學(xué)科前沿知識融入基礎(chǔ)教育課堂教學(xué)路徑研究
——以初中生物課教學(xué)為例

劉美嬌 史 遠 李師鵬 張海軍

（1.淮北師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，安徽 淮北 235000；2.齊魯師范學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，山東 濟南 250200；3.德州市第九中學(xué)，山東 德州 253000）

一、引言

20世紀中葉以來，生物學(xué)發(fā)展迅速，在很多領(lǐng)域取得了重大進步，生物學(xué)科的地位也逐漸凸顯。隨著基礎(chǔ)教育課程改革的不斷深入，新課程標準對教材的編制、教師的教學(xué)以及學(xué)生的發(fā)展都提出了更高的要求。2001年6月，我國頒布的《基礎(chǔ)教育課程改革綱要（試行）》中指出：“改變課程內(nèi)容過于注重書本知識的現(xiàn)狀，加強課程內(nèi)容與學(xué)生生活以及現(xiàn)代社會與科技發(fā)展的聯(lián)系[1]7。” 《義務(wù)教育生物學(xué)課程標準（2011年版）》明確指出：“義務(wù)教育階段生物課程力求更注重學(xué)生的發(fā)展和社會發(fā)展的需求，更多地反映生物科學(xué)和生物技術(shù)的最新進展[2]1-3。”《普通高中生物學(xué)課程標準（2017年版）》在課程內(nèi)容的設(shè)計中，建議開設(shè)“社會熱點中的生物學(xué)問題”“生物信息學(xué)與人類組學(xué)”等前沿領(lǐng)域的模塊學(xué)習(xí)，旨在更好地為學(xué)生的全面發(fā)展和將來的職業(yè)選擇奠定基礎(chǔ)[3]34-50。生物學(xué)前沿知識是指近年來在生物科學(xué)領(lǐng)域取得的最新研究成果或正在進行的課題研究和未來的研究發(fā)展趨勢[4]7。學(xué)習(xí)生物學(xué)前沿知識，可以讓學(xué)生更好地了解生物學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀或趨勢，對生物學(xué)科產(chǎn)生全面系統(tǒng)的認識。因此，在初中生物課堂教學(xué)中融入生物學(xué)前沿知識，可以更好地滿足課程標準的期望和要求，更好地促進學(xué)生發(fā)展。

教育心理學(xué)中的學(xué)習(xí)動機理論指出，促進學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)活動產(chǎn)生一定的內(nèi)驅(qū)力，如興趣、愛好、成就等，學(xué)習(xí)者便會不斷努力達成目標[5]146。有效的教學(xué)才能促進學(xué)生學(xué)習(xí)和發(fā)展，教師在教學(xué)中也在不斷探索便于學(xué)生接受和理解的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式。教學(xué)活動中，教師應(yīng)不斷創(chuàng)設(shè)或引入學(xué)生感興趣的學(xué)習(xí)活動和學(xué)習(xí)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生產(chǎn)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)動機，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。此外，建構(gòu)主義理論認為，知識不是固定不變的，學(xué)生的學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者利用頭腦中的已有經(jīng)驗，不斷豐富和建構(gòu)新知識的過程，強調(diào)知識的動態(tài)生成性[6]72-76。前沿知識的學(xué)習(xí)過程便是學(xué)生在已有認知的基礎(chǔ)上，不斷生成新知識的過程。因此，前沿知識的教學(xué)應(yīng)充分遵循學(xué)生的認知特點和思維習(xí)慣。

二、生物學(xué)前沿知識融入初中生物課堂教學(xué)的意義

（一）增強學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)課程的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

