基于循證思維培養(yǎng)的“細胞核的結(jié)構(gòu)和功能”教學(xué)實踐

循證思維的核心在于系統(tǒng)地收集、分析和評估證據(jù)，形成合理的結(jié)論，這種思維方式要求人們能夠?qū)W會精準發(fā)現(xiàn)并使用高質(zhì)量的證據(jù)，靈活運用批判性思維能力對所獲取的信息進行客觀評估。本文基于獲取證據(jù)、審視證據(jù)、評價證據(jù)這三個環(huán)節(jié)，從實際教學(xué)出發(fā)，以“細胞核的結(jié)構(gòu)和功能”具體教學(xué)知識點為基礎(chǔ)，詳細探討了如何運用課堂教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的循證思維。

循證思維的形成歷程可以追溯到20世紀中期，最初在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，隨著科學(xué)技術(shù)的進步和教育理念的發(fā)展，循證思維逐漸成為各學(xué)科教育中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要目標(biāo)。高中生物學(xué)作為自然科學(xué)的重要組成部分，其研究對象從分子到生態(tài)系統(tǒng)等，涵蓋了復(fù)雜的生物現(xiàn)象和機制，這些現(xiàn)象和機制往往需要通過大量的實驗和觀察獲得數(shù)據(jù)和證據(jù)。因此，在生物教學(xué)中，教師需要傳授學(xué)生基本的生物學(xué)知識，還需要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會如何通過證據(jù)支持的方式來驗證生物學(xué)中的科學(xué)結(jié)論。

模擬探究、觀察提問——獲取證據(jù)

循證教學(xué)的最重要的任務(wù)是引導(dǎo)學(xué)生以科學(xué)的方式獲取和分析證據(jù)，這是學(xué)生理解細胞核這一復(fù)雜生物結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。在具體教學(xué)中，教師要精心設(shè)計模擬探究活動，引導(dǎo)學(xué)生進入生物實驗的核心問題，條件允許的情況下可讓學(xué)生親手模擬細胞核的不同結(jié)構(gòu)，了解核膜、染色質(zhì)和核仁的構(gòu)成，了解它們在細胞功能中的具體作用。同時設(shè)置有針對性的觀察提問，進一步引導(dǎo)學(xué)生進行證據(jù)的收集和思考，在學(xué)生觀察核膜的雙層結(jié)構(gòu)時，教師可以提出“核膜如何實現(xiàn)物質(zhì)進出細胞核的選擇性”。在《細胞核的結(jié)構(gòu)和功能》中，承接前面的細胞膜和各種細胞器結(jié)構(gòu)和功能等內(nèi)容，通過探討細胞核結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的過程，讓學(xué)生掌握細胞核的結(jié)構(gòu)，認同細胞核是細胞生命系統(tǒng)的控制中心，使學(xué)生對細胞的亞顯微結(jié)構(gòu)和功能的認識更加全面，也為以后的學(xué)習(xí)做鋪墊，如染色質(zhì)和染色體的關(guān)系是學(xué)習(xí)細胞有絲分裂時染色體變化的基礎(chǔ)，細胞核的結(jié)構(gòu)和功能是以后學(xué)習(xí)遺傳的基礎(chǔ)，也使學(xué)生對“結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)”的觀點有進一步認識，在知識上起到承上啟下的作用。那么教師在進行教學(xué)時，就需要明確學(xué)生已經(jīng)對細胞膜以及各種細胞器和細胞的各部分結(jié)構(gòu)及功能都有了一定的認知，要在其以往知識的基礎(chǔ)上，深入分析，在資料分析、模型建構(gòu)的過程中，充分鍛煉學(xué)生的觀察能力、信息提取、歸納、綜合等思維能力以及表達能力。課上教師可設(shè)計一個簡單的模型建構(gòu)活動，幫助學(xué)生理解染色質(zhì)和染色體在細胞核中的動態(tài)變化，提供彩色線、膠帶等材料，讓學(xué)生模擬染色質(zhì)在細胞核內(nèi)的分布，并展示染色質(zhì)如何在細胞分裂過程中凝縮成染色體。學(xué)生通過動手操作，更深入地理解染色質(zhì)與染色體的關(guān)系，以及細胞核在控制細胞生命活動中的核心作用。在整個過程中，教師不斷提問引導(dǎo)學(xué)生獲取和分析證據(jù)，例如“為什么染色質(zhì)在細胞核中的分布是隨機的”“染色體的形成對遺傳信息傳遞有何意義”，通過這些問題促使學(xué)生在觀察和操作的基礎(chǔ)上進行深度思考，并將所得結(jié)論與實驗現(xiàn)象相結(jié)合，最終得出科學(xué)的解釋。

探究實踐、歸納概括——審視證據(jù)

