基于《課程標準》的生命科學支架教學法探究

于萬玲

【內容摘要】培養學生生命科學學科核心素養，要求以學生作為學習主體，教學方法應該以促進和幫助學生建構知識，提升思維。本文主要總結了支架教學法在生命科學中的實踐，用具體的案例進行闡釋。

【關鍵詞】支架教學法? 學習支架? 知識建構

一、課標及學生能力提升要求

1.《高中生命科學課程標準》（2020年修訂版）指出，發展學生的核心素養為生命科學課程的基本理念之一。生命科學課程作為發展學生核心素養的重要載體，該學科通過研究生命現象和生命活動規律，從而培養學生的生命觀念、科學思維、科學探究，社會責任四個學科核心素養。核心素養的培養有利于學生養成理性思維習慣，訓練健康的生活方式，自覺踐行對生命的尊重，并有助于學生科學自然觀的形成，因此核心素養的培養著眼于學生適應未來社會發展和個人生活的需要。完成發展學科核心素養的目標，要求師生在落實課程學習中尋找到有效手段，支架教學法提供了很好的學習路徑。

2.學生學習能力提升的需求：學生由初中進入高中階段學習，需要改變初中學習階段以模仿為主的學習習慣，更加注重培養較強的記憶能力，抽象的思維能力，科學的判斷能力等。學生在培養上述能力過程中，也急需尋找學習支持手段。以生命科學學科知識為載體，為學生提供切實有效的學習支架，對于學生完成高中學習習慣轉型，充分發揮學生的學習積極性和主動性，提升邏輯思維能力，均有積極的作用。

二、支架教學法的基本原理

支架式教學法是基于知識建構理論提出的一種以學習者為中心，以培養學生的問題解決能力和自主學習能力為目標的教學法。該教學法是指一步一步地為學生的學習提供適當的、小步調的線索或提示（支架），讓學生通過這些支架一步一步地攀升，逐漸發現和解決學習中的問題，掌握所要學習的知識，提高問題解決能力。

結合生命科學的教學實踐，支架式教學法在生命科學教學中可以通過觀察動畫、教學圖示，聯系具體生活情境，組織學生活動等方式提供學習支架，發展學生學科核心素養。

三、支架教學方法的探究與實踐

1.通過活動提供學習體驗支架

在學習“減數分裂過程”時，由于知識抽象，過程比較復雜，學生普遍認為很難掌握，對各期圖像加以判斷時，往往張冠李戴。教師設計了減數分裂中染色體變化的游戲活動，作為學習支架。基本思路是：小組以兩色橡皮泥為材料制作不同時期染色體，在B5紙上預先畫好的細胞輪廓中演示各個時期染色體的動態變化位置。老師巡視檢查學生擺放染色體位置情況是否與各期的實際情況相符。具體步驟如下：第一步，在白紙上畫圖：精原細胞1個、初級精母細胞1個、次級精母細胞2個、精細胞4個。第二步，制作2對染色體。以顏色不同體現同源染色體來源不同，以大小形態相同表現同源染色體。第三步，學生在各細胞中放置染色體，在初級精母細胞和次級精母細胞中可以活動演示染色體的形態、位置與數目用以體現各期特征。第四步，重點模擬兩種情況：減數第一次分裂前期初級精母細胞中的交叉互換行為和后期的自由組合行為。以活動作為學習支架的優點在于：學生親身體驗染色體在細胞中的動態變化過程，將所學的知識在演示的過程中進行了組內展示交流和糾錯，學習效果明顯提高，知識建構達到預期。

DNA雙螺旋分子結構的發現，揭開了生命科學分子水平的嶄新篇章，但是由于DNA分子，結構微觀，對學生來說，屬于學習難點。所以，在學習“DNA的結構”時，通過學生活動搭建學習支架，讓學生親自動手制作DNA分子雙螺旋結構模型，進而構建新知識。小組內同學采用剪刀+糨糊的方法，分工完成DNA分子模型搭建。第一步：用相同大小的紅色圓形紙片代表磷酸基團，用綠色五邊形紙片代表脫氧核糖，用黃色長方形紙片代表含氮堿基，同時在長方形的一端剪出凹凸，并且用筆標出堿基的類型。第二步：學生將剪好的磷酸基團、脫氧核糖、含氮堿基進行組裝成脫氧核苷酸。第三步：用雙面膠將脫氧核苷酸粘貼在白紙上，成為一條平面的多核苷酸鏈。第四步：按照堿基互補配對原則搭建另外一條多核苷酸鏈，從而構成雙鏈DNA分子。第五步：課堂上每組同學展示本組制作的DNA分子。教師并適時提出問題：DNA分子的內、外側各是由哪些結構組成？DNA分子的穩定性和多樣性表現在哪里？學生進一步對白紙進行螺旋，理解DNA分子的空間結構。這樣的學生活動，將微觀的學生無法觀察到的分子，經過動手，獲得了清晰的認識，知識通過動手活動，分步驟搭建學習支架，完成了知識有效建構。

2.通過動畫、圖示提供學習內容形象性支架

高中生命科學的學習內容偏微觀，學生缺少日常認知，通過播放flash動畫，展示教材圖示，提供形象性支架，有助于學生將微觀抽象的知識形成形象可以理解的知識。在教學過程中，以下內容采用動畫展示：神經沖動在神經纖維上的傳導和在突觸上的傳導過程;體液免疫和細胞免疫過程;中心法則中的DNA復制，轉錄，蛋白質翻譯過程;細胞有絲分裂和減數分裂過程等，均收到較好的教學效果，將微觀抽象的知識形象化，有助于學生理解并建構新知識。