生物學(xué)前沿知識包含最新的科研成果和科研技術(shù)。教師在課堂教學(xué)中融入生物學(xué)前沿知識，既讓學(xué)生收獲豐富的生物學(xué)知識，也讓其感受到科學(xué)世界的神奇與奧秘，拓展自身視野，增強生物學(xué)學(xué)習(xí)興趣。教師在課堂教學(xué)中也會引導(dǎo)學(xué)生向科學(xué)家們學(xué)習(xí)，感受其身上具備的鍥而不舍、知難而上的科學(xué)精神，體會其敏銳靈活、敢于質(zhì)疑的科學(xué)思維，領(lǐng)會其嚴謹認真的科學(xué)態(tài)度等，并鼓勵學(xué)生課下模仿科學(xué)實驗進行探究活動，在前沿知識的探究學(xué)習(xí)中提高科學(xué)素養(yǎng)。

（二）培養(yǎng)學(xué)生的社會參與感、責(zé)任感和自信心

生物學(xué)是一門內(nèi)涵豐富的自然科學(xué)，包括植物學(xué)、動物學(xué)、遺傳學(xué)、生態(tài)學(xué)等諸多領(lǐng)域。教師在課堂教學(xué)中融入生物學(xué)前沿知識，可以讓學(xué)生更好地了解當(dāng)前生物科學(xué)的發(fā)展，引導(dǎo)學(xué)生了解世界上威脅人類社會和經(jīng)濟發(fā)展的諸如人口、糧食、健康、生態(tài)等領(lǐng)域的問題，讓其深刻感受生物科學(xué)知識與人類生活的密切聯(lián)系，提高其社會參與度和責(zé)任感。同時，向?qū)W生介紹我國科學(xué)工作者取得的最新科研成果，不僅讓學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家們身上具備的科學(xué)精神，也能增強其民族自豪感和自信心。

（三）有助于打破學(xué)科壁壘，加強學(xué)科知識的融合

學(xué)生在學(xué)習(xí)生物學(xué)前沿知識時，深刻體會到許多科研成果的取得離不開團隊中諸多科學(xué)家的共同努力。科學(xué)探究過程的順利展開，需要充足的理論知識、科學(xué)思維、科學(xué)方法的支撐。科研團隊人員并不局限于某一專業(yè)領(lǐng)域，運用的理論知識和探究方法也并不局限于某一學(xué)科。因此，生物教學(xué)中融入前沿知識，可以更好地打破學(xué)科壁壘，加強不同學(xué)科間知識的融合，促進學(xué)生的全面發(fā)展。

（四）豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，促進教師專業(yè)素養(yǎng)的提升

課堂教學(xué)中融入生物學(xué)前沿知識，會使課堂教學(xué)內(nèi)容得到拓展，不再僅僅局限于教材，豐富了課堂教學(xué)內(nèi)容。同時，教師在向?qū)W生介紹前沿知識之前，必須充分了解與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的前沿知識，這就對教師的知識儲備和科學(xué)素養(yǎng)提出了更高的要求，需要教師自覺豐富教學(xué)內(nèi)容，運用有效的教學(xué)手段將這些知識傳授給學(xué)生。因此，在課堂教學(xué)中融入前沿知識，在一定程度上對教師的素養(yǎng)提出了更高的要求，教師在擴充自身知識儲備的同時，也在不斷地提升自身的素養(yǎng)。

三、初中生物學(xué)課堂的教學(xué)現(xiàn)狀

雖然生物學(xué)前沿知識在教學(xué)中發(fā)揮著重要作用，但在實踐中發(fā)現(xiàn)，生物學(xué)前沿知識在初中生物教學(xué)中并未引起足夠重視，在生物教學(xué)中的教育價值并未得到充分發(fā)揮。

