基于核心素養的初中生物學單元教學實踐
——以七年級上冊“細胞通過分裂而增殖”為例

周發建

(金沙縣沙土鎮初級中學,貴州畢節,551803)

在當代教育環境中,核心素養已成為教學研究和實踐的關鍵,特別是在初中生物學領域,這一概念的重要性不容忽視。生物學不僅涉及復雜的生命現象,還要求學生掌握科學探究的方法,培養其責任感。傳統上,單元教學被視為一個系統的教學方法,將一個較大的主題或概念分解成一系列更小、更易管理的單元。這些單元通常包含一系列相關的課程、活動和評估,旨在幫助學生深入理解一個特定的主題。在生物學領域,單元教學常常專注于特定的生物學概念或過程,如細胞分裂、遺傳或生態系統。但初中生物單元教學不僅是關于傳授知識,更重要的是如何將這些知識與學生的核心素養結合起來。以七年級上冊“細胞通過分裂而增殖”單元為例,在討論細胞通過分裂而增殖的單元時,需強調生命觀念的重要性,讓學生理解生命的多樣性與連續性;還需引導學生發展科學思維,通過批判性思考解決生物學問題,并鼓勵他們通過科學探究深入理解生物學知識;還需教導學生責任擔當,培養他們對生命的尊重和對生物環境的保護意識。這種方法不僅能夠加強學生對生物學知識的掌握,還能夠為他們的整體發展奠定堅實的基礎。

一、價值意蘊

(一)有機整合教學內容

有機整合在單元教學背景下不僅是一個理論構架,更是一種教育實踐,關鍵在于將不同的教學內容、方法和資源有序、有效地組織起來,從而高效地實現教學目標。第一,在初中生物學教學中,這樣的整合強調的是教學內容與學生的核心素養之間的相互作用和相互促進。生物學的基本概念、基本理論和基本方法的教學,有助于培養學生的觀察、分析、歸納、評價等科學素養。同時,與生活實際相結合的單元教學,使學生在掌握生物學科基本知識的同時,培養其了解生命、珍惜生命、探索生命的能力。這種有機整合的方式,不僅可以促進學生的認知發展,還可以培養學生的實踐能力和創新精神。[1]第二,教學內容的有機整合可以實現知識間的縱橫貫通,培養學生的系統思維和批判思維。[1]第三,通過教學內容的有機整合,教師可以更好地理解學生的學習需要,更有針對性地設計教學活動,從而有效地激發學生的學習動機,提高學生的學習效率。總之,基于核心素養的初中生物學單元教學,以教學內容的有機整合為重要價值取向,有助于構建完善的教學體系,推動生物學教育的深入,促進學生的全面發展。

(二)有序推進教學過程

在傳統的教學模式中,教學過程往往是線性的,按照固定的教學內容進行。但在核心素養的指導下,初中生物學單元教學更注重學生的個體差異、學習風格和需求,從而形成一種動態、有序、循序漸進的教學過程。

第一,基于核心素養的教學實踐有助于將生物學知識劃分成清晰的模塊和階段,幫助學生按照邏輯順序逐步構建知識體系。這種方法確保了知識的連貫性和完整性,使學生能夠更好地理解生物學的基本概念和原理。第二,該教學模式強調學生的個體差異,如興趣、學習風格和能力。個性化的教學方法可以更好地滿足不同學生的需求,從而有序推進整個班級的學習進程。第三,通過將核心素養融入教學,學生被鼓勵積極參與學習過程,激發了他們的學習動機。這種積極參與不僅加深了學生對知識的理解,也有助于整個班級的教學進程。第四,核心素養的教學實踐鼓勵學生發展批判性思維和問題解決的能力,這對理解和應用生物學知識至關重要。這種技能的培養有助于學生在學習過程中更好地理解復雜概念,從而有序地推進教學過程。

