邢若虹 （中國教育科學研究院豐臺實驗學校 北京 100071）

義務教育《生物學課程標準》指出，為了給學生創(chuàng)造更好的學習條件，促進學生主動學習，更好地理解和掌握學習內容，提高學習效率，教師應積極開發(fā)和利用各種課程資源。在初中生物學“化石為進化提供直接證據(jù)”一節(jié)的教學設計中，筆者利用搜集的相關教學資源，設計一組學生樂于參與的學習活動，引領他們在鑒賞琥珀、模擬探究和構建概念模型等活動中，發(fā)展獨立思考和自主學習能力，取得了較好的教學效益。

1 學習需要分析

理性思維和探究學習是培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的重要方面，理性思維是基于論證和邏輯推理的科學思維方式，探究學習則是初中階段學生習得概念的重要途徑之一。

發(fā)展學生核心素養(yǎng)應以基礎知識為依托。在北京版生物學（8下）有關生物進化的章節(jié)中，“化石為進化提供直接證據(jù)”知識單元包括3個知識點：化石的概念內涵，地層中化石分布等，化石揭示的生物進化特征。實際上，本單元教學內容是圍繞著2個重要概念展開的，一是給化石概念下定義，二是闡明化石與生物進化的關系，按照奧蘇貝爾的認知學習分類，前者屬于概念學習，后者屬于命題學習（加涅稱為規(guī)則學習）。在化石概念的學習過程中，學生由觀察直觀的各類化石到揭示化石共同的本質特征，直至給化石下定義。顯然，在化石概念形成的同時，學生的思維也經(jīng)歷過審辨、比較、區(qū)分、歸納、概括和抽象等活動過程。在學習化石與生物進化關系規(guī)則的過程中，學生要以化石為證據(jù)，通過分析與綜合、抽象與概括的思維過程，揭示化石記錄的生物進化信息（基本論點），形成化石為生物進化提供直接證據(jù)的觀點。由此可見，本單元教學內容既是幫助學生習得生物進化的必備知識，也是培養(yǎng)學生理性思維的極佳素材。

2 學情分析

初二學生好奇心強、思維活躍、愛問好動，尤其樂于參與生物學探究學習和實驗活動。通過“生命起源”的教學活動，學生已知地球上的生命是原始地球條件下的非生命物質通過化學途徑進化而來。地球上的生物為什么多種多樣？學生已經(jīng)不滿足于“生物多樣性是其進化結果”這樣簡單而直白的答案，他們渴望知道生物進化的證據(jù)是什么？化石是生物進化最有說服力的直接證據(jù)，許多學生還記得兒時玩具中的恐龍，有的學生在小學階段曾參觀過自然博物館，對生物進化尚有模糊印象。因此，盡管學生對生物進化知識知之甚少，但對化石與生物進化問題卻有著濃厚興趣。

初二學生的思維發(fā)展正處于由形象思維向抽象思維過渡的階段，這是引領他們學會探究學習和發(fā)展理性思維的最佳時期。在教學過程中，教師只要重視為學生創(chuàng)設問題情境，提供必要的感性材料，引導學生學會審辨客觀事物，通過總結與歸納、分析與綜合、判斷與推理等思維過程，抽出學習對象共同的、本質的特征，形成概念并構建知識網(wǎng)絡，必將取得預期的教學效益。

但本校初二學生之間在認知水平、學習態(tài)度、學習習慣和方法等方面的差異也較大。基于對學生的學習需求、思維發(fā)展和學習行為的上述認識，筆者在設計“化石為進化提供直接證據(jù)”的學習活動時，注意從學生興趣和需求出發(fā)，搜集并合理整合教學資源，有序安排系列學習活動，以利于促進學生情感態(tài)度、探究學習和理性思維的發(fā)展。

3 學習目標表述

1）知識目標：鑒賞和識別化石標本、圖片和視頻資料，說出化石指稱的事物類別及其共同的關鍵特征；描述常見化石的形成條件及過程；給化石下定義。

2）能力目標：依據(jù)不同地質年代地層中化石特征，分析說明生物進化時間和趨勢；模擬挖掘白堊紀地層中的恐龍化石群，理解生物與環(huán)境共同進化的關系；分析始祖鳥化石體征，說明生物進化結果，以及相關生物之間的親緣關系；領悟化石是生物進化的直接證據(jù)，構建化石概念模型并作出解釋。

