基于生物学核心素养的课堂教学体验

周晓强

文件编号： 1003 - 7586（2016）11 - 0041 - 03

修订的高中生物课程标准基本理念是：提高生物学素养、课程内容少而精、教学过程重实践、学业评价促发展，其中最突出的变化之一是将原有的三维教学目标调整为生物学核心素养。“核心素养”指学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，突出强调个人修养、社会关爱、家国情怀，更加注重自主发展、合作参与、创新实践。就生物学科而言，核心素养的内容包括生命观念、理性思维、科学探究和社会责任。生物学核心素养是学生后天学习的成果，是公民基本素养的重要组成部分。生物学核心素养关注的是学生获得的持久能力和品格，是学生终身受益的学习成果。

北师大肖川教授认为：“从学科角度讲，要为素养而教，学科及其教学是为学生素养服务的，而不是为学科而教，把教学局限于狭隘的学科本位中，过分的注重本学科的知识与内容，任务和要求，这样讲十分不利于培养视野开阔、才思敏捷并具有丰富文化素养和哲学气质的人才。”生物学科的教学不仅仅是为了获得生物的若干知识、技能和能力，而是要同时指向人的精神、思想情感、思维方式、生活方式和价值观的生成和提升。生物学核心素养的形成不是自然形成的，而是以生物知识为载体，通过具有针对性的有效课堂教学逐步培育的。下面结合教学实践，谈谈对生物学核心素养的尝试与一些思考。

1 在课堂教学中渗透生命观念

“生命观念”是指对观察到的生命现象及相互关系或特性进行解释后的抽象，是经过实证后的想法或观点，是能够理解或解释相关事件和现象的品格和能力。学生应该在较好地理解生物学概念的基础上形成生命观念，如结构与功能观、进化与适应观、稳态与平衡观、物质与能量观等。学习后，学生要能够用生命观念认识生物的多样性和统一性，形成科学的自然观和世界观，指导探究生命活动规律，解决实际问题。

如在学习细胞的结构与功能知识时，通过学习细胞膜的结构（磷脂双分子层构成基本骨架，蛋白质分子分布于其中，而磷脂分子与大多数蛋白质分子是可以运动的），从而理解细胞膜的结构特点是具有流动性，细胞膜的这种结构决定了细胞膜的功能：保持细胞内部环境的稳定、控制物质进出细胞、完成细胞之间的信息交流。生物体的功能与结构密切相关，如叶绿体是光合作用的场所，与光合作用有关的色素分布在类囊体膜上，与光合作用有关的酶分布在类囊体薄膜上与叶绿体基质中，这些事例说明生物体的结构决定功能，结构与功能相适应。这种结构与功能观体现在分子、细胞器、细胞、组织、器官以及生态系统等不同层面上，教师要在教学过程中适时渗透结构决定功能、结构与功能相适应的生命观念。

在课堂教学中渗透生命观念，不能仅仅立足于理解生物知识，要促使学生形成一种思维习惯，并能在今后生物学的学习与研究中加以应用。

2 在教学中注意思维方式的训练

“理性思维”是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。学生应该在学习过程中逐步发展理性思维，如能够基于生物学事实和证据运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等方法，探讨、阐释生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题。

如在DNA分子结构学习中，教师可以培养学生模型与建模的能力。教师在教学中通常利用动画来代替模型制作，即利用动画展示：脱氧核苷酸的结构；脱氧核苷酸相互连接形成脱氧核苷酸链；两条脱氧核苷酸链组成双螺旋结构；然后，教师布置相关填空与练习。在这个过程中，学生成为了观众，而不是操作者与体验者。类似的还有“减数分裂过程的模型建构”，也会出现类似的教学方法。在生物学教学中，如果能在教师的引导下，让学生在一定的情境中通过自己动手，建构相关模型来学习生物学知识，将会有效训练学生的思维方式。在“DNA分子结构模型构建”教学中，笔者先用不同颜色的硬纸板制成相应的“部件”：脱氧核糖、磷酸、4种碱基、磷酸二酯键、氢键等，并提供订书机，然后按下列步骤制作模型：（1） 每人制作一个脱氧核苷酸，将各“部件”用订书钉连接起来；（2） 4个学生作为一个小组，将自己制作的脱氧核苷酸连接在一起形成脱氧核苷酸链；（3） 2个小组的学生将两条链结合形成双链结构；（4） 将双链拧成双螺旋结构。学生构建模型的过程中，不仅能够感受到DNA结构中各种组成成分的关系，直观感受DNA分子结构，还能培养动手、独立思考的能力。个人制作让学生学会独立，小组合作培养学生的合作意识。更重要的是在模型构建教学活动中，以学生为主体，让学生主动去探索、交流和学习，在掌握了模型构建的方法的同时，也锻炼了学生的理性思维。

在注重培养学生用实证、建模、逻辑、推理和论证进行思维能力的同时，也要注重培养学生批判精神和质疑能力及培养学生独立、个性、新颖的思维和想象能力。通过多种方法来培养学生的思维能力，学生在学校学习的知识是有限的，但思维能力的培养可以使学生获益终身。生命具有开放性，课堂具有生成性，人的思维也应该具有开放性和生成性的特点，这是人的能力不断发展的内在机制。思维一旦模式化、格式化，就不可能创新，能力的发展也就停止了。