二、存在問題

(一)單元教學價值定位不明確

教育的核心不僅是知識的傳遞,還是能力的培養和價值觀的引導。當教學價值定位不明確時,會導致教育過程的混亂和偏差。

首先,盡管生物學核心素養中的生命觀念、科學思維、科學探究和責任擔當被高度重視,但在具體的教學過程中,這些核心價值往往被淹沒在知識傳授的海量信息中。[2]本單元是理解生命增殖、細胞功能與遺傳基礎的關鍵環節。然而,教學更多地集中在細胞分裂的各個階段和具體機制上,忽略了細胞分裂在生物生命循環、生長、發育和遺傳中的核心角色,導致學生難以感知這一生物過程的真正意義和價值。其次,某些單元教學的價值導向與生物學核心素養的理念存在偏離。在探討本單元時,應強調細胞分裂的普遍性、生命連續性的保障和基因信息的傳遞。但一些教材和教案過于關注細胞分裂的技術細節,如染色體排列、分裂纖維的形成等,而對細胞分裂在生命過程中的根本作用和重要性關注不足。最后,針對生物學核心素養的價值定位,缺乏足夠的深度和廣度。在這一單元中,盡管涉及細胞的基本機制和分裂的基礎知識,但可能缺少與現代生物學技術、健康、疾病及醫學等領域的交叉探討。例如,關于細胞異常分裂導致的癌癥、干細胞技術的應用及細胞增殖與組織工程的關系,這些內容在教學中可能被忽視或被簡化,導致學生難以形成一個全面、深入的生物學價值觀念。

(二)單元教學內容結構化不足

盡管該模式帶來了較多的教育價值和優勢,但在實際操作中明顯存在單元教學內容結構化不足的問題。這些問題在很大程度上制約了教學的效果和學生的學習深度。

第一,對生命觀念的傳遞,目前的部分單元教學在一定程度上缺乏連貫性和深度。生命觀念作為生物學核心素養的一個重要組成部分,需要在各個單元中得到逐步展開和加深。然而,在“細胞通過分裂而增殖”這一單元中,生命觀念的介紹往往只停留在細胞分裂的機制上,沒有深入細胞如何確保生命信息的傳遞、細胞分裂與生命延續之間的緊密聯系,使學生較難深入體會生命的延續性和神奇性。第二,科學思維的培養在當前的單元教學中也顯得片面和缺乏系統性。在“細胞通過分裂而增殖”這一單元中,本應是培養學生科學思維的好機會,尤其是關于細胞周期、DNA的復制和分裂機制的復雜過程,但在實際教學中,很少有深入探討這些過程背后的邏輯關系和分子層面的動態變化,更多的是簡單羅列細胞分裂的階段和特征,學生未能有效地提高批判性思考和邏輯推理能力。第三,對科學實踐探究強調也存在明顯的不足。以“細胞通過分裂而增殖”為例,這一單元中有豐富的實驗機會,如觀察不同細胞在不同分裂階段的形態,或研究某些物質如何影響細胞分裂的速率。[3]但在實際教學中,一些教師僅停留在傳授理論知識層面,未能為學生提供足夠的、真實的實驗和探究機會。這會錯過讓學生真實體驗科學探究魅力的機會,錯失使學生對生命的奧秘產生深入的敬畏和認識的時機。更重要的是,當學生只是被動地接受知識,而不是通過切身實踐探尋答案時,他們可能會失去責任擔當和對實驗結果的嚴謹態度。

(三)單元教學評價模式不全面

評價作為單元教學的重要組成部分,其方式和方法對學生的學習動力、學習策略和學習效果都有著深遠的影響。而單一的評價模式無法全面、客觀地反映學生的學習情況,更難以激發學生的學習興趣和動力。

第一,目前廣泛采用的書面考試方式主要集中在對知識的記憶和重復上,很少涉及對生命觀念、科學思維、科學探究和責任擔當等核心素養的評價。第二,評價模式往往忽略對學生實踐能力和實驗技能的考核。該單元雖然有大量與細胞周期、DNA復制等相關的實驗內容,但在實際的評價中,這些實驗技能和探究能力往往被邊緣化。例如,學生可能會被要求描述有絲分裂的過程,但較少有機會展示他們如何設計實驗觀察不同階段的細胞形態或驗證某一過程的具體機制。第三,對學生的科學探究和責任擔當,評價往往缺乏深度和廣度。在這一單元中,學生可能會接觸到DNA的復制機制、細胞周期的調控等深入的內容。但在評價時,很少有題目要求學生深入探討這些機制背后的邏輯關系或與細胞功能、結構的相互作用。此外,雖然責任擔當是生物學核心素養的一部分,但在實際評價中,學生很少有機會展示他們如何將這一責任感融入他們的日常生活和實踐,如對細胞的研究和保護的重要性。

