聚焦生物学重要概念的创客教学尝试

鲁元华

摘要：创客教学是以STEAM活动为载体，引导学生在问题或项目的驱动下，努力排除学习障碍，运用多学科知识创造性地解决真实情境中的问题，从而有效培养学生的创新能力和实践能力的教学模式。本文以“细胞核的结构和功能”为例，通过模型构建与概念形成的过程开展创客教学，引导学生围绕具有挑战性的学习主题进行深度学习，逐步建构“细胞各部分结构既分工又合作，共同执行细胞的各项生命活动”的重要概念。

关键词：生物学重要概念 创客教学 深度学习

新课标在“基本理念”和“学科核心素养水平划分”中，对学生的创新能力和实践能力均提出了多层次的要求。生物学教学应重视学生积极动手和动脑的实践过程，在进行探究性学习活动或工程学任务过程中，实现对生物学概念的理解和应用，从而培养学生的创新能力，以及通过科学实践解决生活中实际问题的能力。因此，基于真实情境的驱动，课堂教学可以设计具有挑战性的学习活动，并侧重于创新能力和高阶思维能力的培养，促进学生重要概念的生成、完善、深化与应用，有效地激发学生进行深度思考和学习，提升学生生物学学科核心素养。

一、利用真实情境的问题解决展开创客教学

创客教学基于真实情境的驱动，强调学习者的积极参与和体验，是一种融合科学、技术、工程、艺术和数学等多学科的跨学科教学实践活动。相对于传统的认知性学习，本节课旨在通过感官情境和问题情境逐步展开创客教学，引导学生不断地进行深度学习。

课前，教师利用创客社团课的活动，引导学生自主学习相关内容，初步构建相关小概念。同时，利用预习微课引导学生收集大量资料，使学生更加深入地了解细胞核的相关知识，为模型构建打下坚实的理论基础。借助3DOne云平台和网络资源，引导学生在交流讨论中明确活动方案，逐步学会利用3DOne软件绘制相关模型，并尝试使用3D打印机构建相关模型。在整个模型建构中，需要调动学生多角度、多维度、系统性和综合性的知识与能力，需要给予每个小组必要的指导和帮助，引导学生在学中做、做中学，将新知识与原有认知结构中的相关概念建立逻辑联系，通过对各个小概念的理解，逐步形成“遗传信息主要储存在细胞核中”“细胞各部分结构之间相互联系、协调一致”的次位概念。以此奠定本节重要概念的基础，在各级概念的融合过程中，逐步形成新的概念体系。

二、利用小组合作的探究过程深化创客教学

在创客教学过程中，如何设计具有挑战性的学习任务和具有启发性的问题串，如何引导学生在模型建构和问题解决的过程中实现概念的形成、内化和应用，是展开深度教学、引发学生深度思辨的关键。因此，基于概念的层级和逻辑关系，笔者主要从以下两个方面厘清思路：

（一）基于概念结构强化基础

在课堂教学中，通过小组合作展示细胞核和染色体等结构的3D模型，教师引导学生在交流分享中真实地感受细胞核的结构组成，将学生的实践体验和教学内容进行有机结合，使概念生成情境化、直观化。借助问题回答和模型展示，教师逐步引导学生分析出碱基对的排列顺序中蕴藏着遗传信息，染色体结构有利于遗传物质的平均分配，染色质形态有利于遗传信息的复制和表达，使学生从生命物质观角度理解细胞核是遗传信息库，从结构和功能观理解染色质和染色体相互转化的意义。在交流和分析中，学生逐步概括出细胞核的相关结构，摸清科学探究的基本思路和方法，在潜移默化中培养科学思维和科学探究能力。

（二）基于概念衔接深化理解

在小组交流的基础上，教师利用问题串层层递进激发学生的深度思考与讨论，并对已有的3D打印模型进行评价，引发学生更深层次的思考，为后续的模型重构奠定理论基础。在感性认识和理性认识的转化过程中，培养学生的科学思维和实践能力，加深学生对细胞核结构的理解。

