生物學知識注重銜接、遷移與實踐以培養學生科學思維

培養學生的高階思維，包括培養其批判性思維、創造性思維、問題解決能力等，讓學生在面對復雜問題時能夠獨立思考、創新解決的關鍵能力；并提升學生的學科的科學思維能力；在培養學生建構生物學核心概念、探索生物學規律、解決學科問題的過程中，通過對生物學核心內容與素養的解構教學，促使學生在運用建模、論證、演繹等科學思維方法時進階式的能力提升；希望最終能養成學生的科學品質，體現學科課程生物學的大概念教學理念。筆者認為生物學教學應根據學生學習斷層，以“學段銜接、前知遷移、實踐感悟”的方式實現知識的順利進階，幫助學生適應更高學段的學習要求，能靈活應用所學，提升學生科學思維和學習能力，落實核心素養的培養。下面通過“細胞膜及物質跨膜運輸\"教學案例及實踐進行說明。

一、學段知識銜接，深化培養思維

初升高中的學生如何在已有的初中學識基礎上，跨越初高學段的知識障礙，是第一個知識進階。做好學段知識銜接的分析，注重學生知識攀越的支持，深化學生思維培養。

1.學段課程內容分析。初高學段生物學新課標新教材的關于“細胞膜及物質跨膜運輸\"內容的比較：初中生物七年級上冊第二單元“生物和細胞”沒有專門敘述“細胞膜及物質跨膜運輸\"的章節，課文中提及“細胞膜的功能是讓有用的物質進入細胞，把其他物質擋在細胞外面；

同時，還能把細胞產生的廢物排到細胞外。”而高中學段相關內容是高一生物學必修1《分子與細胞》模塊第3章“細胞的基本結構\"第1節“細胞膜的結構和功能”及第4章“細胞的物質輸入和輸出\"整章節內容。其包括從細胞膜的功能具有“將細胞與外界環境分隔開”“控制物質進出細胞”“進行細胞間的信息交流”，及對細胞膜成分的探索歷程與流動鑲嵌模型的基本內容，以及第4章介紹了物質運輸的被動運輸、主動運輸、胞吞或胞吐方式。初高學段教材關于“細胞膜及物質運輸\"教材比較可知，高中學段關于細胞膜的結構與功能較初中內容更詳細、更微觀，這與初高學生學智與能力發展是一致的，學生在初中學習形成形象的初步感知，在高中階段則需對重要生物學概念或原理作進一步理解。

2.學段思維要求比較。初高中學段關于“細胞膜及物質跨膜運輸”知識的思維水平比較：初中學段涉及的實驗有“練習使用顯微鏡觀察植物細胞和動物細胞”；高中學段除對細胞膜成分的探索實驗分析外，還有建構和制作生物膜模型，以及還有探究實驗“探究植物細胞的吸水和失水\"等。因此，對學生科學思維的培養要求隨學段的晉升而提高。初中思維水平在觀察、分析；而高中學段更重視對事實證據、實驗素材的分析和推理，或建構模型，或提出假說、設計實驗、做出預測、實施實驗、分析結果、得出結論等建模、論證、演繹等科學思維的高水平要求，及通過生生交流、教師點評進行對學科概念的歸納和領悟，從而實現生命觀念和社會責任的培養。高中學段對學生思維能力和育人要求有大的提升。

3.思維提升進階途徑。（1）思維漸進提升。教師在課堂教學中，注重素材分析和問題引領以激發學生的自主探究力，設計適當的學習支架為學生學習進階做鋪墊，在學生遇到瓶頸的時候，及時準確地進行指導，幫助學生適應學習的深挖過程。（2）能力向高發展。教師對高中學生已有的初中階段知識與能力充分挖掘，引導學生從初中直觀形象到高中微觀抽象的知識學習，注重遷移應用、判斷預測能力與高階思維的培養，幫助學生順利掌握學習技巧、領悟抽象原理，使其在高中學段得到提升和成長。

二、前新知識遷移，逐步提升能力

1.以前知探索新知。《細胞膜的結構和功能》課堂高中教學中，在教師根據學生初中已掌握的細胞膜功能的初步認知創設情境“請在塑料膜、玻璃紙、紗布三種材料中選擇你認為最符合的細胞膜材料，并說出理由。\"學生回顧前知細胞膜能讓部分物質透過，判斷玻璃紙較其他兩者更接近細胞膜。教師給予肯定，激發學生探究的動力。并進一步提供生物學事實和依據，并細化成一連串遞進的小問題，讓學生通過不斷深入的問題思考，以培養其科學思維并以事實證據論證的科學態度。如探索細胞膜的成分和功能，引導學生思考分析并表達觀點。通過對歐文頓的實驗分析，學生得知磷脂分子必然排列為連續的兩層；通過戈特和格倫德爾的實驗分析，得知磷脂分子親水性頭部朝外、疏水性尾部朝內排列；通過丹尼利和戴維森的實驗分析，細胞膜除含脂質分子外，還應有蛋白質物質；通過電子顯微鏡下觀察被蛋白質電子密度高顯暗帶，磷脂分子電子密度低呈亮帶，可知羅伯特森提出的生物膜結構模型。并且，教師注重以素材沖突為抓手，漸進地培養學生科學思維和科學探究的核心素養。如“按照‘三明治模型，加上兩側的蛋白質，膜的總厚度應當為超過 20nm 。\"模型與事實不符的沖突，引導學生思考，提出蛋白子不是均勻分布在磷脂分子層的兩側，而是鑲嵌在其中。教師做出點評，并給予肯定。教師繼續引導思考“如果膜是靜態的，那細胞的生長如何解釋呢？”最后，教師引導學生發揮想象力，構建細胞膜的磷脂雙分子層的三維立體結構。

