基于生物學核心素養的課堂教學體驗

周曉強

文件編號： 1003 - 7586（2016）11 - 0041 - 03

修訂的高中生物課程標準基本理念是：提高生物學素養、課程內容少而精、教學過程重實踐、學業評價促發展，其中最突出的變化之一是將原有的三維教學目標調整為生物學核心素養。“核心素養”指學生應具備的適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，突出強調個人修養、社會關愛、家國情懷，更加注重自主發展、合作參與、創新實踐。就生物學科而言，核心素養的內容包括生命觀念、理性思維、科學探究和社會責任。生物學核心素養是學生后天學習的成果，是公民基本素養的重要組成部分。生物學核心素養關注的是學生獲得的持久能力和品格，是學生終身受益的學習成果。

北師大肖川教授認為：“從學科角度講，要為素養而教，學科及其教學是為學生素養服務的，而不是為學科而教，把教學局限于狹隘的學科本位中，過分的注重本學科的知識與內容，任務和要求，這樣講十分不利于培養視野開闊、才思敏捷并具有豐富文化素養和哲學氣質的人才。”生物學科的教學不僅僅是為了獲得生物的若干知識、技能和能力，而是要同時指向人的精神、思想情感、思維方式、生活方式和價值觀的生成和提升。生物學核心素養的形成不是自然形成的，而是以生物知識為載體，通過具有針對性的有效課堂教學逐步培育的。下面結合教學實踐，談談對生物學核心素養的嘗試與一些思考。

1 在課堂教學中滲透生命觀念

“生命觀念”是指對觀察到的生命現象及相互關系或特性進行解釋后的抽象，是經過實證后的想法或觀點，是能夠理解或解釋相關事件和現象的品格和能力。學生應該在較好地理解生物學概念的基礎上形成生命觀念，如結構與功能觀、進化與適應觀、穩態與平衡觀、物質與能量觀等。學習后，學生要能夠用生命觀念認識生物的多樣性和統一性，形成科學的自然觀和世界觀，指導探究生命活動規律，解決實際問題。

如在學習細胞的結構與功能知識時，通過學習細胞膜的結構（磷脂雙分子層構成基本骨架，蛋白質分子分布于其中，而磷脂分子與大多數蛋白質分子是可以運動的），從而理解細胞膜的結構特點是具有流動性，細胞膜的這種結構決定了細胞膜的功能：保持細胞內部環境的穩定、控制物質進出細胞、完成細胞之間的信息交流。生物體的功能與結構密切相關，如葉綠體是光合作用的場所，與光合作用有關的色素分布在類囊體膜上，與光合作用有關的酶分布在類囊體薄膜上與葉綠體基質中，這些事例說明生物體的結構決定功能，結構與功能相適應。這種結構與功能觀體現在分子、細胞器、細胞、組織、器官以及生態系統等不同層面上，教師要在教學過程中適時滲透結構決定功能、結構與功能相適應的生命觀念。

在課堂教學中滲透生命觀念，不能僅僅立足于理解生物知識，要促使學生形成一種思維習慣，并能在今后生物學的學習與研究中加以應用。

2 在教學中注意思維方式的訓練

“理性思維”是指尊重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態度，運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力。學生應該在學習過程中逐步發展理性思維，如能夠基于生物學事實和證據運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等方法，探討、闡釋生命現象及規律，審視或論證生物學社會議題。

如在DNA分子結構學習中，教師可以培養學生模型與建模的能力。教師在教學中通常利用動畫來代替模型制作，即利用動畫展示：脫氧核苷酸的結構；脫氧核苷酸相互連接形成脫氧核苷酸鏈；兩條脫氧核苷酸鏈組成雙螺旋結構；然后，教師布置相關填空與練習。在這個過程中，學生成為了觀眾，而不是操作者與體驗者。類似的還有“減數分裂過程的模型建構”，也會出現類似的教學方法。在生物學教學中，如果能在教師的引導下，讓學生在一定的情境中通過自己動手，建構相關模型來學習生物學知識，將會有效訓練學生的思維方式。在“DNA分子結構模型構建”教學中，筆者先用不同顏色的硬紙板制成相應的“部件”：脫氧核糖、磷酸、4種堿基、磷酸二酯鍵、氫鍵等，并提供訂書機，然后按下列步驟制作模型：（1） 每人制作一個脫氧核苷酸，將各“部件”用訂書釘連接起來；（2） 4個學生作為一個小組，將自己制作的脫氧核苷酸連接在一起形成脫氧核苷酸鏈；（3） 2個小組的學生將兩條鏈結合形成雙鏈結構；（4） 將雙鏈擰成雙螺旋結構。學生構建模型的過程中，不僅能夠感受到DNA結構中各種組成成分的關系，直觀感受DNA分子結構，還能培養動手、獨立思考的能力。個人制作讓學生學會獨立，小組合作培養學生的合作意識。更重要的是在模型構建教學活動中，以學生為主體，讓學生主動去探索、交流和學習，在掌握了模型構建的方法的同時，也鍛煉了學生的理性思維。

在注重培養學生用實證、建模、邏輯、推理和論證進行思維能力的同時，也要注重培養學生批判精神和質疑能力及培養學生獨立、個性、新穎的思維和想象能力。通過多種方法來培養學生的思維能力，學生在學校學習的知識是有限的，但思維能力的培養可以使學生獲益終身。生命具有開放性，課堂具有生成性，人的思維也應該具有開放性和生成性的特點，這是人的能力不斷發展的內在機制。思維一旦模式化、格式化，就不可能創新，能力的發展也就停止了。