三、教學策略

(一)明確教學價值,深化細胞分裂過程的多維度理解

明確教學價值,在初中生物學單元教學中尤為關鍵。針對“細胞通過分裂而增殖”這一主題,細胞作為生命的基礎單位,其分裂與增殖是生物多樣性、遺傳及疾病等多個領域的基石。在教學實踐中,深化學生對這一過程的多維度理解,意味著教師不僅要傳授知識,還要培育學生的核心素養,幫助他們樹立科學的世界觀。

為了更好地掌握這一重要概念,首先要突出細胞分裂的普遍性與必要性。教師可以選擇一些日常生活中的現象,如植物的生長、傷口的愈合或動物的繁殖,展示細胞分裂在其中的關鍵作用。[4]這不僅能夠引起學生的興趣,還能讓他們明白這一過程與日常生活的緊密聯系。例如,學生用顯微鏡觀察洋蔥根尖的細胞分裂,或者教師設計一個關于植物生長和細胞分裂的小型實驗,通過對比實驗觀察不同環境條件下植物的生長情況與細胞分裂的關系。接下來,教師可以引入更專業的內容,深入解析細胞分裂的兩大類別:有絲分裂和減數分裂。通過動態模型、數字化的三維顯微成像技術或虛擬實驗室軟件,學生能夠清晰地看到染色體、細胞骨架和分裂鞭毛等細胞結構在分裂過程中的角色。尤其是在解釋減數分裂時,強調其在遺傳多樣性中的作用,為后續的遺傳學單元做好鋪墊。例如,學生可以通過實際操作進行果蠅或其他生物的遺傳交叉實驗,觀察并分析實驗結果,從而更直觀地理解減數分裂在其中的關鍵作用。同時,還要培養學生的批判性思維。例如,教師可以引入一些實際案例,如討論關于細胞分裂異常與癌癥之間的關系,使學生能從生物學角度對健康和疾病有更深入的認識的時機。實踐內容如表1所示。

(二)構建完整框架,補充單元教學內容的結構性缺陷

完整框架可以確保學生得到一個逐漸深入、由淺入深的學習經驗,從而更系統地理解這一關鍵內容,是培養其生物學核心素養的基石。

首先,教師可以從生命觀念的角度出發,為學生展示細胞的基本結構和功能。使用圖示、模型和多媒體工具,突顯細胞如核、線粒體、溶酶體等的核心結構,確保學生理解細胞是生命的基礎單位。[5]進而介紹細胞周期的概念,細分其各階段,如間期、有絲分裂和無絲分裂,指導學生在科學思維的引導下,理解細胞的結構轉變與功能轉換。在此基礎上,教師可以融入科學探究的理念,設計實驗實踐活動。例如,可以設計洋蔥根尖細胞的觀察實驗。這一經典實驗能讓學生直觀地觀察到細胞分裂的各個階段,并對細胞的形態變化有直接的感受。這種實際操作不僅培養了學生的觀察能力和實驗技能,還加深了其對理論內容的理解。此外,為進一步突顯生命觀念與科學思維的交融,還可以將細胞分裂與基因、染色體、DNA復制等更高級的概念結合起來。[6]這種跨領域的知識融合可以使學生明白細胞分裂在生命增殖和遺傳中的核心地位,進一步培養其對生物學的興趣。為使學習更加貼近生活,教師可以補充和完善單元教學內容的結構性缺陷。在此框架下,一個具體的教學案例,如“玉米種子的神奇之旅——揭秘植物如何通過細胞分裂迅速生長”,不僅能夠實際體現教學內容的完整性,還能幫助學生從實踐中理解和掌握關鍵的生物學概念。該實驗不僅展示了細胞分裂的過程,還讓學生親自觀察和記錄植物生長的各個階段。通過這樣的實踐活動,學生可以直觀地理解細胞如何通過分裂促進生物體的生長和發育。這種理解有助于他們更好地把握生命科學的基本概念,如細胞的結構和功能、細胞周期的階段等。此外,實驗中的觀察和數據記錄也能鍛煉學生的科學探究能力,培養他們的觀察精細度和數據分析能力。具體如表2所示。