2.以建構細化知識。學生在此過程完成內化知識、輸出知識。興趣小組展示建構的模型。教師并請學生講述建模的內涵，并對細胞膜結構模型進行歸納和小結，如：基本支架—磷脂雙分子層；運輸功能分子—蛋白質分子；信息傳遞分子一糖蛋白。以此促進學生加深對細胞膜結構及各類分子作用的理解，建立結構與功能相適應的生命觀念。

3.以遷移外顯能力。在細胞的結構和功能后，引導學生思考，“在日常生活中的應用有哪些？例如腎的透析，與生物膜的結構和特性有關嗎？\"引導學生課外查找資料，在引導學生思考、辨析探索過程與方法的同時，注重引導學生對知識的領悟與提升，使學生體會科學發現的過程離不開技術的支持，促進學生認同科學的發展與技術和社會之間的關系。

三、實踐感悟，落實核心素養

如何幫助學生靈活應用的生活實際中，需要實現第三次知識進階。教師根據教學需要，設計一些開放性作業，讓學生在課外完成一定比例的實驗或實踐活動，對提升學生的動手能力和綜合素質養成十分必要。在開展實踐活動前，教師要給予學生實踐活動的方向性、科學性、安全性等方面的設問指導，讓學生自主思考，激發學生積極提出問題，主動探索解決問題，合作完成探究實驗任務。有利于讓學生進行充分的思考和推理，以發展科學思維和科學探究能力。

1.聯系生活設計活動。結合高中生物學必修一“細胞膜功能\"“物質跨膜運輸”內容設計了課外小實驗，以下是該實驗作業的說明。

“動動手，做一個滲透裝置”

1.備好盛有等量涼白開的2套裝置，及兌好的白砂糖水和鹽水。

2.制備選擇透過性膜：雞蛋膜2份

建議：先將雞蛋大頭比較圓的那一邊輕輕地磕一磕，令其有裂紋。然后小心將蛋殼扒掉，用針小心扎穿雞蛋膜放掉蛋黃和蛋清即可，呈袋狀。

3.裝置1：將適量的兌好的白砂糖水倒入雞蛋膜袋，用白線扎好袋口，然后小心地放入盛有涼白開的燒杯中；

裝置2：將等量兌好的鹽水倒入雞蛋膜袋，用白線扎好袋口，然后小心地放入盛有涼白開的燒杯中。

4.讓雞蛋膜袋在盛有涼白開水的燒杯中放置15分鐘。

5.記錄實驗結果：（1）觀察現象：在相同的處理時間后，燒杯中的雞蛋膜袋是否都會膨脹？（2）品嘗味道：裝置1和2的燒杯中的涼白開水，是否有變甜或變咸？ （3）嘗試運用滲透原理解釋實驗現象。（學生在課外完成實驗活動，并做好記錄和說明）

2.生生交流促成素養。教師引導學生進行分享和交流，引導學生解釋實驗現象，從而促進學生理解所學、分析現象、掌握原理。如將上述滲透小實驗過程的拍圖或錄頻，進一步制成多媒體科普作品，并將作品進行線上分享和交流，以及及時反思領悟所學。如下學生的實驗體會。

滲透實驗體會 高一×班xxx

（1）實驗結果：裝置1（白糖）是膨脹狀態，說明水分子從燒杯到雞蛋袋中的多，裝置吸收水分；裝置2（鹽水）是皺縮狀態說明水分子從雞蛋袋到燒杯中的多，裝置失去水分。此外，裝置1燒杯中的水不甜；而裝置2燒杯中的水是咸的，這說明了糖分（蔗糖）不能透過雞蛋膜，而鹽分（鈉離子和氯離子）可以透過雞蛋膜。

（2）實驗結論：細胞膜對物質運輸具有控制作用。

（3）實驗體會：做好實驗準備，做好實驗記錄，并不斷修改完、修改方法，調整后重新嘗試直至成功。

由此，學生在課本學習到細胞吸水和失水的知識，在生活的情境中能夠遷移運用，增加學習的趣味性和實踐性。這既在一定的程度上培養了學生的科學思維和科學探究能力，有利于培養學生的動手能力、解決問題能力和培養學生的科學素養，符合新高考評價體系要求；又可以提升學生學習生物學科學的興趣，促進學生實驗探究和分析能力。

【注：本文系廣東省中小學教師教育科研能力提升項目“科學思維視角下小初高生物課程銜接的策略研究\"（課題編號：2023YQJK029）研究成果】

責任編輯邱麗