基于因果型主线式情境的生物学教学

杨慧敏 邵向英 蒋可馨 吴立清 徐忠东

摘 要 以“细胞的能量‘货币ATP”为例，深度挖掘情境与知识点之间的关系，引导学生围绕因果情境主线进行学习，在发展学生科学思维与科学探究核心素养的同时，为生物学教师教学提供参考。

关键词 因果型主线式情境教学 核心素养 ATP

中图分类号 Ｇ633. 91 文献标志码 B

《普通高中生物学课程标准（2017 版 2020 修订版）》中指出要利用情境教学培养学生的核心素养。即学生通过在情境中解决实际问题，从而形成正确的价值观念、关键能力与必备品格。然而在之前的传统情境课堂中，教师大多都只将情境应用在导课环节，未能充分挖掘情境的作用；或在课堂中创设出不同的情境，情境之间呈现关联性不大的现象；造成了情境之间缺乏整体性与关联性，学生难以通过创设的情境形成清晰的知识脉络，严重降低了学习的有效性。而主线式情境教学在继承了传统情境教学优点的基础上，弥补了其不足。主线式情境教学以情境为主线，知识为暗线，随着情境主线的发展，逐步推进课堂教学，使情境主线与知识主线融合，在情境中落实生物学核心素养。主线式情境教学又可被分为“分析型主线式情境教学”“任务型主线式情境教学”“冲突型主线式情境教学”“因果型主线式情境教学”以及“支架型主线式情境教学”。本文选择因果型主线式情境教学加以阐述。

1 因果型主线式情境教学

因果型主线式情境教学是主线式情境教学的一种类型，是指教师在达成课程目标、突破教学重难点的基础上，创设多个与教学内容相关的、来自相同背景的情境，于情境中理清其与教学内容之间存在的因果关系。引导学生根据情境主线展开学习，由结果探究原因或由原因推測结果，激发学生的学习兴趣，产生探究欲望。由此，学生能够在因果情境主线中完成知识体系的构建与生物学核心素养的落实。

2 因果型主线式情境教学与学科核心素养的关系

主线式情境是生物学知识建构与应用的载体，也是落实核心素养的重要途径。生物学学科核心素养间存在着紧密联系，即：科学思维是形成生命观念的重要途径，是形成科学探究的前提，亦是科学探究的内在本质；科学探究是科学思维的外在表现；而社会责任是依托于前三者的基础上形成的，对观念、思维等的形成具有重要的意义。而因果型主线式情境教学作为能够有效促进科学思维与科学探究发展、落实学科核心素养的教学形式，受到教育教学的关注。

因果型主线式情境教学存在两种不同的教学模式，一种是在导课时将原因直接呈现，引导学生由原因推理可能出现的结果；另一种是将结果先给出，引导学生根据结果逆向推理出造成此结果可能的原因。无论是哪一种方式，都能使学生的推理能力获得强化与发展。因此可知，因果型主线式情境对学生的逻辑推理能力的提升有很好的促进作用，于此同时，也促进了学生归纳、分析、概括、探究等方面能力的提升。

3 因果型主线式情境教学的设计思路

因果型主线式情境教学的设计需要教师首先选择与教学内容相关联的情境资料，梳理其与教学内容之间的内在关系，深度挖掘与发现情境资料与知识点之间的因果关系，将教学内容与教学资源充分整合，以具有创新性的、逻辑性的情境展现出来。

因果型主线式情境教学由原因或结果出发，具有一条源于相同背景的资料组成的情境主线，还有一条由探究学习所得知识串联的知识主线。情境主线可以拆解为几个具有关联性、递进性的子情境；通过在子情境中设置问题串和探究活动，使学生在活动中解决问题，获取知识；从而形成知识主线。如图1所示。

根据上述教学环节，以高中生物学“细胞的能量‘货币ATP”教学为例，阐述与讨论因果型主线式情境教学的具体实施过程。

3.1 选择适宜资料，设置情境主线

情境资料应与所授课内容密切相关且具有新颖性，不能脱离学生的实际生活。情境主线可以是一个生活的情境、一个故事或是一首我们熟知的古诗文。但是它们所共有的特征是在课程的开始就将结果或者原因呈现出来，引导学生“由果探因”或“由因索果”。

在“细胞的能量‘货币ATP”教学过程中，教学内容主要包括ATP的结构与功能、ATP与ADP之间的转化以及ATP的应用三个部分。课堂开始，教师紧扣章节题目，直接呈现结果—ATP是细胞的能量货币，通过提出问题“为什么称ATP是细胞的能量货币？”，从而激发学生的学习兴趣，由此开始了对ATP的结构、功能及其应用的探究，这也就确定了情境的主线，即探索ATP作为细胞的能量货币的原因。

