以人教版新教材為依托在生物學課堂中落實概念教學

王汝平

摘 要：2018年教育部最新頒布的《普通高中生物學課程標準（2017年版）》明確提出生物課程的宗旨是要培養學生的核心素養。其中生物學科的育人價值集中體現在培養學生的核心素養，具體表現為對生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任四個方面的培養。對生物學概念的掌握是學生形成生命觀念（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）的重要基礎和支撐，在教學中概念的建構需要學生靈活運用歸納與概括、批判性與思辨、推理與演繹以及建模等科學方法。如何“概念化”課堂，助力于生物核心素養的發展？筆者現以幾個課例闡述學科重要概念的形成策略。

關鍵詞：生物教學;概念教學;核心素養

模型是由元素、關系、操作以及控制其相互作用的規則組成的概念系統，是由一些外部表征體系來呈現的。生物模型是將生物學研究原型的一些次要的、非本質聯系舍去，形象簡約地表現生物原型或突出反映原型的主要特征和聯系的一種理想物質、過程或假想結構。[1]在生物教學中可以運用的模型包括物理模型、數學模型、概念模型等，適當地運用模型有助于對核心概念的夯實和學生能力的針對性培養。

一、以模型構建的方式落實生物學概念：

案例1：建構物理模型——認識蛋白質是生命活動的主要承擔者：

小組模型構建活動1：氨基酸分子通式——提供小鐵棒、不同顏色和大小的塑料小球及橡皮泥等，請學生比較5種氨基酸的結構式回答問題，并進行小組模型構建。

教師提問：（1）請用簡潔的語言對氨基酸的元素組成進行表述。（2）氨基酸的結構具有什么共同特點？請畫出結構中相同的部分。不同氨基酸分子的區別在哪里？（3）如果用字母R表示氨基酸中不同的部分，請2人一組，用塑料小球、小鐵棒等材料拼出氨基酸的結構通式，并用最簡潔的語言總結該通式的特點。

在本次模型構建的活動中，學生通過觀察、歸納將復雜的事物進行簡化，并抽象其本質屬性———氨基酸的結構通式（如下圖）。

小組模型構建活動2：蛋白質中氨基酸數、肽鍵數、游離氨基數、游離羧基數、肽鏈數的關系。教師提供材料：要求學生任取15個曲別針，按照小組活動記錄表的分工認領任務，填寫活動記錄表（表2）。

活動中學生可以通過實踐總結出肽鍵數=氨基酸數-肽鏈數、游離氨基數（最少）=游離羧基數（最少）=肽鏈數。這樣的設計將抽象的公式總結具體化，可以讓學生更加理解公式的推導過程，利于以后的實際應用。

以往在講述本部分內容時教師往往著重關注考點知識，例如，總結氨基酸的結構通式，以及形成蛋白質過程中氨基酸脫水縮合的相關計算，但是對于“蛋白質的結構和功能的多樣性”等重要概念的涉及較少，因此不利于學生對“蛋白質是生命活動的主要承擔者”這一核心概念的理解和掌握。同時教師習慣將規律直接呈現給學生，沒有充分考慮學生學習的主體性和主動性，也不利于學生歸納、分析與表達能力的培養。利用多種形式的模型構建可以很好地解決這個問題，在構建模型的過程中不但解決了脫水縮合的相關計算的基本公式總結，更加讓學生深入認識到蛋白質結構的多樣性，從而理解結構的多樣性是與功能的多樣性相統一的，真正講明白了“蛋白質是生命活動的主要承擔者”這一核心概念。

二、培養學生批判性思維，落實生物學概念：

批判性思維是創新思維的核心，進行批判性思維訓練是培養學生科學思維的重要途徑之一。長期以來在生物學教學中，培養學生批判性思維能力存在兩種錯誤認識，第一是無視批判性思維的培養，教師們往往只注重學生的理解狀況，沒有深究生物學知識的本源，使學生的思維停留在僵化的具體操作階段，學生喪失了創新的精神與勇氣;第二是把批判性思維等同于邏輯思維，將批判性思維視為一種簡單的、以邏輯思維為主的、可以直接教授的生物學技能。[2]

