基于高中生物學核心素養的教學實踐探索

北京市昌平區第一中學 周有祥

學科核心素養是學科育人價值的集中體現，是學生通過學科學習而逐步形成的正確價值觀、必備品格和關鍵能力。高中生物學課程是以提高學生生物學學科核心素養為宗旨的學科課程，是樹立社會主義核心價值觀、落實立德樹人根本任務的重要載體。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。這四個部分之間是立體的、相互通融的整體（如圖1）。

圖1 生物學核心素養的各部分之間關系

簡而言之，生命觀念是反映了生物學學科核心素養的特質，觀念的形成以概念的構建為基礎，科學思維是構建概念形成觀念的工具，科學探究則是構建概念形成觀念的途徑，社會責任集中反映了人在社會生活中的綜合素養水平，離不開另外三者的支撐。這四個方面共同體現生物學學科的育人價值。

那么，如何在日常的高中生物學教育教學活動中堅持生物學核心素養導向，實現學科育人價值呢？

一、堅持課堂教學改革

課堂，始終是學科育人的主陣地。基于學科核心素養的要求，教師應從教學設計、師生雙邊關系以及學習過程組織等方面不斷改進，力求關注學生的實際獲得，發展其生物學核心素養。

（一）基于核心素養指向，優化教學設計

肯普（J.E.Kemp）認為，教學設計是運用系統方法分析研究教學過程中相互聯系的各部分的問題和需求。在連續模式中確立解決它們的方法步驟，然后評價教學成果的系統計劃過程。通常，它包括教學目標、學習者特征、教學策略和教學評價四個基本要素。以下主要從教學目標與教學策略兩個方面進行論述。

1.核心素養指向的教學目標

核心素養的主體是學生，因此，在核心素養維度下的教學目標實際也是學習者的學習目標。在目標的確定中，教師需要依據課程標準、結合學情、利用教材，把學生學習后能達成的目標指向作為教學過程中策略設計的立足點，把不同核心素養維度下的目標達成途徑和標準指向進行融合。比如，“細胞骨架與內膜系統”的教學目標的具體描述如下：

①通過觀察變形蟲的運動，能用結構與功能相適應的觀點，說明細胞各部分結構之間相互聯系、協調一致，共同執行細胞的各項生命活動。（生命觀念）

②通過制作真核細胞亞顯微結構模型，體驗模型建構的具體過程，闡明細胞是一個有機的統一整體，是生命活動的基本單位。（科學思維）

③通過學習硅肺病等與細胞內膜系統損傷有關疾病的病因及其預防知識，能更加關注健康、關愛生命。（社會責任）

但應當注意，第一，每一節課不一定能兼顧各方面的核心素養；第二，各目標之間相互也有交叉，每個目標中可能還含有對其他核心素養的要求。總之，核心素養幾個要素的協調發展是學生品格和認識問題、解決問題能力的具體表現，是制訂教學目標的出發點和課堂教學活動實施的落腳點。

2.創設真實的情境，解決實際的問題

在教學設計中，教師應當廣泛收集、精心準備，提供相關的圖文信息資料、數據，或呈現生物的標本、模型、生活環境的圖片或影像資料，或從學生的生活經驗、經歷中提出探究性的實際問題，或從社會關注的與生物學有關的熱點問題切入。這樣事關生產生活實踐的真實情境的真問題，才能更好地彰顯學科價值，促進學生投身于學習活動中。例如，“細胞骨架與內膜系統”這一節課的教學就從“野外采集并觀察淡水生態系統中的浮游生物”作為學習的開端。

3.逆向設計學生的學習活動

教師要避開“聚焦活動的教學”和“聚焦灌輸的教學”兩大誤區。首先關注預期目標，然后產生適合的教學行為。要“以終為始”，從學習結果開始逆向思考教學行為。教師在確定教學目標后，應當思考這樣幾個問題：什么方式（指標）可以用于證明學習目標是否達成或達成程度？達到這些目標的證據有哪些？教與學所指向的、構成評估的表現行為是什么樣的？以此設計學生活動和基于活動過程的觀測指標（如圖2）。例如，“核酸分子的結構”這節課就以目標為始，在“模型建構的過程中，學生結合科學史，不斷發現問題、分析問題和解決問題，從而培養科學思維”。

