例析“學習環”教學模式在發展學生生物學學科核心素養中的應用

馬建興

摘 要 采用案例分析的方式，探討如何合理運用“學習環”教學模式發展學生的生物學學科核心素養，以試圖尋找到適合當下高中生物學課堂教學變革的路徑與方式，最終達成促進學生核心素養形成與發展的愿景。

關鍵詞 “學習環”教學模式核心素養生物學學科核心素養概念教學教學策略

1 “學習環”教學模式

“學習環”教學模式最初源自于皮亞杰的認知發展理論。學習環由最初的3個階段發展到現今的5個階段（圖1），其基本觀念、主要環節及教學策略基本保持不變。即，首先通過創設情境、活動或動手做來引起學習者的學習興趣;然后，引導學習者自主建構、解釋所習得的新概念，教師同時引進新的名詞或作概念辨析，促進概念轉變;接著，讓學生運用所學概念解決復雜情境中的真實問題，教師利用形成性評價來評估學生的學習成效。

在中學生物學課程實施中，教師應堅持“核心素養為宗旨，內容聚焦大概念，教學過程重實踐，學業評價促發展”的理念引領，運用“學習環”教學模式優化教與學的活動設計，引導學生開展深度學習，以發展學生的生物學學科核心素養。

2 促進概念轉變：優化問題情境創設，搭建探究學習支架

學生基于以往的學習和生活所形成的前概念具有個體差異性和穩定性。前概念并不都是錯誤的，但往往是零碎的，缺少連貫性和完整性。因此，教師在教學前要充分了解學生的前概念，通過“引入”創設特定的情境讓學生產生認知沖突，再通過“探究”幫助學生豐富概念，實現概念轉變或者重建概念。在實際教學過程中，只注重科學探究過程而忽視引導學生形成科學概念的現象比較普遍。“學習環”教學模式能夠較好地幫助學生建構科學概念。如，在“人類遺傳病”部分內容的教學中，可以采取如下策略，促進概念轉變。

2.1 教學活動設計（片段）

教師借助PPT，以視頻結合解說的形式，呈現一組關于家族性疾病、人類遺傳病和先天性疾病的典型病例及介紹，并引導學生討論以下問題：①家族性疾病都屬于人類遺傳病嗎？②先天性疾病都屬于人類遺傳病嗎？③人類遺傳病都是先天性疾病和家族性遺傳病嗎？學生結合問題，觀看視頻，聽取講解，積極思考，分組討論，通過判斷、論證，能正確說出家族性疾病、先天性疾病和遺傳病的聯系與區別。例如，因飲食缺碘導致的家族性呆小癥，是家族性疾病，但不是遺傳病;某些因生殖細胞產生過程中的基因突變、基因重組和染色體變異，親代正常而在子代才表現或出現的病征屬于遺傳病;某些因懷孕期間飲食或病菌感染導致的新生兒疾病屬于先天性疾病，但不屬于遺傳病;有些遺傳病可能在一定年齡階段才發病。然后，在教師的引導下，學生歸納事實，提煉屬性，在修正前概念的基礎上，建構“人類遺傳病”的科學概念。即，通常是由遺傳物質改變（基因突變、基因重組、染色體變異）所導致的疾病，通常分為3類單基因遺傳病、多基因遺傳病和染色體異常遺傳病。

設計意圖：學習遺傳病的主要價值在于認識遺傳病的發病機理、遺傳方式及防治辦法。所以，教師幫助學生明晰遺傳病的概念內涵尤為重要。教師引導學生判斷辨析實例，進一步幫助學生認識前概念的不足與漏洞，進而建構科學概念，發展學生的批判性思維能力。

2.2 發展學科核心素養分析

“遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”是本模塊的大概念之一，而“人類遺傳病”為該大概念的顯性表達提供了事實支撐，并豐富了大概念的內涵。本案例中，教師在充分了解學生“人類遺傳病”前概念的基礎上，利用圖文、視頻等信息創設具有強烈沖突的問題情境，搭建學習支架，引導學生辨析“人類遺傳病”“家族性疾病”“先天性疾病”的關系，凸顯“人類遺傳病”的本質——遺傳病通常是由遺傳物質改變引起的疾病。概念建構源于學生對前概念的不滿，教師運用正例、反例和特例，幫助學生不斷修正前概念形成科學概念。探究、解釋的過程有助于學生認識人類疾病成因的復雜性，有利于顯性化表達生命觀念;還有助于學生形成與發展歸納與概括、模型與建模、批判性思維等科學思維能力;還可促進提升關注健康、關愛生命的社會責任意識。

3 發展科學思維：探究實踐獲取事實，歸納提煉建構概念

科學思維是一種能力，發展學生的科學思維能力是中學生物學教學的重要目標之一。科學思維是指形成并運用于科學認識活動、對感性認識材料進行加工處理的方式與途徑的理論體系。《普通高中生物學課程標準（2017年版）》（以下簡稱《標準》）中明確指出：科學思維是指“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、創造性思維等方法，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“降低化學反應活化能的酶”內容的教學中，可以采取如下策略，發展學生的科學思維能力。

3.1 教學活動設計（片段）

教師借助實物向學生介紹實驗室中H2O2的保存方法和條件，指導學生以小組為單位，利用現有的實驗器材完成“溫度對H2O2分解速率的影響”實驗。學生結合教材內容，展開討論，設計實驗方案并實踐。

學生在教師指導下，繼續以小組為單位，利用新鮮肝臟研磨液、Fe3+、注射器、氣球等實驗器材，自行設計“比較不同催化劑對H2O2分解速率的影響”實驗方案，并根據實驗方案進行“氣球實驗”，結合氣球脹大的速率，得出結論：H2O2酶催化H2O2分解的效率比Fe3+更高。

教師引導性提問：由于受到氣球材質、肉眼觀察的準確性等多種因素的制約，氣球體積的變化以及最后的大小并不能準確反應出過氧化氫分解的速率。那么，怎樣才能定量地分析O2產生和H2O2分解的速率呢？并適時呈現O2傳感器，介紹其工作機理和使用方法。學生立刻領悟可以利用O2傳感器來優化本實驗中數據的采集，進而讓研究從定性走向定量，繼續以小組為單位進行實驗。在實驗過程中，將O2產生的速率以坐標曲線的形式呈現出來，并與上述“氣球實驗”中的O2產生的總量進行對比。最后發現：兩個實驗產生的O2總量相等，表明了“酶是一種活細胞產生的催化劑，與其他催化劑一樣，提高了反應的速率而不改變反應的平衡”。

5 結語

學科核心素養是核心素養的課程化與具體化，是聯系核心素養與課堂教學間的紐帶，是學科育人價值的集中體現，對教學內容、教學方法、教學策略和評價方式均提出了新的要求和期待。實踐證明，合理運用“學習環”教學模式——精心選擇“引入”情境，恰當開展“探究”“解釋”“精致”等活動，合理“評價”，是能達成發展學生生物學學科核心素養的課程目標的。

但是，“學習環”教學模式不可能適用于生物學課程的所有內容，也沒有哪一種教學模式可以一勞永逸地解決所有的學科教學問題。要促進學生生物學學科核心素養全面、持續提升，教師需以課程理念為引領，合理運用“學習環”教學模式的各個環節，并根據學習內容，合理選擇多種學習策略，引導學生開展深度學習，以真正達成發展學生學科核心素養的課程愿景。

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