在教授新教材的過程中，筆者發現適當利用生物學史培養學生的批判思維是一種非常可行的方法。眾所周知生物科學的發展并不是一帆風順的，而是歷經批判、繼承、發展曲折前行。例如羅伯特森于1959年提出的生物膜模型——所有的生物膜都是由蛋白質-脂質-蛋白質三層結構。在20世紀60年代后，不少科學家對于生物膜是靜態的這一點提出質疑：如果是靜態的，細胞膜的復雜功能將難以實現，甚至連細胞的生長、變形蟲的變形運動這樣的現象都無法解釋。從而催生了新的模型——生物膜流動鑲嵌模型的出現。下面筆者將以《細胞核功能》一課為例，說明利用生物學史培養學生的批判性思維，落實生物學概念的過程。

案例2：細胞核——遺傳的控制中心的教學活動設計：

小組活動1：我是小小科學家——現有兩種體色的美西螈，你能否設計實驗證明細胞核是細胞的控制中心？從實驗假說、實驗步驟、實驗結果及結論三方面具體闡述你的方案，并與其他同學進行討論。

教師投影學生的實驗設計，請學生對比哪個實驗方案更加嚴謹、完善。學生經過對比會發現同學2增加了一組對比實驗，更好地證明了細胞核控制美西螈膚色這一假說。

同學1：實驗假說：細胞核是否可以控制美西螈的膚色

實驗步驟：取黑色美西螈的胚胎細胞，取出細胞核

將細胞核移植進白色美西螈的去核卵細胞中

觀察成熟個體的膚色并記錄結果

實驗結果：若成熟個體為黑色，則細胞核可以控制美西螈的膚色;若成熟個體為白色，則細胞核不能控制美西螈的膚色

同學2：實驗假說：細胞核是否可以控制美西螈的膚色

實驗步驟：取黑色美西螈的胚胎細胞，取出細胞核移植進白色美西螈的去核卵細胞中，命名為A組。

取白色美西螈的胚胎細胞，取出細胞核移植進黑色美西螈的去核卵細胞中，命名為B組。

觀察A、B兩組成熟個體的膚色并記錄結果

實驗結果：若A組成熟個體為黑色，B組成熟個體為白色，則細胞核可以控制美西螈的膚色。

此時教師進行引導，希望學生不要迷信課本，鼓勵學生積極思考并形成自己的邏輯思維表達方式。教師可以進一步提問：同學2的方案是否已經完美？經過教師的鼓勵學生的思維會愈加活躍，提出了更多地修改方案，例如：1.需要增加實驗個體，確定這個實驗結果是否具有普遍性。2.可以增加不做處理的正常個體，從而更好地說明實驗結果等等。

小組活動2：我是小小科學家——請你評價課本中傘藻的嫁接實驗及核移植實驗，提出自己的修改意見。

有了活動1的鋪墊，學生很快就能總結出傘藻核移植實驗更加科學，因為嫁接實驗中假根部分仍含有一定量的細胞質，降低了實驗結果的可信度。另外針對傘藻的核移植實驗也提出了要增設對比實驗及增加實驗個體數量等可行性建議。

這樣的教學設計不再是機械性的閱讀資料總結實驗結論，將細胞核的功能強行灌輸給學生。而是通過情境創設使學生真正地接觸到實驗過程的本身，從而理解和體會生物學家在生物探究過程中展現出來的探索精神、探索思路與探索的科學態度，從而正確認識人類文明達到如今的高度科學家所付出的艱辛。在生物科學史的教學中，教師可以嘗試在展示完那些不完善甚至錯誤的觀點之后，讓學生自由討論，引起學生和這些科學先驅的思維沖突，在思維碰撞中對實驗進行評價。然后，教師再引導學生通過討論提出自己的實驗方案。在反思、質疑、獨立分析、嘗試解答的過程中，學生的批判性思維能力得到了培養和提高。[3]同時也真正認識到細胞核的功能，落實了細胞核控制細胞的遺傳和代謝這一核心生物學概念。

總之，生物學教學的概念落實經常發生在教師學生、學生與學生之間的質疑、思辨、討論、修正、建構、實踐、探索和分享之中，不但是教師和學生相互學習的一種方式，也較好地落實了核心素養的培養，完成了既定的教學目標。

參考文獻

[1]潘興.高中生物學概念的不同呈現方式對概念學習效果的影響研究[D].成都：四川師范大學，2020.

[2]陳洪磊、夏光州、劉娜娜、胡家會.高中生物學教學中學生批判性思維能力的培養[J].現代教育科學，2014（2）：159-161

[3]賴旭初、黃東姐.利用生物科學史培養學生的科學思維能力[J].中學生物學，2019（2）：27-29