圖2 逆向教學設計三階段

這樣的活動設計，使預期目標、關鍵表現以及教與學體驗之間產生更大的一致性，從而使學生有更好的表現。這也正是教學中學生學習活動設計的目的所在。

（二）確保學生的主體地位，促進學習方式的改變

核心素養導向下的教學活動，應當更加強調學生的主體地位，讓學習真實有效地發生。讓師生活動能協調高效。

1.設計挑戰性任務驅動與核心問題引領

所謂挑戰性的學習任務，實際是教師設計一份學習藍本，學生據此展開學習活動，以達成預期的教學目標。毫無疑問，挑戰性的學習任務有激勵性和挑戰性，能在學生那里形成內在的驅動力，因此需要從目標和學生實際出發設計那種有難度但能夠得著的任務，在實施過程中輔以教師適度適時的核心問題引領，學生能通過自己或者小組的努力完成。讓絕大多數學生能有成功的體驗，還要預留進一步探究的空間。

例如，在“DNA是主要遺傳物質的探索”一節課的教學中，教師在“體內轉化”實驗中設計了讓學生“補充完整的對照實驗”任務。教師首先介紹格里菲斯實驗——將加熱殺死的S型菌與R型活菌注射入小鼠體內，小鼠死亡，而且從死亡小鼠體內分離出S型活菌。提出核心問題：你認為小鼠死亡的原因是什么？（哪種菌造成了小鼠的死亡？）欲證明你的想法，還需要補充哪些實驗？

由于有了對照實驗設計的能力基礎，再加上教師提出的問題引領，學生提出多種假設：①加熱殺死的S型菌造成了小鼠的死亡；②R型活菌造成了小鼠的死亡；③S型活菌造成了小鼠的死亡。并提出對應的補充實驗：①給小鼠注射加熱殺死的S型菌；②給小鼠注射R型活菌；③給小鼠注射S型活菌。

這樣的任務驅動，避免了教師對事實（科學史實）的單純告知和學生的機械識記，有效地促進了學習方式的改變。

2.發揮教師組織、引導與合作的作用

核心素養視角下，正確定位教師的作用顯得非常重要。信息化時代的教師，不再是純粹的知識獨享者，也不是知識的“販賣者”或者“搜索引擎”。學生的學習活動，教師是最直接的設計者和組織者。在活動開展過程中，教師起著重要的引導和啟迪作用，例如，在“核酸分子的結構”的這節課中，教師對建模過程的不斷引導使得科學思維過程不斷走向深入。而在教師深入學生個人或小組自主學習中的時候，教師又是一個可以信賴的合作者，能給同伴提出質疑和建議。

正確定位教師在課堂教學中的地位與作用，實際上也是從另一個方面保障學生的主體地位。

3.協調教與學的心理邏輯

什么是學習的本質？一直是一個非常難以回答的問題。簡單來說，“當現實的結果和原來持有的概念一致時，學習過程發生了；當現實的實驗結果和原有的觀念不一致時，腦中會發生抑制這些信息被接受的過程。”

教師的教學設計往往非常追求完美，邏輯嚴密，過渡自然。但經常出現學生的學習認知并不能與設計的邏輯合拍，課堂教學過于發散甚至遲滯不前。這很大程度上就源于我們對學生學習邏輯的認知不夠。因此，核心素養視域下的學情分析需要教師從學生的知識、能力、素養角度進行充分的把握，既要明確學生的已有，還要關注已有基礎的“最近發展區”及個性差異，從而設計出“知行合一”的學習方案。

在課堂實施過程中，教師要特別關注課堂“生成”，及時反饋。例如，在“核酸分子的結構”這節課的“教學反思”中，教師已經關注到，模型建構的過程環節較多，學生生成問題較多，課堂教學中要注意節奏的把控，需要課前精選基本材料（包括有可能需要補充的信息），確保教學時效。

（三）強調概念建構過程，培養科學思維

高中生物學課程的必修課程和選擇性必修課程都是圍繞著幾個大概念展開的，內容要求基于大概念描述了具有學科邏輯、符合高中生認知特點的重要概念，形成了課程的內容框架。在教學中，教師圍繞著生物學大概念組織并開展教學活動，能有效地提高教學效率，有助于學生對知識的深入理解和遷移應用，有助于發展學生的生命觀念，培養科學思維。

1.讓學生有機會親歷事實獲取的過程

根據概念形成的一般性規律，需要學生從諸多的事實中，作出結論，進而形成概念（如圖3）。

圖3 概念建構的一般過程

事實（實例）的來源可以是某些自然現象、他人的研究成果或者學生的實驗結果。教師要努力讓學生有機會親歷獲取事實的機會，加大實驗教學力度，加大科學研究資料的供給，避免事實性知識的簡單告知和機械輸出。例如，在“DNA是主要遺傳物質的探索”的教學中，教師逐步提供科學史料作為學習資源，培養學生獲取信息的能力，也有利于核心素養的落實。