（一）生物學(xué)科的前沿知識課堂融入有限，學(xué)生對課堂學(xué)習(xí)興趣不強

結(jié)合心理學(xué)中關(guān)于認知發(fā)展階段的特點，初中階段的學(xué)生處于心智與身體快速成長時期，呈現(xiàn)出思維活躍、動手能力強的特點，對未知的事物具有強烈的好奇心和求知欲。而與之矛盾的是，受到知識儲備、教學(xué)手段、多媒體技術(shù)、學(xué)時等條件的限制，很多前沿的生物學(xué)探究背景、實驗和生物技術(shù)無法在初中課堂中呈現(xiàn)，加之生物學(xué)前沿知識大多涉及相對專業(yè)的生物學(xué)名詞、術(shù)語、技術(shù)等要素，并且不同年級、不同階段學(xué)生的認知水平存在差異，這些知識對于中學(xué)生來說有時也存在難以理解的困難，導(dǎo)致出現(xiàn)一些問題：一是教師講授生物學(xué)課程時，存在照本宣科的現(xiàn)象，教師在學(xué)時有限的課堂教學(xué)中涉及到的前沿知識比較簡單，在拓展深度和廣度方面有限[7]148；二是初中生物教材中呈現(xiàn)的部分生物學(xué)結(jié)論或知識，有時并不能及時反映最新的生物科學(xué)發(fā)展情況，使得處于求知旺盛期的學(xué)生反而對生物學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣不強，其學(xué)習(xí)積極性和求知潛力未能得到充分激發(fā)和釋放，導(dǎo)致學(xué)生對學(xué)科前沿知識了解有限，長此以往，不利于滿足培養(yǎng)初中學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)及其發(fā)展的需要。

（二）學(xué)科壁壘現(xiàn)象普遍存在，學(xué)科融合難以實現(xiàn)

隨著生命科學(xué)研究的不斷進步，生物學(xué)研究的范圍也在不斷擴大，從宏觀的動植物分類到微觀的細胞、分子等各種領(lǐng)域。生物學(xué)科的學(xué)習(xí)不僅需要學(xué)生具備基本的生物學(xué)知識，還需要一定的數(shù)學(xué)、化學(xué)、物理、人文社科等學(xué)科知識，來幫助其更好地理解生物學(xué)現(xiàn)象或結(jié)論，引導(dǎo)學(xué)生了解一種科研成果的取得往往是多門學(xué)科交叉、多類知識融合、多種智慧碰撞的結(jié)果。然而，由于課程設(shè)置、教材內(nèi)容等條件的限制，學(xué)科間壁壘現(xiàn)象普遍存在，僅從生物學(xué)的單一角度進行觀察，導(dǎo)致學(xué)生或視野受限，或“知其然而不知其所以然”，往往局限于細節(jié)而忽略全局，對知識的理解和掌握缺乏系統(tǒng)性、宏觀性，在一定程度上影響著課堂教學(xué)效果和對教材的掌握，也不利于培養(yǎng)和保護學(xué)生探究課本知識來龍去脈的興趣和內(nèi)驅(qū)力。因此，淡化其學(xué)科壁壘，加強跨學(xué)科融合，對豐富課堂教學(xué)內(nèi)容、改善教學(xué)效果有著較大的想象空間和重要的實踐價值。

（三）教師素養(yǎng)有待提升，教學(xué)質(zhì)量有待加強

教師在課前備教材、備教法、了解學(xué)生情況，對教材內(nèi)容進行充分把握，對學(xué)生認知情況充分了解，這都是上好一堂課的關(guān)鍵。而在具體教學(xué)過程中，由于教學(xué)視野不夠開闊、教學(xué)方式不夠靈活、教學(xué)手段相對單一、多媒體技術(shù)掌握不熟練、教師整體素養(yǎng)不高等情況的制約，初中生物教師往往對前沿的生物學(xué)知識以及涉及生物學(xué)方面的社會熱點問題缺乏關(guān)注，課堂教學(xué)中缺乏相關(guān)知識儲備，導(dǎo)致學(xué)生對生物學(xué)知識的發(fā)展和應(yīng)用、前沿的生物學(xué)技術(shù)、生物學(xué)科研方面取得的最新或重大研究成果等了解不夠。這必然對課堂教學(xué)質(zhì)量有所影響，一定程度上制約著生物學(xué)科課堂教學(xué)效果，對整個生物學(xué)學(xué)科的教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)水平來說是不利的，教師職業(yè)素養(yǎng)的提升勢在必行[8]91。

四、學(xué)科前沿知識融入課堂教學(xué)的實現(xiàn)路徑

根據(jù)初中生物教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合具體的教學(xué)實踐，對生物學(xué)科前沿知識融入課堂教學(xué)提出如下可行性的實現(xiàn)路徑：