3 在教学中注重科学探究能力培养

“科学探究”是指能够发现现实世界中的生物学问题，针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及结果交流与讨论的能力。在教学中训练思维方式和培养科学探究能力有时是可以合二为一的。探究的过程就是在理性思维驱动下完成，一般遵循一定的科学程序，即“提出问题→猜想与假设→设计实验→进行实验→分析与论证→得出结论”，若论证错误，则需要重新“猜想与假设”。

如在DNA分子双螺旋结构模型学习之后，教师提出“DNA是如何复制的”这样一个原生态的问题。在“DNA如何复制”的真相知道之前，对于DNA的复制方式有三种猜测：全保留复制、半保留复制或分散复制（图1）。教学中，笔者指导学生用假说-演绎法学习“DNA的复制方式”：首先介绍密度梯度离心方法和同位素示踪法的相关知识，即在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N—DNA（轻带），在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA均为15N-DNA（重带）；然后假设DNA复制的方式是半保留复制（也可以是假设全保留复制和分散复制，只是最后的演绎的结果与实际结果不符），用半保留复制的方式“演绎”亲代大肠杆菌（15N-DNA）转移到含14N的培养基上，连续繁殖一代和两代后将DNA离心的结果与实际结果作比较（图2）。

三种复制情况演绎推理的结果情况如下：如果是全保留复制，第一次复制后，一个DNA只含有15N，另一个只含有14N，结果应该是DNA分子一半在轻带，一半在重带位置；如果是半保留复制，子代每个DNA分子中既有一条链含有15N，另一条链含有14N，结果DNA分子全部在中带位置；如果是分散复制，子代每个DNA分子中既有15N也有14N，结果在中带位置。为了区别半保留复制与分散复制，还进一步实验，将Ⅰ代的DNA在14N中再复制一次得到Ⅱ代，则2个DNA全只含有14N，2个DNA分子既含有15N也含有14N，结果一半在中带、一半在轻带，这是半保留复制。如果每个DNA分子中既有15N也有14N，并且比Ⅰ代中的14N更多一些，结果DNA分子全在中带偏上的位置，应该是分散复制。教科书中介绍了半保留复制实验，但那是验证实验，没有还原科学发现的本真过程。通过这种探究式学习，不仅让学生应用了假说—演绎的方法，还培养了学生科学探究能力。

4 在教学中培养学生的社会责任感

“社会责任”是指基于生物学的认识，参与个人与社会事务的讨论，作出理性解释和判断，尝试解决生产生活中的生物学问题的担当和能力。学生应能够以造福人类的态度和价值观，关注涉及生物学的社会议题，参与讨论并作出理性解释，辨别迷信和伪科学；形成生态意识，参与环境保护实践；主动向他人宣传健康生活和关爱生命等相关知识；结合本地资源开展科学实践，尝试解决现实生活中与生物学相关的问题。

在转基因食品安全性的知识时，笔者采用翻转课堂的形式进行案例教学，首先通过“案例呈现”将发生在1994年的“巴西坚果与转基因大豆”事件课前让学生阅读，并提出相关问题：为什么要向大豆中转入巴西坚果中编码蛋白质2Salbumin的基因？如何确定转基因大豆的安全性？如何处理不安全的转基因食品？……教师引导学生针对问题掌握知识、查找资料、搜集文献，并且要求学生从大豆种植者、科学家、政府官员、消费者、媒体等角度出发发表自己的观点。课堂上的主要时间交给学生，通过角色扮演，让他们用搜集到的资料进行讨论或辩论，教师将转基因大豆的背景、转基因食品涉及的主要安全问题、转基因食品安全评价的内容和原则、管理策略等知识点融入案例教学中，并对学生在讨论中出现的分歧和疑问进行详细的说明，阐明自己的观点，完成教学实施过程。进而引导学生认识到：转基因植物的安全管理和生物技术育种技术体系具有自我检查和自我调控的能力，能有效地保障转基因食品的食用安全。最后教师要求学生进一步提出完善转基因食品安全评价技术、标准体系及管理制度的一些建议。这种教学过程将理论知识与社会实际结合在一起，引导学生用科学的态度参与到社会热点话题和公众事务的讨论中，使学生在学习知识的同时，通过角色扮演让学生亲自体验到自己的社会责任。

此外，教师在生物课堂上要根据相关生物学知识找准着力点，因势利导渗透相关社会责任教育，去培养学生的社会责任感。如教授癌细胞知识时，教师要强调如何养成良好的习惯去避免细胞的癌变，并将这种健康的理念实践和传播出去；在教授免疫知识时，要强调如何提高自身免疫及远离艾滋，但人们对待艾滋病人要与一般病人一样，要关爱他们，不能歧视他们。

总之，生物课堂在向学生传授知识的同时，更应该以生物知识为载体，采用合适的教学方法培养学生的核心素养。目前只是一些尝试，今后在这方面的研究会逐步深入，最终将核心素养融入常规教学之中。

参考文献：

林崇德.21世纪学生发展核心素养研究[M].北京：北京师范大学出版社.2016.