值得注意的是，實驗教學是某些生物學概念建構的必要過程，既不能簡化為基本操作，也不能與概念本身割裂，更不能用講解替代。

2.引導學生基于事實作出結論

如何基于事實作出結論，這就涉及科學思維過程。歸納推理、演繹推理、完全歸納和不完全歸納等都是經常采用的方法。同樣，在科學探究活動中，學生對生物學實驗結果進行交流與討論，需要從變量之間關系進行解讀并作出結論，引導學生把自變量的變化與因變量的變化相關聯，以事實為基礎，分析討論，最終作出正確的結論。

3.由結論到概念，實現思維進階

建構概念，就是要重視概念在學生頭腦中的形成過程，以事實例證為支持，運用科學方法進行抽象和概括，訓練學生的思維能力，最終獲得清晰完整概念的過程。學生追求概念的建構和遷移應用過程，既能強化概念本身，更能實現思維進階。例如，在“細胞骨架與內膜系統”的教學中，教師通過引導學生逐步構建概念并實現遷移應用強化，從而達到了良好的育人效果。

（四）基于單元視角，促進結構化認知

所謂單元指的是學習單元，而不是簡單的知識單元。主要以學生的自主學習為中心，基于學生的學科素養，涵蓋了主題、目標、任務、活動、評價及知識、能力、素養的諸多方面。從而使學生可以系統、完整地實現深度學習，實現結構化認知，如“遺傳信息的傳遞規律”（圖4）。

圖4 “遺傳信息的傳遞規律”的結構化認知

1.擬定單元主題與目標

教師可以基于課程方案、課程標準、教材、學習需求（學情）劃分單元；可以利用教材原有單元主題，即所謂自然單元，如“遺傳信息的傳遞規律”；也可以是有一定綜合跨度的重組單元，如“生命的延續”“實現水稻高產”等。

在單元學習目標的確定與表述中，教師基于課程標準要求，突出學生的主體地位，還要指明行為條件和行為標準，如“遺傳信息的傳遞規律”的教學目標：

①在理解分離定律和自由組合定律的基礎上，形成結構與功能觀、整體與局部觀等生命觀念，能解釋生活中常見的遺傳現象并預測子代的遺傳性狀。

②基于孟德爾遺傳實驗現象，能運用假說、演繹等科學思維方法，構建“遺傳信息傳遞規律”的數學模型，闡釋基因遺傳定律的本質。

③針對分離定律的實質，通過模擬、實驗等科學探究過程，闡明基因在性狀代代相傳過程中的作用。

④關注遺傳學發展，能運用基因的遺傳定律及伴性遺傳理論對現實生活中的遺傳學問題進行分析并提出建議。

教師可以基于單元整體目標要求再具體細化到課時目標，以達成結構化、整體化認知的初衷。

2.推敲單元核心問題和學習任務活動

教師可以在單元學習中找出需要解決的“核心問題”，設置“大任務”統領學習，“子任務”驅動學習活動的實施。任務是對問題的呼應，學習活動過程就是帶著問題實施任務的過程，反映的是實現學習目標的單元學習過程。每個單元的學習都是由一組彼此關聯的、結構化的、有邏輯的系列學習活動（任務）所構成，如“遺傳信息的傳遞規律”單元（表1）。

表1 “遺傳信息的傳遞規律”單元主題、核心問題、任務與活動設計

3.設置持續性單元學習評價

評價不僅能及時反饋教與學的成敗得失，而且能增強學生的自我效能感。所謂持續性學習評價就是要貫穿學習始終，包括課前、課中和課后的評價活動。是教師根據單元學習目標，在學習過程中，通過師生對話、課堂觀察、日常作業等多種方式，對學生在完成學習任務中的表現及學科核心素養達成情況等方面進行針對性的分析、診斷與改進的過程。通過持續性評價發揮診斷和改進教學內容與進度，調節與改進教學策略，以及促進學生自我反思改進與不斷發展等方面的作用。所以，教師在實施日常單元教學的過程中，需要精心設計學習任務單，以利于持續性的學習評價。

二、優化作業與命題

當下的作業與訓練，普遍存在著屆與屆、人與人之間的同質化，缺少新課標、新教材、新高考引領下的作業與命題研究。基于此，教師在作業優化設計、試題研究等方面需要付出更多的努力。

