微專題復習中落實核心素養的基本策略研究

摘 要：概念是生物學的基礎，文章以“生物膜系統的結構和功能”微專題復習為例，依據課程標準，在深入分析教材和學情的基礎上，確立以概念教學來發展學生的生物學學科核心素養，通過具體的教學策略，切實提升高三復習的有效性。

關鍵詞：核心素養;課程標準;概念教學;專題復習

中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：A 文章編號：1673-8918（2022）15-0107-04

作者簡介：申燕（1976～），女，漢族，安徽馬鞍山人，蚌埠田家炳中學，中學一級教師，研究方向：中學生物教學。

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱新課標）明確將生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任作為生物學學科核心素養的4個基本要素。對高中生物教師來說，只有深刻理解學科核心素養的內涵，了解核心素養考查的基本要求，才能在日常教學活動中有針對性地培養學生的各項關鍵能力，有效應對高考的挑戰并對學生日后的學習和生活產生積極、持久的影響。

在新課標和新教材的“雙新”指導下，教師在課堂教學過程中，通過哪些策略能有效培養學科核心素養？文章以“生物膜系統的結構和功能”微專題復習為例進行實踐探索。

一、通過構建概念圖聚焦大概念，培養學生的生命觀念

生命觀念的考查在高考命題中主要是通過對生物核心概念的理解、遷移和運用能力等方面進行。復習過程中，為落實本專題的教學目標，教師設計以概念為核心的問題串，引導學生構建結構與功能相適應的生命觀念：①細胞的哪些膜結構構成生物膜系統？②細胞膜的組成成分包括哪些，其結構有什么特點，這種膜結構與其功能是如何相適應的？③生物膜的組成成分有哪些，各種生物膜在成分上有什么區別，這種區別在功能上是如何體現的？④根據有無膜結構對細胞器進行分類，引導學生回憶各種細胞器的結構和功能。⑤根據核膜的結構特點，明確核質是如何進行物質交換和信息交流的？在教師設置的問題串驅動下，引導學生在不同的概念間建立關聯，通過繪制概念圖讓學生聚焦重要概念（圖1）是高中生物學教學中落實生命觀念的重要策略之一。

教師在教學過程中將教材中的結論設計成高質量的遞進式問題串，學生通過小組合作交流，從生物學重要概念到次位概念的梳理，再通過概念的比較構成自己的知識網絡體系，逐步形成結構與功能相適應的生命觀念，最后通過高考典例分析與應用，在構建生命觀念的基礎上，提升學生分析和解決問題的能力，弱化對“概念”的記憶和背誦，聚焦概念的理解和應用是課堂教學的要點，通過構建概念圖是聚焦大概念培養生命觀念的教學策略之一。

二、運用模型與建模、分析與綜合等科學方法加強概念理解，培養科學思維能力

模型是人們為了某種特定的目的而對認識對象所做的一種簡化的概括性的描述，這種描述可以是定性的，也可以是定量的，主要包括物理模型、概念模型、數學模型等。建模教學策略是讓學生通過建模活動深入理解知識形成過程的核心理念，尤其是科學思維能力提升的重要教學策略之一。研究認為凡是涉及模型構建、模型使用、模型評價和修正的教學都被稱之為建模教學。教師在日常教學中如何恰當地使用建模教學策略來培養學生的學科素養？在知識形成的過程中，鼓勵學生動手構建模型，既有利于對學生科學方法的指導、科學思維的養成，又能提升學生獲取信息解決問題的能力，借此提高學生運用科學思維解決實際問題的能力。

復習時，教師設計活動，先組織學生小組合作，用不同顏色的卡紙、粘膠等材料動手制作細胞膜的結構模型，教師在建模教學時，指導學生基于實驗證據構建模型，通過建模活動讓學生親身體驗科學家是如何探究膜的結構的，幫助學生描述、解釋或預測生物膜的功能。通過物理模型建構，學生在討論過程中，理論和實踐不斷碰撞，讓學生體驗到從感性認識上升到理性認識，教師借助建模教學策略強化學生對結構與功能相適應的生命觀念的認可。

教師繼續質疑細胞的膜結構在結構和功能上是怎樣聯系的？你能聯想到哪些生理過程？學生依據人教版高中生物新教材必修一第52頁和第53頁的圖示和文字提示，自主構建生物膜系統結構間概念模型（圖2），讓文字與圖形結合，使抽象的文字在圖形中得以可視化體現，通過構建概念模型的教學策略來培養學生的科學思維。

高三學生已經具備一定的歸納、概括和綜合分析能力，在教學過程中，教師引導學生以分泌蛋白的合成和運到細胞外的過程示意圖為例，從物質的運輸、合成和分解;能量的轉化和利用以及信息傳遞等生命活動中說明細胞各結構間功能聯系的概念模型，在繪制概念模型（圖3）時，明確各種生物膜在功能上既有分工，又相互配合、協調工作共同完成生命活動。