（一）從學(xué)生角度，設(shè)置互動環(huán)節(jié)，點燃學(xué)生生物學(xué)的學(xué)習(xí)興趣

教師在進行生物前沿知識教學(xué)時，可多設(shè)置學(xué)生感興趣的互動環(huán)節(jié)，調(diào)動學(xué)生課堂參與的積極性，點燃其學(xué)習(xí)興趣，促進課程的學(xué)習(xí)。例如，教師在講授《人體的激素調(diào)節(jié)》這節(jié)課前，鼓勵學(xué)生課下搜索了解有關(guān)“激素”的知識，從中挑選感興趣的前沿知識點，如胰島素、糖尿病等，通過設(shè)置“我是科學(xué)家”“我是醫(yī)生”等角色扮演活動，讓學(xué)生分別扮演不同的角色，分別介紹什么是糖尿病、糖尿病對身體健康會產(chǎn)生哪些危害、糖尿病的最新治療方法等內(nèi)容，滿足學(xué)生的好奇心和求知欲，增強其深入學(xué)習(xí)的興趣。

又比如在講授《傳染病及其預(yù)防》這節(jié)課時，可引用共同經(jīng)歷的新型冠狀病毒肺炎為素材，布置一些小型話題給學(xué)生，分組展開“微討論”。在課堂中，不同小組就“新冠病毒的變異性”“疫情防控措施”“新冠疫苗的研發(fā)”等話題展開討論，各小組派代表依次發(fā)言，其他小組成員提出疑問，發(fā)言小組予以解答。通過對話和互動，激發(fā)學(xué)生運用所學(xué)知識展開思考和探討的興趣。有關(guān)新冠病毒知識的融入不僅可以引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注身邊的社會生活，還可以借助熱點問題帶領(lǐng)學(xué)生“沉浸式”體驗社會參與感，也讓學(xué)生們認識到今天的和平生活是由國家、社會工作者、醫(yī)療工作者和身邊的親人建筑起來的安全家園，愛國主義情感得到升華，對生活和社會的理解變得生動而深刻。

因此，生物課堂教學(xué)中，將教材內(nèi)容與學(xué)科前沿知識、社會熱門話題相結(jié)合，不僅可以豐富課堂活動、增加課堂趣味性，還使學(xué)生通過了解課本以外的“周邊”知識，學(xué)習(xí)用科學(xué)、客觀的角度看待各種生命現(xiàn)象，激發(fā)深入了解課程內(nèi)容的興趣，深刻感受到生物學(xué)知識、生物技術(shù)與人類生活的密切關(guān)系，學(xué)會科學(xué)看待生物世界，增強其對生物世界的認知和體驗，培養(yǎng)其家國情懷[9]11。

（二）從課堂角度，開展探究式學(xué)習(xí)，破解學(xué)習(xí)壁壘

探究式學(xué)習(xí)是發(fā)揮學(xué)生主觀能動性、激發(fā)潛能的有效學(xué)習(xí)方式。例如，在講授《消化與吸收》這節(jié)課題時，學(xué)生只了解到消化液中“酶”參與食物的消化過程，實際上，酶參與食物消化的催化作用，還涉及化學(xué)學(xué)科范疇，同時，酶的活化與催化作用，還需要一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和物理知識，但受限于課程內(nèi)容和教學(xué)任務(wù)，這些在生物教材中均未涉及。由此，教師可嘗試開展主題為“酶是如何發(fā)揮作用”的探究式學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生課下自主查詢資料，了解催化劑、活化能等化學(xué)名詞和作用原理，將生物、化學(xué)、數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科知識相融合，破解學(xué)習(xí)壁壘，同時在過程中提升學(xué)生的自主探究能力。

