例談高中生物學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力的培養(yǎng)

楊桂華

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡稱《新課標(biāo)》）將學(xué)科核心素養(yǎng)定義為“學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力”。由此可見，培養(yǎng)學(xué)生的關(guān)鍵能力是提高學(xué)生核心素養(yǎng)的重要方面。高中生物學(xué)科的關(guān)鍵能力有哪些？可以通過哪些有效途徑來培養(yǎng)呢？下面以蘇教版《必修2.遺傳與變異》中的“染色體變異”一節(jié)為例，討論在生物學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科關(guān)鍵能力。

1 分析新課標(biāo)、教材，明確課堂重點(diǎn)培養(yǎng)的關(guān)鍵能力

生物學(xué)的學(xué)科關(guān)鍵能力涵蓋了各方面，如實(shí)驗(yàn)探究能力、科學(xué)思維能力、信息的獲取及分析能力、生物學(xué)模型的建立與應(yīng)用能力、理論聯(lián)系實(shí)踐等。教師在實(shí)際教學(xué)過程中，無法面面俱到，應(yīng)根據(jù)《新課標(biāo)》要求，結(jié)合教材的教學(xué)內(nèi)容，明確每一節(jié)課可以重點(diǎn)培養(yǎng)的關(guān)鍵能力點(diǎn)，通過長期的學(xué)習(xí)連點(diǎn)成線，以線成面，最后形成立體的關(guān)鍵能力網(wǎng)絡(luò)。

“染色體變異”是蘇教版必修2的第三章“遺傳和染色體”第三節(jié)。《新課標(biāo)》要求學(xué)生通過必修2的學(xué)習(xí)，能夠建立“大概念”——“遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”;通過第三章“遺傳和染色體”的學(xué)習(xí)，需要形成“重要概念”——“由基因突變、染色體變異和基因重組引起的變異是可以遺傳的”;具體到本小節(jié)要形成的概念是“次位概念”——“舉例說明染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)量的變異都可能導(dǎo)致生物性狀的改變甚至死亡”。本節(jié)教材中的內(nèi)容包括“染色體結(jié)構(gòu)的變異”和“染色體數(shù)目的變異”，涉及到染色體組、單倍體、二倍體、多倍體等抽象的生物專有名詞，并安排了兩個(gè)活動(dòng)。綜合分析《新課標(biāo)》和教材，筆者確立本節(jié)課可重點(diǎn)培養(yǎng)的生物關(guān)鍵能力：科學(xué)思維能力、實(shí)驗(yàn)探究能力、理論聯(lián)系實(shí)際的能力等。

2 選擇合適的教學(xué)手段，培養(yǎng)生物學(xué)科關(guān)鍵能力

2.1 創(chuàng)設(shè)生活化的情境，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力

心理學(xué)研究表明，當(dāng)學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)生熟悉的生活情境越貼近，學(xué)生自覺接納知識(shí)的程度就越高。生物學(xué)作為一門學(xué)科，其內(nèi)容與生產(chǎn)、生活息息相關(guān)。教師應(yīng)以學(xué)生熟悉的生活為背景，創(chuàng)設(shè)生活化的情境，引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，讓學(xué)生在潛移默化中掌握生物學(xué)知識(shí)。

課上，教師展示剛剛上市的無子西瓜的圖片，提出問題，引導(dǎo)學(xué)生思考：無子西瓜為什么無子？育種原理是什么？引出本堂課的學(xué)習(xí)內(nèi)容。在引入新的概念或講解概念時(shí)，教師也要聯(lián)系實(shí)際生活：利用“貓叫綜合征”患兒的新聞視頻，引入“染色體結(jié)構(gòu)變異”的概念;通過響譽(yù)世界的著名“天才”音樂指揮家舟舟、Turner綜合征患者等，引入“染色體數(shù)目變異”;選取學(xué)生熟悉的蜜蜂、香蕉、土豆、小黑麥等生物，幫助學(xué)生理解單倍體、二倍體、多倍體等抽象概念;在幫助學(xué)生形成次位概念“舉例說明染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)量的變異都可能導(dǎo)致生物性狀的改變甚至死亡”時(shí)，更是基于大量的實(shí)例和數(shù)據(jù)，第9號(hào)染色體長臂發(fā)生倒位會(huì)導(dǎo)致女性習(xí)慣性流產(chǎn)、第22號(hào)染色體的一部分易位到第14號(hào)染色體上會(huì)導(dǎo)致慢性粒白血病的發(fā)病……

學(xué)生在生活化的情境中學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)，不僅可以培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的能力，還可以激發(fā)主動(dòng)獲取新知的興趣。