3）情感態(tài)度與價值觀目標：認同地球上生物與環(huán)境共同進化的觀點，領悟地球是人類和一切生物的家園,認識保護地球及生物多樣性是人類的責任。

4 教學過程設計

怎樣創(chuàng)設一個學生自主選擇和參與的學習情境？義務教育《生物學課程標準》指出，圍繞著生物學重要概念設計并組織教學活動，能有效地提高教學效益。本單元知識包括2個重要概念：一是“化石指保存在地層中古代生物的遺體、遺物和遺跡”，二是“化石為生物進化提供直接證據(jù)”。學生對化石感到陌生，對生物進化也不甚清楚。為了實現(xiàn)本單元的預期目標，筆者以精選的教學內容為依托，遵循從具體到抽象、由事實到本質的學生認知規(guī)律，參照自主性學習模式，設計的單元教學程序如圖1。

圖1 “化石為生物進化提供直接證據(jù)”的教學流程圖

4.1 鑒賞真假化石，喚起學習注意力 學生已知地球上生命起源的大體過程，因此，本節(jié)課可用問題導入：地球上生命誕生后是怎樣發(fā)展成為豐富多彩的生物界？這涉及到生物進化，地層中埋藏的古生物化石是生物進化最有說服力的證據(jù)。有關化石的教學，筆者先出示真蕨葉化石、魚骨化石，以及市面上出售的用松香包裹昆蟲制作的“琥珀化石”，讓學生鑒賞其中的真、假化石，以此激發(fā)他們的學習興趣和求知欲。

4.2 自主探索學習對象，明辨化石的關鍵特征鑒賞真、假化石的活動，促使學生急迫知道化石是什么？此時筆者提醒他們通過閱讀教材和小組討論等活動，先理清“化石”這個概念名稱（術語）所指稱的具體對象，以及化石分類的依據(jù)。然后，組織學生欣賞有關地層中化石分布的視頻課件或圖片，對化石獲得充分的感性認識，進而啟發(fā)他們思考并抽出各類化石共同的關鍵特征：1）化石保存在不同地質年代地層中；2）屬于古代生物的遺體、遺物和遺跡；3）絕大多數(shù)呈固定的石化狀態(tài)。在辨析化石特征的同時，學生會產(chǎn)生疑問：埋在地層中的古代生物為什么會形成化石？讓學生帶著這個問題，再次閱讀教材和課前教師提供的相關微信資料，教師結合視頻或圖片向學生解說恐龍化石、冰凍猛犸象化石的成因，并請學生思考和討論化石形成的特定環(huán)境、石化過程和持續(xù)時間，尤其是沉積巖地層和化石形成年代是一致的，大約經(jīng)歷數(shù)千萬年的地質變化。這樣，有助于學生理解地層好比一本書，化石猶如每頁書上的文字，不僅記載著地球進化歷程，也記載著生物進化史，從而為領悟“化石為生物進化提供直接證據(jù)”做好鋪墊。

4.3 抽出關鍵術語，嘗試給化石下定義 抽出一類事物共同的本質屬性是概念學習的起步，給概念下定義是習得概念的關鍵。教學時，先向學生闡明概念定義是用命題陳述的，每個命題是由幾個相關概念構成的判斷，用于概括一類事物的本質特征。然后，鼓勵學生從表述各類化石關鍵特征的語句中，找出幾個相關聯(lián)的關鍵術語，用這幾個關鍵詞組成一個表達化石本質的命題陳述句，這就是給概念下定義。實踐表明，讓學生嘗試給化石下定義，不僅有助于他們深入理解化石概念的內涵，而且促使他們學會用概念生成方式習得一個新概念。

4.4 分析典型化石證據(jù)，獲得生物進化信息 通過對典型化石證據(jù)的分析，揭示化石記錄的生物進化信息，是本單元教學重點和難點。為了突破重點和化解難點，筆者依次設計：地層化石分布的宏觀分析、白堊紀恐龍化石群分析、始祖鳥特征分析三部曲，其實施過程如下：

地層中化石分布揭示的生物進化信息最有說服力。教學時，先讓學生欣賞《鯨本陸行》視頻節(jié)選，使學生感悟到：人們認識鯨的進化歷程，是以地層中鯨化石為證據(jù)，通過科學論證和邏輯推理而得知的，從而將化石與生物進化相聯(lián)系。然后，依次展示不同地質年代地層中的化石圖片，結合圖片解釋地球表層的巖石圈分層的原因，不同地質年代地層的排列順序，以及地球表面運動使地層順序發(fā)生的動態(tài)變化。學生一旦理解地層的形成及其動態(tài)變化，就能讀懂教材對地層中化石分布特點的描述，能審辨地層中化石圖片信息，并依據(jù)化石種類數(shù)及化石生物體征，判斷地層演化的持續(xù)時間和生物進化的趨勢。

