大概念視角下高中生物學“思辨課堂”教學實踐

隨著新課標的提出、新教材的改版，給高中生物學教學帶來了一系列的挑戰與發展機遇，從學科特點來看，生物學知識呈現出知識點多、零散的特點，若以大概念為“骨架”，實現知識點的串聯，為學生搭建知識點框架，讓學生更好地透過生物學現象，理解其背后原理，那到底如何有效地開展大概念教學呢？筆者研讀新課標后，希望找尋教學突破口，讓學生在大概念視角下逐步形成科學的世界觀與方法論。在教學實踐與理論學習中，筆者發現學生對討論、辯論非常感興趣，在此期間不少學生踴躍發言，大膽提問，這與“新課標要求”相契合，鑒于此，筆者嘗試開展“思辨課堂”，在提升學生個人能力的同時實現知識內化與遷移，營造良好的教學氛圍。為此，筆者以“細胞的基本結構”為例，闡述自己開展大概念視角下高中生物學“思辨課堂”的教學策略。

一、大概念視角下高中生物學“思辨課堂”教學意義

新課標教育改革背景下，高中生物學教學面臨傳統應試教育模式向培養學生核心素養方向轉型的重大挑戰，其中“思辨性”教育作為一種新的教學理念，打破“重結果、輕過程”，教師為主導、學生被動學習的教學困境，尤其是在大概念視角下高中生物學“思辨課堂”的教育意義更加凸顯。

高中生物學教學中，大概念教學可以解釋為利用大概念（原理），以指向生物學學科核心知識的學科大概念為核心，將學科核心內容與現實世界相關聯。這種教學方式有助于學生主動構建生物學大概念知識體系，關注學生學什么和怎么學的問題。

在高中生物學“思辨課堂”中大概念教學起到了關鍵性的作用，“思辨課堂”強調培養學生的評判性思維、創新能力以及解決問題的能力，而大概念教學正好為其提供強有力的支持。通過大概念教學，學生可以深入地理解生物學知識，形成系統的體系，并在現實生活中加以應用，“思辨課堂”的開展促進大概念教學的實施，讓學生在思辨中不斷地加深對大概念的理解與掌握。

二、大概念視角下高中生物學“思辨課堂”教學策略

在此次討論中，筆者選擇了人教版高中必修1第三章“細胞的基本結構”，遵循大概念流程，如圖1所示。“細胞的基本結構”是人教版高中生物學教材2024年版第三章，本章節是第二章“組成細胞的分子”內容的延伸也為第四章“細胞的物質輸入和輸出”做鋪墊，實現前期知識的儲備。

本節課授課對象是具有一定生物學知識基礎的高一學生。學生在高中階段已通過顯微鏡觀察過動物和植物細胞，初步學習了葉綠體、細胞核等內容。相對來說，學生已經具備了一定的觀察和認知能力，但整體來看，學生對細胞相關知識的了解并不深入，未能形成系統的知識框架，需要教師在后續教學中調動學生的學習積極性，加深學生對細胞結構與功能的理解。

生物學作為揭示世界潛在規律的學科，需要學生具備獨特的生物學思維，以高中生物學必修一為例，提煉出兩大核心概念即“細胞是生物體結構與生命活動的基本單位”和“細胞作為生物體基本單位和細胞生存需要能量與營養并通過分裂增殖”。教師需要引導學生從細胞的視角理解細胞結構與功能的同一性，并在此基礎上探索細胞物質運輸代謝等一系列的生命活動，揭示細胞生命歷程的發展。必修1中全文圍繞“細胞是基本的生命系統”展開，其具體單元概念圖，如圖2所示。聚焦大概念視角下，以第三章“細胞的基本結構”為主題進行教學設計，旨在培養學生的科學思維、探究能力以及社會責任意識，為后續生物學學習奠定基礎。

（一）緊抓時機，互動交流，發散思維

在學習中緊抓時機制造認知沖突是非常重要的，認知沖突一般是作為新人在接觸新經濟或新觀點時與原有思維模式產生某種矛盾，適用到學科教學中可以作為非常有利的教育契機，教師需要敏銳捕捉時機，設計系列教學活動，讓現有知識體系與新信息產生思維碰撞，激發學生的求知欲與探索精神。教師緊抓時機，激發認知沖突后開展互動交流，深化認知沖突，在教師的指導下，學生展開小組討論，充分分享各自的觀點與對話題的理解，在互動交流中讓學生聽到不同的聲音，拓寬視野，使學生在深入理解和思考中發現自身認知缺陷。在與他人觀點碰撞和融合中加深對問題的理解，推動認知沖突的解決，并由此形成新的認知互動交流，從而提升學生的思維能力、溝通能力與團結合作能力。

