基于生物學核心素養的選修教學實踐

余 英

（廣東省廣州市第四中學，廣東 廣州）

《普通高中生物課程標準（實驗）（2013年版）》指出：“選修模塊是為了滿足學生多樣化發展的需要而設計的，有助于拓寬學生的生物科技視野，增進學生對生物科技與社會關系的理解，提高學生的實踐和探究能力?！钡捎谑芙處煂I化水平、學校硬件以及高考指揮棒（選考選修1或選修3）的影響，選修教材的課堂教學往往淪為“雞肋”，教師難教、學生難學；教師不愿教，學生不愿學，失去了選修教材開設的意義。但選修模塊對于提高現行高考模式下理科高中學生的生物學核心素養具有不可或缺的作用。在核心素養的視野下進行選修教學是廣大高中生物教師進行課堂教學改革的需要。

一、生物學核心素養的認識和內容簡介

生物學核心素養是指學生在接受生物學教育過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的重要概念、必備品格和關鍵能力。生物學學科核心素養包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任四個要素，各要素內容簡介如表1所示：

表1 生物學核心素養要素組成及內容簡介

二、選修教材專題教學中涉及的核心素養要素區別（表2）

表2 選修一和選修三教材專題教學的核心素養要素分析

續表

三、根據素養要素的側重開展教學實踐，讓教學更加有效

選修1教材常以討論題、結果分析評價題、旁欄思考題及旁欄信息等形式展現知識原理和操作要點。因此教師教學中不需強調選修1教材中知識內容的結構性和條理性。

例1.主題《傳統發酵技術的應用》，教師可以在課前引導學生根據教師提供的項目：葡萄酒、米酒、果醋、泡菜、酸奶、腐乳、自選發酵食品等，選擇自己有興趣開展發酵的實驗，并要求學生在做項目過程中學會用生物學科的理論知識來理解發酵的原理，啟發學生對發酵過程操作要點的思考，培養學生的科學思維；同時結合葡萄酒在中國和世界的發展歷史、腐乳中所蘊含的文化價值培養學生的社會責任感。

例2.選修3專題《基因工程》和《胚胎工程》涉及很多社會議題，教師可以合理組合和結合教材內容在課堂上引導學生多討論一些與生物學有關的社會熱點，讓學生在真實的實踐活動中嘗試解決生物學問題，增強學生的社會責任感。例如，組織學生討論“世界首個體細胞克隆猴“中中”的誕生與生命個體發育的關系，探討細胞克隆技術為人類面臨的重大腦疾病的價值。

四、整體備課，優化教學過程，滲透核心素養

1.考點和重點結合，選準教學目標，理解概念中的生命觀念

教學目標是教學設計的核心，教學目標是否合理、精確是課堂教學成敗的關鍵。教師根據新課程標準、教材和考試說明，確定符合學生的教學目標，合理確定教學重點，有助于從生命觀念的角度掌握概念。根據蛋白質的物化理性質：形狀、大小、電荷性質和多少、溶解度等特征提取和分離各種蛋白質，根據考試說明的要求，因此血紅蛋白的提取與分離和PCR技術的基本操作和應用可結合錄像側重原理講解，不建議開展實驗和細講每一步驟。但對于前者學生必須掌握凝膠色譜法分離蛋白質以及凝膠電泳純化蛋白質的原理；后者則要求學生掌握PCR技術的原理和應用。

2.建構模型，逐步培訓學生科學思維

選修教材概念多、概念新、概念抽象，往往把學生搞得糊里糊涂的。例如，選修三1.1 DNA重組技術的基本工具——限制性核酸內切酶的學習，很多老師都有留意并在教學中適當復習必修二中有關DNA酶，但學生依然是“云里霧里”心頭一片茫然，這是因為教師忽略了教材，忽略了教授學生學習的方法，忽略了知識理解和掌握是需要過程的。關于核酸內切酶的學習，筆者引導學生做了以下的探討。

（1）學生活動，探究概念

請畫出下列物質的結構簡示圖：①磷酸；②含氮堿基；③一個腺嘌呤脫氧核苷酸；④堿基對為鳥嘌呤和胞嘧啶的一對脫氧核苷酸；⑤包含堿基鳥嘌呤和胞嘧啶的單脫氧核苷酸鏈；⑥含四種堿基的DNA分子片段（4個核苷酸即可）。