學生通過審視地質年代和生物進化歷史圖表得知，中生代是裸子植物和爬行動物時代。學生對恐龍世界有著濃郁的興趣。為此，筆者組織學生“模擬挖掘與檢索白堊紀地層中恐龍化石”的實驗活動。進行模擬探究活動時，先向學生介紹科學家是怎樣進行地層中化石的野外挖掘和實驗室研究的，然后每組學生仿照科學家的實驗室研究方法，模擬挖掘包埋在石膏塊中的恐龍“化石”（兒童玩具店出售），并依據(jù)恐龍化石體征和分類檢索表，進行識別、檢索與分類。最后，匯總各組獲得的恐龍“化石”資料，通過比較分析不同種類恐龍的食性和運動行為，推測恐龍與其生活環(huán)境之間的進化關系。

始祖鳥生活于約1.55億—1.5億年前的晚侏羅紀，化石發(fā)現(xiàn)于德國南部。始祖鳥生活于恐龍時代，同時擁有鳥類及爬行類的特征。教學時借助投影展示始祖鳥化石及彩色復原圖片，結合圖片闡明始祖鳥的特征，它有著翅膀和尾羽。它可以生長達0.5 m長。它的羽毛與現(xiàn)代鳥類相似，但它的上、下頜具有鋒利的牙齒，腳趾具爪及有長而不愈合的尾椎。由于始祖鳥有著鳥類及恐龍的特征，始祖鳥一般被認為是最早由爬行類演化而來的鳥類。因此，始祖鳥這種古老的生物，為恐龍向鳥類演化這一推論提供了證據(jù)。啟發(fā)學生思考：始祖鳥提供的生物進化信息。

4.5 概括化石記錄的生物進化信息，形成相應的生物進化觀點 初中生剛習得的新知識處于暫時記憶狀態(tài)，只有通過變式練習強化新知識的意義，才能將其貯存在人的長時記憶系統(tǒng)中。因此，在引領學生分析化石證據(jù)之后，筆者出示一張化石證據(jù)-分析結論的空白表格，每個小組先進行討論和嘗試性填寫，然后，通過交流師生共同概括化石記錄的生物進化信息（表1）。最后，鼓勵學生用一個完整的命題陳述句，表達化石與生物進化之間的內在聯(lián)系，從而形成進化觀點——化石是生物進化的直接證據(jù)。

表1 化石揭示的生物進化信息

4.6 構建化石概念模型，強化命題網(wǎng)絡貯存 認知學習理論認為，人腦中的知識只有以一定的網(wǎng)絡系統(tǒng)貯存才能有效地提取利用。筆者在教學反饋環(huán)節(jié)，不急于用測試練習診斷學生對新知識的掌握程度，而是啟發(fā)他們從化石是生物進化證據(jù)的角度，嘗試以板書形式構建概念模型。具體做法是：先讓學生按照語法常識，嘗試分解“化石是生物進化的直接證據(jù)”這個關系命題句，從中找出主語（化石）、謂語（是）和賓語（證據(jù)），以及陳述句中的重要副詞（進化），然后筆者將3個關鍵術語板書在適當位置，啟發(fā)學生從習得知識中選用適當詞匯或短語構建化石概念模型（圖2），將單元知識結構化，以利于知識的貯存、提取和利用。

圖2 “化石為生物進化提供直接證據(jù)”的概念模型

5 教學反饋信息

本節(jié)授課結束2天后，筆者與3組學生分別座談學習感受。學優(yōu)生開始認為化石內容簡單，但隨著分析化石證據(jù)、揭示進化信息、形成進化觀點的學習活動推進，獲得了很多新知識，且這些知識的脈絡在腦子里印象清晰。他們對始祖鳥化石很感興趣，希望得到更多的相關信息。中等生認為學習活動和任務設置難度適宜，認同小組討論對知識學習的作用，贊同將零散知識串聯(lián)成網(wǎng)絡，方便記憶。學習困難生感覺能跟得上教學進程，但討論過程中主要聽別人發(fā)言。他們對模擬挖掘實驗很有興趣，但對始祖鳥的拓展知識的理解有些力不從心。他們歡迎在每個知識點教學之后，教師引領學生進行歸納、概括和構建知識網(wǎng)絡，這樣有助他們對知識的理解和記憶。。

學生學習的反饋信息給筆者極大的鼓舞，也促使對教學實踐的點滴經(jīng)驗進行總結。筆者體會，備課時對教學內容的再加工、再組織和再創(chuàng)造，是打造有效課堂的基礎。單元教學內容都是由若干關鍵術語支撐的，圍繞1～2個重要概念展開，在抽出關鍵術語的基礎上，合理整合搜集的教學資源，圍繞重要概念設計并組織學習活動，教學時重視以知識為依托，引領學生獨立思考和自主學習是取得預期教學效益的關鍵。