以第三章“細胞的基本結構”中第一節“細胞膜的結構和功能”為例，提煉出本節課的教學目標與教學沖突，如表1所示。

在本節課教學中，學生需要理解細胞膜的概念及其在細胞中的作用。教師組織學生使用光學顯微鏡與電子顯微鏡觀察細胞膜結構上的差異。在教學中教師可以采用“提出問題，溫習基礎知識”的方式，向學生展示打破雞蛋的圖片，讓學生從中聯想細胞結構。學生發散思維，提到“在打破雞蛋的圖片中，卵黃膜就像是細胞膜”。

教師：你們可以說說細胞膜是什么嗎？它有什么作用？在光學顯微鏡下，我們能看到細胞膜的結構嗎？

在一系列的問題中，學生大膽猜測，提出自己的看法，有的學生回答能看到，有的學生回答看不到，回答能看到的學生認為，在日常生活中，我們可以看到卵黃膜存在，相應地在光學顯微鏡下也可以觀察到細胞膜；回答看不到的學生則認為細胞膜很薄，只能在電子顯微鏡下才能觀察到。

圍繞問題，提出看法，闡述理由，證明猜測，于是教師帶領學生就此問題展開討論：我們所使用的光學顯微鏡，其放大倍數為1000～1500倍左右，在這樣的放大倍數下，我們只能分辨出細胞與邊界的界限，但無法觀察到細胞膜內的具體結構，因為細胞膜非常薄，需要使用更高的放大倍數才能看到。

學生提出疑問，那究竟放大多少倍才能看到呢？于是教師向學生展示了在40萬倍電子顯微鏡下觀察到的細胞膜的結構，電子顯微鏡放大倍數遠高于光學顯微鏡，因此可以看到更多細胞的細節。

教師向學生展示光學顯微鏡下臺盼藍染色后的細胞圖和電子顯微鏡下細胞膜40萬倍的電鏡照片，在對比中，引發學生思考。教師：請同學們觀察這兩幅圖（見圖3），并思考，這兩幅圖有哪些不同呢？

以圖片的方式直觀呈現，學生在光學顯微鏡下只能看到細胞的輪廓，在電子顯微鏡下可以清晰地看到細胞膜的結構。教師提出：結合這兩幅圖片，大家認為我們可以使用哪種顯微鏡才能觀察到細胞膜的結構呢？此時，學生一致回答：電子顯微鏡。在此過程中實現了認知沖突，打破了學生的常規理解，學生在探究中明白了光學顯微鏡和電子顯微鏡在觀察細胞膜結構中的差異。

（二）創設情境，開展探究，激發思考

在高中生物學教學中引入大概念，構建“思辨課堂”，教師需要圍繞主題創設與學生實際生活相關聯的教學情境，情境的創設連接著學生日常經驗與生物學知識，有效地激發學生的學習興趣，讓學生可以順暢地理解新舊知識之間的聯系，構建完整的知識體系。實驗探究活動作為“思辨課堂”中不可缺少的環節，其涵蓋了動手實驗、觀察記錄、數據分析等。

同樣以第1節“細胞膜的結構和功能”為例，在探索中，筆者讓學生思考，當病毒入侵人體細胞時，哪個細胞結構可以對其進行識別？以學生熟悉的情境導入，回顧所學知識，讓學生了解細胞膜是否可以識別病毒。并由此過渡到，細胞膜可以識別病毒，這體現了我們所學習的細胞膜具有信息交流功能。那除此之外，細胞膜還有什么其他功能呢？教師向學生展示了原始海洋景觀圖，讓學生從進化的角度理解細胞膜是如何保護自己不受外界侵害的，讓學生思考并提出細胞膜是將細胞與外界環境分隔開，起到保護作用。那細胞膜還有哪些功能呢？教師展示出臺盼藍染色后的圖片（圖略）。