循證思維的培養(yǎng)要求學(xué)生在探究實踐中重視實證研究，審視并歸納證據(jù)，進而得出科學(xué)的結(jié)論。《細胞核的結(jié)構(gòu)和功能》一節(jié)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生通過實證研究，理解細胞核的結(jié)構(gòu)如何與其功能相適應(yīng)，并通過探究實踐，提升學(xué)生的科學(xué)探究能力和思維深度。本節(jié)提出細胞核作為細胞生命活動的控制中心，在遺傳信息的傳遞和調(diào)控中所起的重要作用，核膜、染色質(zhì)、核仁等均在不同層次上參與到基因表達和細胞代謝的調(diào)控過程中。在教學(xué)中，教師需要帶領(lǐng)學(xué)生通過探究實踐理解這些結(jié)構(gòu)如何與功能相適應(yīng)，并通過實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)分析，審視所獲取的證據(jù)，歸納出細胞核在遺傳物質(zhì)傳遞中的關(guān)鍵作用。基于課本中的理論知識，設(shè)計細胞核染色質(zhì)的觀察實驗，先向?qū)W生講解細胞核的基本結(jié)構(gòu)和功能，強調(diào)染色質(zhì)在遺傳信息表達中的關(guān)鍵角色。隨后，教師引導(dǎo)學(xué)生進行染色質(zhì)的觀察實驗，使用顯微鏡觀察細胞在不同階段的染色質(zhì)形態(tài)變化。在實驗過程中，教師提問：“染色質(zhì)在細胞周期不同階段的形態(tài)變化如何反映其功能的變化？” 學(xué)生在實驗過程中，詳細記錄染色質(zhì)形態(tài)的觀察和數(shù)據(jù)情況，逐漸理解染色質(zhì)在細胞分裂和遺傳信息傳遞中的作用。在這一過程中，教師不斷引導(dǎo)學(xué)生審視他們所獲取的證據(jù)，例如“為什么在細胞分裂的不同階段，染色質(zhì)的形態(tài)會發(fā)生顯著變化”“這些變化對遺傳信息的傳遞有何影響” 。實驗結(jié)束后教師引導(dǎo)學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)進行歸納和分析，要求他們將實驗觀察結(jié)果與課本中的理論知識相結(jié)合，形成完整的科學(xué)解釋。此時，教師可以繼續(xù)提問：“在本次實驗中，我們是否能通過染色質(zhì)的形態(tài)變化，驗證細胞核在基因表達和調(diào)控中的作用？”學(xué)生通過回答這一問題，總結(jié)出染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，進而理解細胞核在遺傳信息傳遞中的核心地位。

資料分析、演繹推理——評價證據(jù)

基于課本上的理論知識，引導(dǎo)學(xué)生對具體實驗資料進行分析，并展開系統(tǒng)的演繹推理，形成對細胞核功能的深刻理解。教師可選擇“細胞核移植實驗”作為本節(jié)課的核心資料，將黑白斑蠑螈的細胞核移植到?jīng)]有細胞核的胚胎細胞中，觀察到胚胎最終表現(xiàn)出供體細胞核所決定的體色特征，教師在課堂上展示這一實驗的圖表和結(jié)果，提出關(guān)鍵問題：“這個實驗結(jié)果如何支持細胞核是遺傳物質(zhì)控制中心的觀點？”學(xué)生在閱讀并理解資料后，需要結(jié)合課本知識，通過推理和分析，得出實驗結(jié)果的科學(xué)意義。同時引導(dǎo)學(xué)生將實驗結(jié)果與課本上的理論知識相聯(lián)系。例如，教師可以進一步提問：“為什么移植后的蠑螈表現(xiàn)出與供體細胞核相同的體色特征？”通過這個問題，學(xué)生被引導(dǎo)去思考遺傳信息是如何通過細胞核中的染色質(zhì)控制體細胞的表現(xiàn)型的。隨后教師展示多個實驗資料，如變形蟲切割實驗、蜥蜴嫁接實驗等，引導(dǎo)學(xué)生比較不同實驗的結(jié)果，分析各實驗在證實細胞核功能中的作用和局限性。例如，變形蟲的切割實驗通過切除含有細胞核的一部分，導(dǎo)致了非核部分的死亡，這一實驗進一步驗證了細胞核在細胞生存中的重要性。此時，教師可以提問：“為什么在不同的實驗中，細胞核的功能得到了相似的驗證？”引導(dǎo)學(xué)生通過資料間的對比，評價實驗的重復(fù)性和可靠性。學(xué)生在回答時，不僅需要綜合多個實驗的結(jié)果，還需運用邏輯推理，闡明細胞核在生物遺傳和細胞活動中的關(guān)鍵地位，形成了對細胞核結(jié)構(gòu)與功能的系統(tǒng)理解。

綜上，循證思維用于高中生物教學(xué)中可充分調(diào)動學(xué)生課堂積極性，在現(xiàn)代教育背景下培養(yǎng)學(xué)生的循證思維，可極大程度上提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和探究能力，還能夠幫助他們建立起基于證據(jù)的理性思維方式，為未來的學(xué)習(xí)和生活奠定堅實的基礎(chǔ)。

【本文系無錫市教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2023年度課題“指向循證思維培養(yǎng)的生物學(xué)學(xué)科實踐教學(xué)研究”，編號“A/D/2023/13”。】

專家點評

本文以“細胞核的結(jié)構(gòu)和功能”這一核心知識點為例，巧妙地融合了循證思維的培養(yǎng)，展現(xiàn)了其在高中生物教學(xué)中的實踐應(yīng)用。作者不僅詳細介紹了循證思維的內(nèi)涵和發(fā)展歷程，還通過模擬探究、觀察提問、探究實踐、歸納概括以及資料分析、演繹推理等多個環(huán)節(jié)，層層遞進地引導(dǎo)學(xué)生深入理解細胞核的結(jié)構(gòu)和功能，同時鍛煉了他們的循證思維能力。作者不僅關(guān)注知識的傳授，更注重學(xué)生能力的培養(yǎng)和思維方式的引導(dǎo)。通過本文的實踐探索，作者為高中生物教學(xué)中循證思維的培養(yǎng)提供了有益的借鑒和啟示。