不僅自然科學(xué)之間存在“跨界”，學(xué)習(xí)和掌握知識有時還需要社會科學(xué)來“幫忙”。與前沿知識一樣，生物科學(xué)史中也蘊含著科學(xué)家的科學(xué)故事和科學(xué)探究歷程，反映著科學(xué)家們的“大”智慧，在生物課程中進行前沿知識的教學(xué)，要充分利用好科學(xué)“史”這一資源。在教學(xué)中，教師可嘗試改變重結(jié)論、輕過程的傳統(tǒng)教學(xué)方式，將生物科學(xué)史和前沿知識相結(jié)合，鼓勵學(xué)生主動探究，了解課堂知識背后科學(xué)家們的故事，了解科研進程的艱辛，學(xué)習(xí)其科學(xué)思維和科研態(tài)度，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)和科研精神。例如，教師在講授《遺傳與變異》這章內(nèi)容時，通過研究遺傳學(xué)的發(fā)展，將教材中“孟德爾遺傳定律”這一科學(xué)史資料與遺傳學(xué)前沿知識聯(lián)系，讓學(xué)生既了解科學(xué)家孟德爾的科學(xué)故事，又了解到遺傳學(xué)的研究成果已廣泛應(yīng)用于農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、微生物學(xué)等多個領(lǐng)域，使人文社會科學(xué)知識與自然科學(xué)知識自然聯(lián)結(jié)。同時，通過展現(xiàn)孟德爾遺傳定律歷經(jīng)35年后才被科學(xué)界證實的歷史事實，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和體會孟德爾等科學(xué)家身上具備的科研精神和意志品質(zhì)，這對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有積極意義。

（三）從教師角度，擴充知識儲備，創(chuàng)新教學(xué)手段，提升職業(yè)素養(yǎng)

生物學(xué)前沿知識更新較快，涉及很多專業(yè)名詞和術(shù)語，對于中學(xué)生來說比較晦澀、難以理解，需要教師加以篩選和整合，前沿知識的教學(xué)對教師的素養(yǎng)提出了更高要求。

第一，要樹立終身學(xué)習(xí)的理念，不斷豐富和提高自身的知識儲備。為了更好地呈現(xiàn)課堂教學(xué)內(nèi)容，使生物課堂更加充實而富有意義，教師可將與本節(jié)內(nèi)容相關(guān)的學(xué)科前沿知識融入課堂教學(xué)中。近年來，隨著科學(xué)研究和技術(shù)的不斷進步，科研人員也在諸多領(lǐng)域不斷取得新的突破和成就，生物學(xué)前沿知識不斷豐富。而前沿知識包含著最新的學(xué)術(shù)研究成果、取得突破的生命科學(xué)技術(shù)等內(nèi)容，這些內(nèi)容大多來自于期刊、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)媒體、生物學(xué)權(quán)威雜志等，教科書中卻很少涉及。這就要求教師在上課之前，充分利用紙質(zhì)材料和網(wǎng)絡(luò)資源，搜索了解與課程內(nèi)容相關(guān)的前沿知識，充實自身的知識儲備，以便更好地將生物學(xué)前沿知識融入課堂教學(xué)中。例如，教師在講授《細胞的分裂與分化》這節(jié)課題時，可以補充常見癌癥的最新研究進展，課堂中向?qū)W生適當(dāng)拓展，幫助其科學(xué)客觀地看待這類嚴重危及人類健康的疾病，引導(dǎo)學(xué)生戰(zhàn)勝恐懼心理，學(xué)會感悟生命。