2.2 挖掘素材，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力

探究實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的重要方式。但是教材中現(xiàn)成的探究實(shí)驗(yàn)數(shù)量并不多，教師可利用教材中的素材，對(duì)教材中原有的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，創(chuàng)設(shè)以探究式教學(xué)模式為主的實(shí)驗(yàn)。改進(jìn)教材實(shí)驗(yàn)可以改變過去循規(guī)蹈矩的實(shí)驗(yàn)流程，推動(dòng)學(xué)生向自主探究的學(xué)習(xí)方式改變，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)驗(yàn)探究能力。

教材中安排了一個(gè)課題研究“低溫誘導(dǎo)染色體加倍，其目的學(xué)習(xí)低溫誘導(dǎo)染色體加倍的方法”。在江蘇高考的考綱中對(duì)本實(shí)驗(yàn)沒做要求，本堂課內(nèi)容多，不少教師把該實(shí)驗(yàn)作為一個(gè)課外探究課題。筆者從培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力的角度出發(fā)，對(duì)本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，以便于在有限的時(shí)間內(nèi)開展。學(xué)習(xí)多倍體后，教師提出問題：多倍體是如何形成的？然后，引導(dǎo)學(xué)生分析有關(guān)“帕米爾高原的植物65%的種類是多倍體”的相關(guān)資料。在閱讀資料的基礎(chǔ)上，學(xué)生大膽提出“低溫誘導(dǎo)染色體加倍”的假設(shè)。由于有“觀察洋蔥根尖細(xì)胞的有絲分裂”的實(shí)驗(yàn)做基礎(chǔ)，教師將原有的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)改為探究性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)操作過程大致相同。教師要引導(dǎo)學(xué)生從材料的選擇、自變量地控制、因變量的觀察討論實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。學(xué)生在討論的基礎(chǔ)上，觀看實(shí)驗(yàn)過程的視頻，對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證。

探究實(shí)驗(yàn)一般包括提出問題、作出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析論證等步驟，如果每個(gè)實(shí)驗(yàn)都按照幾個(gè)步驟按部就班地實(shí)施下去，時(shí)間肯定不允許，所以教師需要靈活地處理探究性的實(shí)驗(yàn)，有所選擇、有所側(cè)重地去讓學(xué)生體驗(yàn)其中某些探究性步驟，有針對(duì)地培養(yǎng)他們提出問題的能力或?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)的能力等等。

2.3 精心設(shè)計(jì)問題，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力

《新課標(biāo)》認(rèn)為“生物科學(xué)思維”指能夠基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等方法，探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學(xué)社會(huì)議題。而教師設(shè)計(jì)問題的質(zhì)與量是決定學(xué)生是否能持續(xù)思維一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。收斂性的問題能促使學(xué)生能基于事實(shí)和證據(jù)培養(yǎng)學(xué)生的歸納與概括、演繹與推理能力等;擴(kuò)散性的問題有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維;評(píng)論性的問題有利于培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。

“染色體組”是“染色體變異”這節(jié)課的核心概念，既是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。為了突破這個(gè)概念，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，筆者事先準(zhǔn)備語文書、數(shù)學(xué)書、英語書各2本以及果蠅8條染色體磁力貼片。課堂上，教師請(qǐng)一個(gè)學(xué)生到講臺(tái)上領(lǐng)一套教材。該學(xué)生根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，拿了語文、數(shù)學(xué)、英語書各1本。然后，教師提出問題：你覺得什么是一套教材？在該學(xué)生總結(jié)的基礎(chǔ)之上，教師在黑板上貼上果蠅的染色體組磁力貼，請(qǐng)1位學(xué)生到黑板上拿出果蠅一套染色體貼在旁邊的圓圈內(nèi)，并提示學(xué)生：果蠅共有8條染色體，兩兩相同的稱為一對(duì)同源染色體。貼完后，教師要求學(xué)生結(jié)合剛才的活動(dòng)和黑板上的模型，總結(jié)染色體組的特點(diǎn)。教師適時(shí)追問：如果從圓圈內(nèi)去除掉一條染色體，剩下的還叫不叫染色體組呢？這一系列活動(dòng)層層推進(jìn)，不僅培養(yǎng)了學(xué)生的歸納與概括、邏輯與推理能力，同時(shí)還培養(yǎng)了學(xué)生的合作能力、模型建構(gòu)能力。

問題的設(shè)計(jì)能驅(qū)動(dòng)學(xué)生在感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行思維加工，進(jìn)而形成概念。這一創(chuàng)造過程不僅培養(yǎng)了學(xué)生的形象思維、直覺思維，還培養(yǎng)了抽象思維、邏輯推理等各種思維方法的綜合運(yùn)用能力。

對(duì)于高中生物而言，關(guān)鍵能力遠(yuǎn)非上述三種，而且很多情況下多種能力是相互交融的，學(xué)生在生物關(guān)鍵能力上表現(xiàn)也不均衡。如何有的放矢地培養(yǎng)生物關(guān)鍵能力，生物學(xué)教師還需要不斷地學(xué)習(xí)、實(shí)踐、探索。