教師：同學們，在這張圖片上，你們觀察到什么現象呢？

學生：左半邊的細胞被染色，右半邊細胞沒有被染色。

教師：同學們觀察得非常仔細，這一現象體現了細胞膜的什么功能呢？

教師組織學生展開討論，并發表自己的看法：左邊被染色屬于死細胞，其細胞膜失去控制作用，反觀，右半邊沒有被染色的細胞是活細胞，具有控制外界物質進出的作用。教師：細胞膜的控制作用是絕對的還是相對的？你們能否舉出例子證明自己的觀點？學生認為并非絕對的，因為某些對人體有害的物質也會進入體內，如細菌、病毒等，由此回到“細胞膜為什么可以識別病毒”，讓學生明確細胞膜可以進行細胞間的信息交流，識別外來物質。

（三）突破核心，深入思辨，促進生長

在生物學知識體系中，核心概念占有重要地位，能夠引導學生理解和掌握描繪本章節學科知識以及技能。對于學生來說，掌握核心概念意味著抓住本節課的學習重點，增加系統的學習和了解，為后續學習奠定基礎。

以第三章中“細胞器的結構和功能”為例，教師對其進行梳理，如圖4所示。

教師以“白細胞吞噬細菌”為例，向學生介紹細胞器及其結構和功能，以此來復習細胞器相關知識，讓學生理解其是如何協同工作完成復雜的生命活動，以問答的方式組織學生回顧關鍵細胞器的結構和功能。

教師：核糖體的結構、功能以及分布范圍是什么？

學生1：核糖體為無膜細胞器，有的以游離的形式分布在細胞質中，有的附著在內質網上，其主要功能是合成蛋白質，真核生物與原核生物共有的細胞器。

教師：核糖體作為蛋白質合成的關鍵場所，那么脂質的合成又與哪種細胞器有關呢？

學生2：內質網，其中粗面內質網為蛋白質合成、加工的重要場所，滑面內質網是脂質合成場所。

教師：白細胞吞噬細菌過程屬于胞吞過程，需要消耗能量，這就需要“動力工廠”參與，請問“動力工廠”是什么？并且吞噬后的細菌會被什么物質消化？

學生3：“動力工廠”是線粒體，吞噬后的細菌會被溶酶體消化。

教師：溶酶體中水解酶需要在核糖體上合成，并在內質網與高爾基體上加工，為此，參與的細胞器應當有什么？

學生：核糖體、內質網和高爾基體。老師，所有的蛋白質加工都要經過高爾基體嗎？

教師根據學生提出的問題，引導學生思考，并非所有的蛋白質都要經過高爾基體加工，只有分泌蛋白與膜蛋白在合成后進入內質網進行初加工，再轉運到高爾基體進行進一步加工和分泌。而胞內蛋白則不需要經過高爾基體加工。

教師帶領學生總結，并由學生獨立完成白細胞吞噬細菌的過程模型，并進行成果展示和總結。教師：在同學們的模型中，我看到了很多很好的想法，那水解酶是胞內蛋白質還是胞內蛋白呢？兩者的合成場所是否有區別？核糖體合成的產物又是什么呢？教師通過提出一連串問題引導學生思考，并在第一次模型的基礎上進行優化和修正。

學生思考上述細胞器在細胞中是固定的還是游蕩的，若不是固定，那與細胞中哪個結構有關呢？學生在討論后給出答案，細胞器并非在細胞中自由游蕩，而是通過與細胞骨架相互作用保持在特定位置，如線粒體分布在細胞質中、溶酶體可能分布在細胞質的不同區域……結合此特性，進行第二次調整模型。

為了有效地幫助學生理解和掌握核心概念，教師可以采用多元化的教學方法，創設真實情境，加深學生對概念的認識。教師還可以通過實驗方式開展概念教學，讓學生在實踐中親身體驗和感受，以此加深學生對概念的理解。在突破核心概念的過程中，問題驅動是一種非常有效的學習方式，是通過提出具有挑戰性或啟發性的問題，引導學生深入思考，激發學生的求知欲，問題驅動為學生深度學習指明了新的方向。

（作者單位：江蘇省建湖高級中學）

編輯：趙文靜

作者簡介：呂玲（1987—），女，漢族，江蘇建湖人，本科，中學一級，研究方向：高中生物學課堂中引導學生思辨性學習。