3.2 分解情境主线，层层深入探究

根据选定的情境主线可以将其划分为多个来自相同背景的子情境，在子情境中深度挖掘情境内容和所要学习内容之间的因果联系，以“情境-任务-活动”的形式引导学生进行推理，有助于发展学生分析、综合、推理、建模等思维品质，进而落实学生的学科核心素养。

在情境主线“ATP是细胞的能量货币的原因”的探索中，以“情境-问题-活动”的探究学习形式，创设基于相同背景的5个子情境——展示关于萤火虫发光过程的小资料。随后，伴随问题的驱动，活动的开展，归纳总结所得知识，建立知识体系。在此过程中，子情境与知识紧密联系，学生随着子情境的呈现，完成ATP结构与功能的建构、ATP与ADP能量传递与转化的学习，建构结构与功能观、物质与能量观。整体思路如图2所示。

3.3 设置相关问题，驱动学生学习

子情境与教学内容之间有着紧密的关联以及蕴含着所要获取的知识，通过在子情境中设置不同的问题可以驱动学生的学习，同时设置过程中应注意问题的层次性。主线式情境教学作为结构化知识构建的重要途径，一系列的问题能够实现思维的不断深入，也能够起到串联情境的作用，引导学生在情境中完成知识的获取，知识体系的建构以及原因的探究与挖掘，对提升学生归纳、质疑、批判等思维品质具有重要意义。

在推理ATP与ADP之间的关系时，通过设置问题：ATP的哪些结构特点能够支撑其成为直接的能源物质？ATP水解与合成的过程具有什么特点？推测ATP 的来源可能来自于哪儿？引导学生自主归纳ATP的结构模型，建构ATP与ADP转化的概念模型。培养了学生归纳与概括、推理与质疑的科学思维品质，也形成了结构与功能观和物质与能量观。

3.4 设计不同活动，活动中获取新知

开展一定的活动有利于学生活跃思维，提升探究能力。学生通过亲历活动也能在一定程度上增强其参与感；对知识进行理解记忆，减少了对知识进行死记硬背，也培养了学生的合作意识与团队意识。增强了学生分析、演绎、推理、建模等思维品质，探究能力的发展。

在探究实验“ATP能够为萤火虫的发光过程直接提供能量”中，需要学生根据探究流程自行设计一个探究实验方案，学生通过所学知识可以进行小组间的相互讨论，合作学习；师生可以进行评价修改，最终在活动中设计出实验方案，增强学生对ATP功能的认识，提升学生相应能力。

3.5 总结所得知识，形成知识体系

因果型主线式情境教学由原因或结果出发，最终落实到结果或原因的发现与学习。通过在情境中发现问题，解决问题，获取新知，逐步能够形成知识的主线与建构知识的体系。在达成教学目标的同时也着重培养了学生归纳与概括的思维能力，落实了生物学学科核心素养。

在探究ATP被称为细胞能量货币的原因的过程中，通过实验证明 ATP是为萤火虫提供能量的直接能源物质；通过ATP结构的学习，发现ATP能够直接供能的结构基础与原因；通过建构了ATP与ADP相互转化的概念模型，找到了生物体内ATP有限却能够源源不断提供能量的原因；通过主动运输的具体实例，认识到ATP为生命活动供能的一般机制。最后通过归纳整节课所学知识，能够解释与推理得出ATP作为细胞能量货币的原因。

4 结语

因果型主线式情境教学在具有主线式情境教学优势的同时，也在一定程度上促进了学生学科核心素养的发展。学生由事物的結果或者原因出发，通过情境进行学习的一步步的深入，最终推理出相对应的原因或结果。这一方式下的教学，在主要培养了逻辑推理能力的同时，也通过归纳、分析等科学思维方法达成了知识的获取与模型的建构、形成了结构与功能观、物质与能量观，发展了发现问题与解决问题的科学探究能力，在情境中落实了生物学学科的核心素养。

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［M］.北京：人民出版社，2017.

［2］ 李艳华. 巧设主线化情境，发展生物学核心素养［J］.生物学教学，2019，44 （12）：17-19.

［3］ 李艳华.高中生物教学中将情境主线化的策略研究［J］.中学生物教学，2019，35 （07）：76-78.

［4］ 王飞，郝雪，岳文果.生物学学科核心素养：从内涵认识到课堂实践［J］.现代基础教育研究，2020，37 （01）：204-209.