請在下列三種圖中畫出磷酸二酯鍵：（圈的就是）

（2）溫故知新，剖析概念，理解概念

①DNA的基本結構單位是____種___________

②DNA分子中的__________________和________交替連接，排列在________側，構成DNA分子的基本骨架。

③DNA分子的兩條鏈通過________連接；按________平行方式盤旋成________結構。

④配對的堿基，A與T之間形成________氫鍵，G與C之間形成________個氫鍵。C—G比例越大，DNA結構越________。

（3）細品課本，找出關鍵詞，深化概念

關于誰是磷酸二酯鍵以及核酸內切酶的作用部位，不僅學生糊涂，老師也一知半解。由第一個活動學生了解了磷酸二酯鍵的概念和具體位置，教師引導學生細品課本，可知有關核酸內切酶容易混淆的知識：①它是一類酶；②“主要”來源于原核生物，真核生物中也有；③能夠識別“雙鏈DNA分子”“某種特定核苷酸序列”使每一條鏈中特定部位的“兩個核苷酸之間”的磷酸二酯鍵斷裂。

（4）具體情境變式，激活思維，掌握概念

教師在上述內容結束后，讓學生根據下圖思考以下兩個問題：

①作用于a（磷酸二酯鍵）的酶有？

②作用于b（氫鍵）的酶是解旋酶、

（5）列表比較，抓住本質，同化概念

表3 有關DNA的酶

（6）舉例變式，訓練中運用概念

課堂上給出下圖圖中左邊的DNA片段，提問學生：“哪一種限制酶能識別這樣的序列，如何切割，請畫出切割后的片段？”在此基礎上再將下圖中的DNA片段進行變式訓練，通過這樣的變式和訓練，學生才能真正理解限制性核酸內切酶的作用特點。

（7）模型建構，拓展思考，通過思維能力提高運用概念

例如，在“DNA重組的基本工具”一節學習中，限制酶、DNA連接酶和載體這3種工具非常抽象，是本節教學的難點，筆者在課堂上采用學生活動，重組DNA分子的模擬操作，建構基因表達載體模型。

學生活動：重組DNA分子的模擬操作

目的要求：模擬重組DNA分子的操作過程，說出其基本原理

材料用具：兩種顏色的硬紙、透明膠布等

任務：完成一個重組的DNA分子

想一想：剪刀代表什么？透明膠代表什么？除了重組DNA分子外，你還會得到其他的結果嗎？剪刀代表？膠帶代表？假設剪刀代表EcoRI限制酶，將如何切割？紅色紙條相當于什么？模擬操作的綠色紙條相當于什么？

綠色紙片 運載體

……ATAGCATGCTATCCATGAATTCGGCATAC……

……TATCGTACGATAGGTACTTAAGCCGTATG……

紅色紙片 目的基因

……TCCTAGAATTCTCGGTATGAATTCCATAC……

……AGGATCTTAAGAGCCATACTTAAGGTATG……

模型建構結束后，各小組討論以下問題：

①如何獲得相同的粘性末端？

②加入DNA連接酶，如果將多個EcoRI限制酶切后的載體和目的基因混合后，其連接產物可能有幾種？

③加入DNA連接酶，如果將多個EcoRI、BamH I酶切后的載體與目的基因混合后，其連接的產物可能有哪些？

上述的問題思考，讓目的基因和載體連接時“自身環化”難點以及質粒的概念就可以通過模型建構活動理解和運用概念。

3.教學流程要“精致”，注意滲透科學思維與科學方法

選修教材內容與高中必修教材內容有聯系，但章節間知識相對獨立，缺乏系統性，學生學起來感覺有一定難度。尤其是生物工程的內容交叉點多，不易區分。學生通過閱讀初步了解課本內容，思考問題抓住本質，活動訓練掌握核心內容，提問和練習反饋運用知識。

（1）培養對實驗現象和結果進行解釋和分析的能力

例如，選修一課題2，土壤中分解尿素的細菌的分離與計數和課題3分解纖維素的微生物的分離，可采?。孩僬n堂講解理論；②無菌操作可通過播放錄像進行強化，對于步驟過程不需掌握，但每一個步驟的原理要清晰，如“一般選擇菌落數在30～300的平板進行計數”的分析就非常重要。教師可以讓學生討論：只得到1個菌落數在30～300的平板可以嗎？得到3個或3個以上菌落數在30～300的平板，是不是就正確呢？

（2）以選修內容為探究實驗設計的材料，豐富課堂教學資源

在學習必修1影響酶的活性的知識時，可以以選修1的“探究溫度和pH對果膠酶的影響”作為學生實驗進行開展，將選修內容前置，既可以解決課時不足，又可以作為知識學習的背景資料，有利于培養學生的科學思維和方法。

新一輪的課程改革即將到來，高中生物選修教材的教學是培養生物學科核心素養的很好資源，希望廣大教師轉變觀念，改變課堂教學模式，多思考，使學科“核心素養”的培養真正取得實效。