工作者參考交流.

1 架構素養情境,導入建構生命觀念

直觀生動的素養教學情境,能帶給學生視聽上的直接刺激,立體展現生命現象,導向學生情境中思考認識結構功能,進化適應、物質能量之間的關系,使學生初步認識了解生命現象的基本內涵,掌握生命現象的規律特征,繼而逐步建構個人的生命觀念體系,學會利用生命觀念解釋所遇到的各種生命現象、生命變化[1].對此,教師教學設計的第一步,不妨利用立體成像技術、虛擬現實技術等現代科學技術,播放與生命現象相關的微課、短視頻、音頻等,建構多感官刺激的生動教學情境,盡可能還原各種生命現象發生的最真實情況,使學生在情境中具體感受生命現象的奧妙、內涵及本質,體會認識研究生命現象手段的特點,并掌握其具體運用方法,實現個人生命觀念的逐步發展建構.

以“物質出入細胞的運輸方式”情境導入設計優化為例,教師可先借助虛擬現實技術立體展示“流動鑲嵌模型理論下的細胞膜建構”,讓學生根據教師展示的立體虛擬模型,分析細胞膜的建構特點特征及其與細胞膜的選擇透過性生理功能的聯系,這時學生就會在教師所建構的虛擬情境中思考分析“細胞膜功能結構特征對不同物質的跨膜運輸的影響”.然后教師再利用電教多媒體技術播放視頻“物質分別在流動鑲嵌模型以及人工合成脂雙層模型建構中運輸的方式”,引導學生進一步比較二者在物質運輸上所存在的區別,使學生潛意識中強調結構與功能相適配的思想,激發學生進一步深入探究思考的興趣.最后,教師則需要再次利用電教多媒體技術播放視頻“人工合成的脂雙層無法透過葡萄糖,而葡萄糖卻能不斷地被人血中的紅細胞吸收”,促使學生進一步深入思考細胞膜架構對其功能的影響,并在多次對比情境中引導學生逆向分析二者膜結構所存在的區別.這樣,學生就能在逐步深入導學情境中,深刻認識“架構與功能相適配”的思想,明白細胞膜的特殊結構對其物質吸收產生最為直接的影響.而教師也通過素養情境建構,達到了切實發展學生結構與功能的生命觀念素養目的.

2 探討問題設置,自主發展科學思維

教學設計優化的第二步,便是翻轉師生課堂角色,助力學生自主發展科學思維素養,促使學生主動圍繞課堂核心主題發展科學思維,學會使用生物現象事實去分析、推理、研究及論證生物概念知識,解決所遇到的各種生物問題,鍛煉強化個人的邏輯思維、逆向思維及分析思維等科學思維能力.同時,探究問題的設置,能密切學生之間的溝通聯系,使其相互分享彼此的學習見解心得,指出彼此問題探究的不足缺陷,相互促進共同提升生物科學思維能力.對此,教師可通過探究性問題的設計運用,來為學生創造機會開展自主探究、合作探究學習活動,將生物科學事實轉化為與之適配的生物知識內容,論證不同條件因素對生物現象所帶來的影響,掌握生物問題辨析處理的技巧方法,發展個人的邏輯思維、推理思維及逆向思維能力[2].

以“物質出入細胞的運輸方式”探討問題設置為例,教師可先舉例“麗藻細胞液與池水中離子濃度比”,并提出探討問題:“為何有些離子能夠逆濃度梯度進行跨膜運輸?”讓學生與身邊的同學一同探究分析,聯系教材所對應的知識內容發現這是“麗藻細胞主動運輸所需離子的結果”.然后教師再提出探討問題:“同學們,什么類型的物質需要細胞進行主動運輸呢?”同時借助多媒體播放“細胞主動運輸物質”的例子,為學生歸納總結細胞主動運輸物質的特點提供一些參考要素,使學生合作深入探究細胞主動運輸物質的種類及特點,掌握主動運輸的基本特征.最后教師再提出問題:“載體蛋白數量、物質在細胞液的濃度會對主動運輸產生什么影響?”以此來導向學生更進一步分析主動運輸的特點特征,逆向分析細胞能逆濃度梯度進行物質運輸的原因,學生均紛紛提出個人的觀點見解,形成自身的認識看法.而教師則是借助一連串的探究問題設置,實現精準引導學生發展科學思維素養目的.