（一）基于學業水平要求

“學業評價促發展”是生物學課程理念之一，所以教師必須重視以評價促進學生的學習與發展，重視評價的診斷作用、激勵作用和促進作用。致力于創建一個主體多元、方法多樣、既關注學業成就又重視個體進步和多方面發展的生物學課程評價體系。在評價中關注學生的個體差異和發展需求，幫助學生認識自我、建立自信，改進學習方式，促進生物學學科核心素養的形成。

教師應根據課程標準中“學科核心素養水平劃分”四個維度的四個水平層級組織選擇作業，從作業形式、作業量、作業與實際生活的聯系以及作業持續時間等維度改進與創新。

在試題命制過程中，應以課程標準中的內容要求、學業質量標準為依據，指向生物學學科核心素養的發展水平。試題素材應貼近學生生活實際，以真實問題情境組織命題，應注重考查學生綜合運用所學的知識和技能解決問題的能力。試題的表述和指向要明確、清晰、直接，確保題目的公平性、科學性和規范性，要能區分出不同素養水平的學生。從不同測試目的（階段性診斷、學業水平合格性考試、學業水平等級考試等）命題組卷。

（二）命題的價值取向

基于新高考改革目標，未來高考將會呈現一系列的變化，即在教育功能上，實現了高考由單純的考試評價向立德樹人重要載體和素質教育關鍵環節的轉變；在評價理念上，實現了高考由傳統的“知識立意”“能力立意”評價向“價值引領、素養導向、能力為重、知識為基”綜合評價的轉變；在評價模式上，實現了高考從主要基于“考查內容”的一維評價模式向“考查內容、考查要求、考查載體”三位一體評價模式的轉變。

我們需要研究核心素養導向下的考試，要基于課程標準的學業水平要求和中國高考評價體系的“一核四層四翼”做一些試題解讀和原創命題嘗試。

比如，利用農桿菌轉化法，可以將目的基因整合到受體的染色體DNA上，這樣為轉基因性狀的穩定遺傳奠定了基礎。但是，由于此過程中存在著很多不確定的因素，因此，會體現出轉基因植物的不同遺傳特點。基于這些生物學事實和證據運用歸納和概括、演繹與推理、模型與建模、創造性思維等方法，對培養學生的科學思維，提高學科的綜合素養具有非常重要的意義。這樣的命題與學習過程，無疑是非常具有時代價值的。

三、豐富生物學課程建設

課程標準指出“為充分滿足學生興趣、升學需要和職業發展的需求，學校應該合理開設選擇性必修和選修課程。選擇性必修課程是為滿足學生興趣、升學要求和進一步提高部分學生生物學學科核心素養水平而設置的。地方和學校可依據學生的特點，以及高中課程的整體規劃，靈活安排開課的學段、開設的方式以及學時，并對學生開展選學指導。”這個要求，落實在實際的教育教學過程中，教師需要充分發揮自身優勢，積極踐行。

（一）興趣小組和社團

圍繞生命科學的發展，教師可以基于生命科學小課題研究、生物學創新實驗、社會性科學議題（SSI）、項目式學習、科技微電影等成立興趣小組或者生命科學社團。擴大學生認知，發展學生的生物學素養。

（二）選修課程

選修課程旨在幫助學生更好地生活、就業，以及滿足一部分學生選擇從事科學研究的需求。課程標準中基于“現實生活應用”提出了“健康生活”“急救措施”“傳染病與防控”“社會熱點中的生物學問題”“動物福利”“外來生物入侵與防控”以及“地方特色動植物研究”等七個模塊開設建議；基于“職業規劃前瞻”提出了“生物制藥”“海洋生物學”“食品安全與檢疫”“職業病與防控”“園藝與景觀生態學”“環境友好與經濟作物”“生物資源開發與利用”“本地受脅物種保護”等八個模塊開設建議；基于“學業發展基礎”提出了“細胞與分子生物學”“生物信息學與人類基因組”“神經系統與疾病”“干細胞與應用”“植物組織培養”“生態安全”“校園動植物分類”等七個模塊開設建議。

作為教師可以從自身特長出發，選擇相關方向，開發開設選修課程。教師有責任擴大生命科學教育范疇，營造更好的學習氛圍，發展學生核心素養。

當然，作為一線教師，更應該緊緊抓住實踐研究的優勢，為充分發揮生物學育人價值和培養學生生物學核心素養作出更多探索。