基于模型和资料分析，教师引导学生有逻辑性地归纳出细胞核的结构特点，并自然过渡到细胞核功能的分析上，实现概念之间的衔接。通过对课本资料分析的顺序调整和生物学事实的分析，引导学生从遗传和代谢两个方面概括出“细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心”这一概念。在模型展示中，学生直观地感受到核膜将遗传信息与系统的其他环境分开，从而使遗传信息的功能执行有相对独立的环境，促进了学生从生命的系统观理解细胞核是细胞系统的一部分，帮助学生建立结构与功能相适应的生命观念。在小组交流中，教师对学生的模型作品进行肯定和表扬，同时利用3D模型和概念图归纳出生命活动的基本规律，师生进而共同总结本节内容的核心要素，使学生对相关知识产生整体印象，完善本节内容的概念体系。

三、利用单元知识的重构过程延伸创客教学

本节内容是在学习了细胞膜和细胞器相关知识的基础上展开的，既完善了对细胞结构的认识，也为遗传规律和细胞生命历程的学习奠定基础，起着承上启下的重要作用。在课堂的结尾，教师鼓励学生在后续的社团课中继续保持探究的热情，尝试利用3D打印技术构建整个细胞的物理模型。同时，教师需引导学生结合探究过程，厘清并形成单元概念体系，构建单元概念的思维导图，直观地呈现各级概念间的关联性，从而形成“细胞各部分结构既分工又合作，共同执行细胞的各项生命活动”的重要概念。借助人工膜材料在疾病治疗方面的应用、脂质体作为药物载体的应用、利用废旧物品制作生物膜模型等内容，教师有意识地利用生物学重要概念培养学生的社会责任。

创客教学不仅实现了创客文化与教学内容的有机融合，也激发了学生的学习兴趣。教师引导学生利用数字化的教学工具和所学知识进行创作活动，回归到教学原本的目的，即指导生活、提高生活质量;并且通过实践活动培养学生跨学科处理问题的能力、创新的能力以及与他人合作互动的能力，是一种全新的素质教育方式。借助直观的活动体验，有效帮助学生实现概念的生成、内化和应用，有助于切实落实生物学学科核心素养，潜移默化地培养学生的必备品格和关键能力。

聚焦生物学重要概念的创客教学尝试2022年5月中第14期（总第114期）四、反思与总结

教学目标和教学程序的制定是教学设计的重要环节，本节课基于深度学习理论，聚焦生物学重要概念，适当调整教学目标和教学程序，借助预习微课和3D打印技术提供必要的教学资源，逐步开展创客教学。在优化教学资料实用性的基础上，引导学生小组合作学习、自主构建细胞核结构等相关模型，利用模型的构建过程将本节教学内容串联起来，引导学生主动发现、理解并建构本节核心概念，从而增强创课教学的可实施性。在学生利用3D打印技术进行模型建构的过程中，教师利用学校已有资源和设备，适当提供学习资源和平台，借助云平台和创客社团的指导，挖掘学生合作学习的潛力，培养学生的创新实践能力。在小组汇报模型成果时，教师需适当提示和提问，这样有助于学生进行深入的思考、分析、总结与完善，加深学生对核心概念的内化、深化和应用，从而提高创客教学的实效性。考虑到单元学习的整体性和3D打印技术的应用，教师鼓励学生继续利用3D打印技术对细胞整体结构进行研究和建模，让学生在连续性、生成性的学习过程中逐步形成重要概念，并通过探究活动加深对重要概念的理解和应用，促进生物学核心素养的提升。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2017：2，7476.

[2]赵春海.小学科学课程实施创客教育探微[J].教育科学论坛，2017（29）：6163.

责任编辑：黄大灿C676E7EA-DF48-46B3-ADBA-CD51E9392430