3 科學探究實驗,培養科學探究素養

教學設計優化的第三步,便是設計探究實驗,培養學生科學探究素養.實驗活動設計能傳授學生生物科學探究技巧,幫助學生將科學思維所思通過科學探究方法具現化,并潛移默化提升學生的科學探究意識,使其學會通過觀察現象、分析結果、討論結論等實驗探究活動開展來解答內心疑惑,加深生物知識深入程度,養成堅持不斷追尋真理的科學探究習慣[3].對此,教師不妨利用師生互動來引導學生參與實驗探究,互動導向學生嘗試實驗驗證、分析、探討生物現象,不同實驗條件變化所帶來影響以及各種科學實驗方法運用的微妙,強化學生科學實驗探究的思想意識,以保障學生具備基本的生物科學探究技能.值得注意的是,教師優化實驗環節教學設計時,需圍繞探究的重點、難點、要點進行側重性引導,目的旨在將其轉化為學生探究能力的亮點優勢,提升學生對生物實驗探究技能的掌握程度.

以“物質出入細胞的運輸方式”探究實驗設計為例,教師可設計“植物細胞的質壁分離和復原探究實驗”,先互動指導學生嘗試制取紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞以及制作其他臨時裝片,并使用顯微鏡的低倍鏡觀察其細胞結構,傳授學生制片、觀察的實驗探究方法技巧,而學生在使用教師所傳授的實驗探究技能時,可以觀察到紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞有一個較大的中央大液泡及原生質層緊貼細胞壁,然后教師再讓學生將表皮細胞置于0.3 g/mL蔗糖溶液浸潤后所出現的生物現象,這時學生可觀察到中央紫色大液泡變小,原生質層與細胞壁分離現象.最后教師讓學生將發生質壁分離的表皮細胞置于清水中,再利用顯微鏡觀察其所發生的變化,而學生可觀察到發生質壁分離的細胞中央液泡逐漸變大直至恢復正常、原生質層逐漸貼近細胞壁等生物現象.教師需要引導學生對實驗現象進行深入探究分析,思考質壁分離產生原因及恢復方法、溶液濃度高低對質壁分離產生的影響等,并運用已掌握的實驗探究技能開展相關的探究實驗活動,驗證內心的猜想.而教師也借此達到了實驗探究設計發展學生科學探究素養的目的.

4 生活實踐運用,提升社會責任意識

生物教學設計生活實踐活動,是教師教學設計優化發展學生社會責任素養、導向學生運用生物知識處理生活問題的主要手段.同時生活實踐能幫助學生將生物知識學習與生活實際建構聯系,使學生實踐檢視、反思、升華生物知識掌握程度,嘗試、理解并掌握利用生物知識解決生產生活中生物學問題的有效方法,擺脫停滯于生物理論知識學習狀態,繼而提升個人將生物知識運用服務于生活社會事務的思想意識.對此,教師應推進生活實踐板塊的教學設計優化工作,結合情境導入、問題探討以及實驗探究學習情況,融合生物教學設計主題,設計開展針對性的生活實踐活動,為學生生物知識的運用創造機會,促使其運用生物知識解決生活問題,調動生活經驗閱歷,豐富生物知識內涵,積累生物知識服務生活的經驗技巧,以持續提升學生的生物知識實踐能力,達到生活實踐教學設計發展學生社會責任意識素養的目的[4].

以“物質出入細胞的運輸方式”生活實踐設計為例,為進一步提升學生的質壁分離及質壁復原知識的生活實踐運用能力,教師可引案例:“某農戶在施肥過程中,不小心弄錯了施肥用量,導致單位面積農作物的施肥量過多,引起‘燒苗’現象;蘿卜條放入鹽水中會發生怎么樣的變化?再放回清水中又會出現什么樣的變化?”要求學生根據自身對“質壁分離、質壁復原”知識概念的了解,嘗試向農戶提一些意見,幫助其解決燒苗問題;解釋日常生活中腌蘿卜時“蘿卜條”所發生的生物現象,使學生在生活實踐的過程中,總結歸納出“質壁分離及質壁復原”知識服務生活的方法規律,掌握其具體運用的技巧.這樣,教師就通過生活案例密切了學生生物學習與現實生活的聯系,導向學生利用生物知識服務生活實際,最終達到生活實踐導向學生社會責任意識發展的目的.

5 結束語

綜上所述,以生物核心素養為指向調整高中生物教學設計,既是促進生物教學設計優化、賦能學科育人的重要手段,同時也能為學生學科核心素養發展、知識技能提升搭建一個良好的平臺,避免生物教學限制影響學生學科素養發展的情況發生.對此,高中生物教師需透徹理解生物核心素養的本質內涵,結合本校生物學科教學設計現狀,聯系不同層次學生的素養發展概況,通過情境架構、探究問題導學以及實驗探究開展等多項活動,導向學生全面均衡提升學科素養,彌補傳統教學設計過于注重成績提升不足,最終達到核心素養導向高中生物科學優化課堂教學設計的目的.