3 在教學中注重科學探究能力培養

“科學探究”是指能夠發現現實世界中的生物學問題，針對特定的生物學現象，進行觀察、提問、實驗設計、方案實施以及結果交流與討論的能力。在教學中訓練思維方式和培養科學探究能力有時是可以合二為一的。探究的過程就是在理性思維驅動下完成，一般遵循一定的科學程序，即“提出問題→猜想與假設→設計實驗→進行實驗→分析與論證→得出結論”，若論證錯誤，則需要重新“猜想與假設”。

如在DNA分子雙螺旋結構模型學習之后，教師提出“DNA是如何復制的”這樣一個原生態的問題。在“DNA如何復制”的真相知道之前，對于DNA的復制方式有三種猜測：全保留復制、半保留復制或分散復制（圖1）。教學中，筆者指導學生用假說-演繹法學習“DNA的復制方式”：首先介紹密度梯度離心方法和同位素示蹤法的相關知識，即在氮源為14N的培養基上生長的大腸桿菌，其DNA分子均為14N—DNA（輕帶），在氮源為15N的培養基上生長的大腸桿菌，其DNA均為15N-DNA（重帶）；然后假設DNA復制的方式是半保留復制（也可以是假設全保留復制和分散復制，只是最后的演繹的結果與實際結果不符），用半保留復制的方式“演繹”親代大腸桿菌（15N-DNA）轉移到含14N的培養基上，連續繁殖一代和兩代后將DNA離心的結果與實際結果作比較（圖2）。

三種復制情況演繹推理的結果情況如下：如果是全保留復制，第一次復制后，一個DNA只含有15N，另一個只含有14N，結果應該是DNA分子一半在輕帶，一半在重帶位置；如果是半保留復制，子代每個DNA分子中既有一條鏈含有15N，另一條鏈含有14N，結果DNA分子全部在中帶位置；如果是分散復制，子代每個DNA分子中既有15N也有14N，結果在中帶位置。為了區別半保留復制與分散復制，還進一步實驗，將Ⅰ代的DNA在14N中再復制一次得到Ⅱ代，則2個DNA全只含有14N，2個DNA分子既含有15N也含有14N，結果一半在中帶、一半在輕帶，這是半保留復制。如果每個DNA分子中既有15N也有14N，并且比Ⅰ代中的14N更多一些，結果DNA分子全在中帶偏上的位置，應該是分散復制。教科書中介紹了半保留復制實驗，但那是驗證實驗，沒有還原科學發現的本真過程。通過這種探究式學習，不僅讓學生應用了假說—演繹的方法，還培養了學生科學探究能力。

4 在教學中培養學生的社會責任感

“社會責任”是指基于生物學的認識，參與個人與社會事務的討論，作出理性解釋和判斷，嘗試解決生產生活中的生物學問題的擔當和能力。學生應能夠以造福人類的態度和價值觀，關注涉及生物學的社會議題，參與討論并作出理性解釋，辨別迷信和偽科學；形成生態意識，參與環境保護實踐；主動向他人宣傳健康生活和關愛生命等相關知識；結合本地資源開展科學實踐，嘗試解決現實生活中與生物學相關的問題。

在轉基因食品安全性的知識時，筆者采用翻轉課堂的形式進行案例教學，首先通過“案例呈現”將發生在1994年的“巴西堅果與轉基因大豆”事件課前讓學生閱讀，并提出相關問題：為什么要向大豆中轉入巴西堅果中編碼蛋白質2Salbumin的基因？如何確定轉基因大豆的安全性？如何處理不安全的轉基因食品？……教師引導學生針對問題掌握知識、查找資料、搜集文獻，并且要求學生從大豆種植者、科學家、政府官員、消費者、媒體等角度出發發表自己的觀點。課堂上的主要時間交給學生，通過角色扮演，讓他們用搜集到的資料進行討論或辯論，教師將轉基因大豆的背景、轉基因食品涉及的主要安全問題、轉基因食品安全評價的內容和原則、管理策略等知識點融入案例教學中，并對學生在討論中出現的分歧和疑問進行詳細的說明，闡明自己的觀點，完成教學實施過程。進而引導學生認識到：轉基因植物的安全管理和生物技術育種技術體系具有自我檢查和自我調控的能力，能有效地保障轉基因食品的食用安全。最后教師要求學生進一步提出完善轉基因食品安全評價技術、標準體系及管理制度的一些建議。這種教學過程將理論知識與社會實際結合在一起，引導學生用科學的態度參與到社會熱點話題和公眾事務的討論中，使學生在學習知識的同時，通過角色扮演讓學生親自體驗到自己的社會責任。

此外，教師在生物課堂上要根據相關生物學知識找準著力點，因勢利導滲透相關社會責任教育，去培養學生的社會責任感。如教授癌細胞知識時，教師要強調如何養成良好的習慣去避免細胞的癌變，并將這種健康的理念實踐和傳播出去；在教授免疫知識時，要強調如何提高自身免疫及遠離艾滋，但人們對待艾滋病人要與一般病人一樣，要關愛他們，不能歧視他們。

總之，生物課堂在向學生傳授知識的同時，更應該以生物知識為載體，采用合適的教學方法培養學生的核心素養。目前只是一些嘗試，今后在這方面的研究會逐步深入，最終將核心素養融入常規教學之中。

參考文獻：

林崇德.21世紀學生發展核心素養研究[M].北京：北京師范大學出版社.2016.