表2 “玉米種子的神奇之旅——揭秘植物如何通過細胞分裂迅速生長”實踐活動

由此可見,植物的快速生長離不開細胞的積極分裂。通過對玉米種子生長的實際觀察,學生可以明顯地看到,從種子萌發到植株生長,每一步都伴隨著大量的細胞分裂。這種分裂不僅是數量的增加,還涉及細胞的分化和專化,從而形成不同的組織和器官,支撐植物的整體生長。

(三)創新評價方法,打破單元教學單一評價模式局限

傳統的筆試形式往往只能考查學生的記憶和再現能力,難以全面評估其綜合素養、實際操作能力和批判性思維。因此,重構評價體系,將生物學核心素養——生命觀念、科學思維、科學探究和責任擔當融入其中,變得至關重要。

在生命觀念的評價方面,評價應關注學生是否理解和欣賞生命的多樣性和連續性。傳統的書面測試可以包含一些案例分析題,讓學生探討不同類型細胞分裂的特點及它們對生物多樣性的貢獻。此外,教師可以要求學生撰寫一篇反思文章,描述細胞分裂如何體現生命的連續性,并討論這一過程對生物種群維持的重要性。在科學思維的評價方面,需評價學生在分析和解決生物學問題時所展現的批判性思考能力。學生可以被要求探究某種環境因素(如溫度、光照、化學物質的存在)對細胞分裂速率的影響。假設的例子可能是“高溫會加速植物細胞的分裂速率”。學生需要設計實驗來測試這一假設,如通過在不同溫度下觀察洋蔥根尖細胞的分裂。在評價中,重點關注學生如何根據實驗數據支持或反駁他們的假設,他們在實驗設計的合理性、數據收集和分析的準確性,以及他們在實驗報告中對實驗過程和結果的批判性評估。評價標準應涵蓋假設的合理性、實驗設計的科學性、數據分析的準確性及對實驗方法和結果的深入討論。在科學探究的評價方面,重點在于學生的實驗技能和探究精神,可以通過實驗操作考核、實驗設計和結果展示進行評價。[7]例如,設定的任務可能是觀察某種營養物質(如葡萄糖或氮素)對細胞分裂速率的影響。學生需設計實驗,如在含有不同濃度葡萄糖的培養基中培養細胞,然后觀察細胞分裂的情況。評價標準包括實驗設計的創新性和合理性、實驗操作的準確性和安全性、數據記錄的完整性和準確性,以及結果展示的清晰度和創造性。評價時,教師特別注意學生能否清楚地展示和解釋他們的發現,以及他們能否有效地溝通和展示他們的科學探究過程。在責任擔當的評價方面,教師需關注學生對生命的尊重和對生物環境的保護意識。學生可以參與一個關于細胞分裂異常和癌癥關系的社區宣傳項目,他們的任務可以包括收集相關信息,準備教育性材料(如傳單、海報、數字演示),并在社區中進行宣傳。在評價中,關注點在于學生對生物學知識的應用程度、材料準備的準確性和創造性,以及他們在實際宣傳活動中的表現。評價標準應涵蓋信息的科學性和準確性、宣傳材料的創造性和吸引力、交流和表達能力,以及學生展現的社會責任感和對公共健康議題的關注。重點評估學生如何將生物學知識應用于實際問題,并傳達給更廣泛的聽眾。

綜上所述,單元教學中的實驗實踐,不僅可以有效提升學生的觀察、分析和實驗能力,還能加深他們對細胞分裂過程的多維度理解。在七年級上冊“細胞通過分裂而增殖”單元中,通過實驗與理論相結合,不僅可以幫助學生建立完整的細胞分裂概念,還能幫助學生深入理解細胞分裂的機制,在未來的學習和生活中,能夠自主進行相關實驗操作,為生物科學知識的理解提供助力。