關于高中生物核心概念進階教學的思考*

吳 寧

學習進階（Learning Progressions，簡稱LPs），是對學生在各年齡階段學習同一主題的概念時所遵循的、連貫的、典型的學習路徑的描述，一般呈現為圍繞核心概念展開的一系列由簡單到復雜、相互關聯的概念序列。筆者認為，學習進階的內涵可概括為：學生關于某一核心知識及相關技能，在一段時間內進步、發展的歷程，表現為特定知識、技能和能力的潛在發展序列。

“蛋白質”這一核心概念的教學一直是高中生物教學的一個重難點，它出現在人教版高中生物教材必修一第一章節中。筆者借助學習進階理論對其進行了較為深入研究，從教學目標、教學情境、教學評價三個方面進行說明。

1.精準定位教學目標

根據現行江蘇高考模式，蛋白質的教學內容會出現在高一，面向全體學生；高二，面向需要進行學業水平合格性考試的學生；高三，面向需要進行高考的學生。由于學生的年齡、年級、考試要求等不同，所以相應的教學目標也不盡相同。

例如，對“氨基酸的結構通式”這個知識點，高一側重對學生科學思維能力的培養，教師更應該注重學生獲得知識的過程，所以教學目標可設定為讓學生“能夠自主推導氨基酸分子的結構通式”，提升知識遷移能力和邏輯推理能力。高二，根據合格性考試的要求，對學生的探究能力要求稍低，教學目標設定為“能利用氨基酸的結構通式，從一些簡單有機物中辨認出氨基酸”。高三，高考是選拔性考試，對學生的思辨判斷邏輯能力要求非常高，所以教學目標設定為要求學生“能利用氨基酸的結構通式從復雜有機物中辨認出氨基酸”。

教師利用學習進階的原理，明確每一個階段不同教學目標，是有效教學的保證。

2.進階創設教學情境

對于同一個知識概念，教學時面對不同年級的學生也要根據目標提供不同的情境。例如，為了使學生認同“蛋白質的結構決定功能”這一生命觀念，針對不同年級的學生，筆者分別提供了以下的教學情境。

情境1：（針對高一學生）鐮刀型細胞貧血是一種常見的遺傳病，其發病原因是因為β肽鏈上的第6位谷氨酸被纈氨酸代替，導致形成了鐮狀血紅蛋白，取代正常的血紅蛋白。鐮刀型細胞貧血發病時表現為患者出現慢性溶血，易感染，最后導致患者組織器官受損。

學生在剖析鐮刀型貧血癥發病原理的過程中發現，導致該疾病的原因僅僅是血紅蛋白中一個氨基酸的改變，由此，學生能夠領悟“血紅蛋白由于氨基酸的改變而導致蛋白質結構的改變從而影響了功能”，認同“蛋白質的結構決定功能”的觀念。

情境2：（針對高二學生）豬、牛、人的胰島素都是由51個氨基酸組成的，但牛胰島素有3個氨基酸與人胰島素不同，而豬胰島素只有1個氨基酸與人胰島素不同。請討論當人的胰島素生產不足時，用哪一種動物的胰島素代替比較適宜？以及人工生產人胰島素的必要性。

該情境更加直觀，雖然都是胰島素，但由于氨基酸種類的不同而導致結構的不同，雖然在各自的生物體內都能起到降低血糖的功能，但如果在不同種生物體內混用會導致過敏等不良反應。由此，學生能夠認同“結構決定功能”的觀念。

情境3：（適合高三學生）新冠病毒通過其表面刺突蛋白（S蛋白）的受體結合域（RBD）與人體細胞表面的ACE2受體相互作用，侵入人體細胞。研究人員設計并合成了一種自然界不存在的LCB1蛋白藥物，可識別并緊密結合S蛋白的RBD，以干擾新冠病毒的感染。請同學們思考“LCB1是否與ACE2受體的某些區域結構類似”“如何根據蛋白質工程來設計和制造LCB1的結構”等問題。

就上述情境而言，利用S蛋白與ACE2特異性結合的功能，從而想到創造全新蛋白質模擬ACE2從而干擾新冠病毒對人體的侵染。學生在認同“結構決定功能”這一觀念之后，能把這種思維投入生產生活的實踐應用中。

針對基于進階的教學目標，在課堂上采用的教學情境也必須是進階的，這是有效課堂的保證，也是學生知識、思維、能力進階式上升的必要條件。

3.科學評價及時反饋

在評價教學效果時，本次測試選擇1道典型選擇題，面向高一至高三三個年級的學生進行測試，對測試結果進行信度分析，考查學生學習進階水平的情況。

綜合來看，高一學生對該題目處于低正確率、低集中度的水平，也就是處于學習進階中的高水平階段；高二學生對該題目處于高正確率、中集中度的水平，也就是處于學習進階中的中間水平階段；高三學生對該題目處于高正確率、高集中度的水平，也就是處于學習進階中的低水平階段。利用此方法對學生進行檢測，能分析高中三年的生物學學習到底有沒有使學生的生物科學素養得到提升。