第二，創(chuàng)新課堂教學(xué)手段，生動呈現(xiàn)前沿知識。教科書很難及時地反映出最新的科學(xué)成就和生物技術(shù)，而網(wǎng)絡(luò)關(guān)于前沿知識的報道也是魚龍混雜，學(xué)生很難進行自主地篩選和利用[10]10-11。因此，教師進行前沿知識教學(xué)時，應(yīng)創(chuàng)新教學(xué)手段，靈活采用多種教學(xué)方式，如通過視頻、動畫、微課、開發(fā)網(wǎng)絡(luò)資源等方式，對前沿素材進行加工處理，便于學(xué)生更好地理解和感受生物科學(xué)的神奇與奧秘。如果學(xué)生對某一前沿知識比較感興趣，教師還可以鼓勵其充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源，簡要了解該領(lǐng)域的主要研究和最新進展[11]143。除此之外，教師也可以充分利用身邊的資源，如當(dāng)?shù)氐拇髮W(xué)、科技館、博物館等，帶領(lǐng)學(xué)生參觀學(xué)習(xí)，直觀感知前沿生物儀器與技術(shù)；如果條件具備，還可以邀請從事相關(guān)研究的學(xué)生家長或?qū)＜覍W(xué)者進校做相應(yīng)的專題講座，更好地進行前沿教學(xué)。例如，教師在講授《生物學(xué)的研究工具》這節(jié)課題時，教材中重點介紹了光學(xué)顯微鏡這一中學(xué)生物課堂中常用的研究工具，教師可以通過多媒體課件播放視頻或呈現(xiàn)圖片的方式，或讓有條件的同學(xué)到當(dāng)?shù)卮髮W(xué)的實驗室進行實地參觀，了解更多先進的科學(xué)研究工具。

雖然教師在搜索擴充前沿知識時，一定程度上增加了自身的工作量，但從教師長遠發(fā)展來看，及時關(guān)注生物學(xué)發(fā)展狀況、了解生物學(xué)前沿知識、提升自身知識儲備，能夠促進教師快速成長為知識型、技能型、研究型的教育者，從而更有利于提升其職業(yè)素養(yǎng)。

五、生物學(xué)前沿知識融入課堂教學(xué)效果的評價

（一）學(xué)生問卷調(diào)查

在教學(xué)實踐中，對任教4個班共計198名學(xué)生進行前沿教學(xué)效果評價的問卷調(diào)查，發(fā)放并回收問卷198份，回收率100%，問卷結(jié)果如表1。

調(diào)查結(jié)果顯示：大部分同學(xué)認同前沿知識教學(xué)，肯定了其在教學(xué)中的重要價值，認為教師在課堂教學(xué)中融入生物學(xué)前沿知識，可以擴充知識儲備、拓寬視野，增強生物學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，提高其社會參與感和責(zé)任感；同時生物學(xué)前沿知識一定程度上豐富了課堂內(nèi)容，增加了課堂的趣味性，培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和探究能力。

（二）教師課堂觀察

為較為全面地了解前沿知識融入課堂教學(xué)的效果，教師認真觀察學(xué)生的課堂行為表現(xiàn)，課堂觀察記錄表如表2。

表2 前沿教學(xué)課堂觀察情況記錄表

教師課堂觀察的結(jié)果與學(xué)生問卷反饋的情況基本一致，可見，教師采用靈活多樣的方式將生物學(xué)前沿知識融入課堂教學(xué)中，不僅會提高生物課堂教學(xué)質(zhì)量，一定程度上還會促進學(xué)生的生物學(xué)習(xí)和科學(xué)素養(yǎng)的形成。

六、小結(jié)與展望

雖然《課程改革綱要》和《課程標準》中均體現(xiàn)出前沿知識在課程教學(xué)中的重要價值，但并未提出明確具體的要求，這就為一線教師進行前沿教學(xué)提供了較大的想象和發(fā)揮空間[12]51。本文提出的前沿教學(xué)的實現(xiàn)路徑，在教學(xué)實踐中取得了良好的效果，雖然實踐研究是針對初中生物課程展開的，但對其他學(xué)科和高中生物開展前沿教學(xué)仍可提供一定的參考。

前沿知識是一項重要的課程資源，課堂教學(xué)中融入前沿知識對于教師成長、學(xué)生發(fā)展、課堂教學(xué)等都具有十分重要的意義。一線教師在教學(xué)中可不斷創(chuàng)新教學(xué)形式，挖掘和整合多樣的前沿知識素材，探索行之有效的教學(xué)方式，將前沿知識恰當(dāng)融入課堂教學(xué)中，力求在提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的同時，不斷充實和完善自我，實現(xiàn)教學(xué)相長的良好效果。