生命科學的學習過程離不開識圖，教材中提供的圖像，學生在學習過程中，充分利用，也是很好的學習支架，對學習起到事半功倍的作用。

如教材中“光合作用的場所”：從宏觀植物葉片到光學顯微鏡觀察到的局部放大葉肉細胞圖，再到每個葉肉細胞中的葉綠體圖，最后是電子顯微鏡下的葉綠體圖，以及葉綠體的結構模式圖，通過對圖示的觀察，可以獲得下列認知：葉綠體主要存在于葉肉細胞中，每個葉肉細胞內有多個葉綠體，葉綠體由雙層膜包圍，內含基質和幾十個基粒，每個基粒由多個類囊體重疊而成，類囊體是由膜圍城的空心餅狀結構。上述認知，通過圖示很容易達成，但是如果僅用抽象語言描述，知識理解難度很大，內在邏輯要求很高。圖示是生物學知識的載體之一，是具體與抽象相結合的體現，能清晰直觀地表達生物現象和生理過程，作為學習支架起到化難為易的作用。

3.通過生活實例提供真實情境支架

如學習“細胞滲透吸水”時，教師可以請同學們思考腌蘿卜這樣的生活實例，接著給學生觀察：出示兩個燒杯，一個裝蒸餾水，一個裝等量鹽水。教師解釋：一天前，在兩個燒杯中放入了形狀和體積相同的蘿卜條。現在請一位同學把它們取出，用手捏捏，說說有什么感覺，再掰一掰，看看是否容易彎曲，最后將取出蘿卜條的蒸餾水和鹽水用量筒量一量，看看蒸餾水、鹽水體積是否發生變化。這樣的情境很巧妙地將生活中的感性認識與植物細胞滲透吸水、失水的理性知識，進行了無縫對接，有效幫助學生理解了外界溶液濃度對植物細胞失水、吸水的影響。

對于“細胞滲透吸水”，還可以進一步引導學生思考以下生活中的實例：醫生給病人輸液時，為什么使用生理鹽水？生理鹽水的濃度是多少？如果誤用蒸餾水輸液，情況將會怎樣？通過這些生活中的鮮活實例，學生進一步理解動物細胞也會出現滲透吸水和滲透失水現象。通過分享動、植物細胞吸水現象和失水現象的生活實例，給學生搭建了真實情境支架，學生真切體會到：細胞必須處在合適的外界溶液濃度（滲透壓）下才能進行的正常的生理活動，外界溶液濃度過高或者過低都會影響細胞的形態及功能。

4.通過類比法提供學習中的聯想支架

概念對學生來說，一直是學習難點。如：將神經和神經纖維分別類比成八芯網絡線和網絡線中的每一芯之間的關系，通過在課堂上展示網絡線來理解神經是多根神經纖維集結成束，外包結締組織的膜構成的，而神經纖維是單個的軸突或樹突加髓鞘構成，網絡線中的每一芯都是由細銅線和塑料膠皮構成的，與神經纖維結構極其相似。學生在課堂中觀察了網絡線的基礎上，再通過類比的方法進一步理想神經和神經纖維的關系，也能領會神經傳導沖動的效率被大大提高，因為八芯網絡線能大大提高傳輸信息的效率。這樣的類比法，給學生搭建了聯想學習支架，使概念的理解深入透徹了。

再如：激素的作用原理表明，激素本身不為機體提供代謝的物質和能量，僅起著“信使”的作用，通過循環系統，將信息傳遞給靶器官。在理解激素作用原理時，可以將“激素”類比為“郵遞員”，郵遞員走街串巷，就相當于激素在體內循環系統中隨著血液運輸流動，郵遞員將信件送到學校門房間，相當于激素到達靶細胞（學校相當于靶細胞），學校門房間相當于靶細胞上的受體。郵遞員只要完成遞信任務，對信件在學校引起的反應，并不參與，類比為激素不為機體提供代謝的物質和能量。由于郵遞員的工作，發生在學生日常中，學生比較熟悉，通過這樣的類比，提供了聯想的可能，這樣的類比支架，大大化簡了學習的難度。

四、支架教學方法之反思

1.支架教學法要求準確把握支架的內涵

支架教學法對主動搭建支架的教師有比較高的要求，每個支架的搭建，都需要教師精準把握所教學的內容，并且通過教學智慧，把知識和支架進行有效的鏈接。如類比法提供的聯想支架，如果不能使生命科學知識與聯想內容之間完美結合，聯想就會偏離了知識本身的準確性而失實，變成瞎想，那么這樣的支架對教學不僅沒有幫助的，甚至是誤導學生。

2.支架教學法要求教師明晰學生最近發展區

學生的最近發展區，既包含學生所掌握的已有知識水平，也包含學生的思維能力水平等，支架教學法要求教師在搭建支架之前，需對學生學情有一定的了解，學情的基本狀況主要依賴教師的調研和教學經驗的積累。來自不同學生群體的學情，差異很大，因此，教學搭建的支架，都對群體有選擇性，對于有些學生群體適切的支架，對于另外一部分學生群體也許就是沒有必要的，或者是過于復雜，難以落實而無效的，所有的教學手段最終需要用教學的效果加以檢驗。基于本學校學生學情的最近發展區而搭建的支架，才可能具備有效性。

3.支架教學法依賴于有效的合作和溝通

教師在生命科學課程中所搭建的學習支架，試圖幫助學生理解生命學科的生命觀念和生命規律。但是如果師生在合作和溝通過程中出現障礙，各種支架就無法起到應有的助學作用。當然，如果合作和溝通順暢，支架不僅可以來自教師的搭建，也可以來自學生之間，學生之間的溝通，克服了時空限制，最近發展區也往往相近，他們更能彼此理解。

（作者單位：上海市民星中學）