此外，在復習物質跨膜運輸速率的影響因素時，引導學生根據所提供的數據建構數學模型，利用數學模型描述難以直接觀測到的微觀世界，幫助學生理解限制物質運輸速率的因素，科學解釋細胞膜的成分在物質運輸中所起的作用，借助數學模型培養學生的科學思維能力。

整個建模教學環節中，讓學生在自主探究和合作交流中運用所學的知識解決問題，隨著學習的不斷深入，學生的認知不斷被豐富、修正而得以科學思維能力的提高。

三、重視概念的形成過程，培養學生科學探究能力

新課標指出“組織以探究為特點的主動學習是落實生物學學科核心素養的關鍵，不僅直接影響核心素養中‘科學思維’和‘科學探究’的落實，也會間接影響另外兩個核心素養的達成。”

以探究為特點的教學包括思維探究和實踐探究兩種類型，專題復習課中，科學探究的設計要圍繞教材的重難點來確立，根據本校學情設計適合學生的探究性作業，作業的體現可以是實驗方案設計的填寫、模型構建、情境分析類、調查研究、小實驗等。學生在探究過程中尋求證據認識生命現象本質，以此策略來培養學生的科學思維和科學探究能力。

（一）情境分析類

創設問題情境來激發學生學習興趣，在情境分析過程中有意識地培養學生的科學思維能力。例如，實驗一，用同位素標記的碘離子細胞培養液來培養活的甲狀腺濾泡上皮細胞（培養液碘離子濃度較低），一段時間后發現活的甲狀腺濾泡上皮細胞內有放射性。實驗二，另取一組活的破壞甲狀腺上皮細胞的線粒體，置于相同條件下培養一段時間后細胞內沒有放射性。兩組實驗對照能說明什么？實驗三，破壞活的甲狀腺濾泡上皮細胞膜上的蛋白質，在相同條件下培養一段時間，細胞內沒有放射性。實驗一與實驗三對照能說明什么？學生通過論證得出主動運輸的限制條件，此處教師可以借助人教版新教材提到的在對照實驗中，控制自變量可以采用“加法原理”或“減法原理”這一科學方法，以此培養學生的科學思維。

（二）學生實驗探究活動

實驗探究活動是在探究式教學的基礎上，將論證活動引入課堂教學，讓學生像科學家一樣經歷發現問題、提出假說、收集資料、為主張進行辯駁等過程，進而提高學生的批判性思維，促進學生理解生物學概念。

教師根據學情設計密切聯系生活實際的實驗活動，提升學生的科學探究能力。如：學生嘗試用雞蛋殼膜模擬實驗，證明碘可以發生簡單擴散，淀粉不能發生簡單擴散，提升自己的科學探究能力。

四、關注與生物學相關的社會議題，重視概念運用，培養學生社會責任

“社會責任”是指基于生物學的認識，參與個人與社會事務的討論，做出理性解釋和判斷，解決生產生活問題的擔當和能力，屬于學科育人目標的范疇。社會責任教育需要教師關注與生物學相關的社會議題，在日常教學中有目的地引入，對其進行分析并展開討論是培養學生社會責任的主要策略之一。

生物課堂中，提供生物膜系統科研成果的研究進展及在生產生活中的應用實例等素材，滲透社會責任的教育是常用的教學策略之一。如視頻播放清華大學結構生物學家顏寧教授的團隊研究葡萄糖轉運蛋白，教師依據這些素材設計相應的問題：①葡萄糖轉運蛋白最主要的作用是為大腦和神經系統提供能量，當葡萄糖轉運蛋白不工作時，會有什么后果？②揭示葡萄糖轉運蛋白結構在醫學上有怎么樣的價值，將會在臨床治療上帶來哪些改變？③當發生癌變時，腫瘤細胞會攝入大量葡萄糖以維持生長擴增，故腫瘤細胞中葡萄糖轉運蛋白會超量存在。使學生意識到“膜蛋白”的研究價值，學生借助自己制作的細胞膜的結構模型可以推測：一是細胞膜上存在的物質運輸通道如果出現異常，就會導致疾病的發生，這說明運輸通道的重要性;二是人類可以研究這些通道，為治療相應的疾病提供重要的方法和途徑。教師繼續引導學生了解生物膜系統在生產生活中應用的實例，如農業上培養抗寒和抗旱的農作物知識、海水淡化問題、尿毒癥病因與治療、不同類型糖尿病的治療等，教師將教材里學到的知識與學生的日常生活建立聯系，注重生活化情境材料的選擇，以此培養學生的社會責任感。

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