四川 申定健

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》 （2017年版）（以下簡(jiǎn)稱《新課程標(biāo)準(zhǔn)》）將提高生物學(xué)核心素養(yǎng)作為生物課程宗旨，高中生不僅要學(xué)習(xí)學(xué)科知識(shí)，更要注重在學(xué)習(xí)過程中形成生物學(xué)科核心素養(yǎng)，包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任等高中生學(xué)習(xí)養(yǎng)成的必備品格和關(guān)鍵能力。

1.注重生命觀念的學(xué)習(xí)養(yǎng)成

知識(shí)層面的生物學(xué)學(xué)習(xí)僅僅是一種對(duì)生命現(xiàn)象和生物學(xué)基本概念等信息的接收，而生命觀念的習(xí)得才是高中生物學(xué)科核心素養(yǎng)形成的重要內(nèi)涵和表現(xiàn)之一，它是對(duì)觀察到的生命現(xiàn)象及相互關(guān)系或特性進(jìn)行解釋后的一種抽象，也是經(jīng)過證實(shí)后的一種想法或觀點(diǎn)，更是能夠理解或解釋相關(guān)事件和現(xiàn)象的品格和能力。在生物課程學(xué)習(xí)過程中，教師應(yīng)更加注重生命觀念的培養(yǎng)，幫助高中生在較好地理解生物學(xué)概念的基礎(chǔ)上形成生命觀念，將學(xué)科生命觀念逐漸浸潤(rùn)于高中生的觀念之中。

高中生物學(xué)科中生命基本觀念多種多樣，諸如生命組成的物質(zhì)觀念；結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念（結(jié)構(gòu)決定功能，功能與結(jié)構(gòu)相適應(yīng)）；生命世界的宏觀與微觀認(rèn)識(shí)觀念（從生命系統(tǒng)到基因的認(rèn)識(shí)觀念）；生命系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)平衡觀念（如細(xì)胞的物質(zhì)與能量的輸入輸出平衡、個(gè)體的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)和生態(tài)系統(tǒng)的平衡）；生物進(jìn)化的觀念（生物總是處于不斷進(jìn)化之中，進(jìn)化方向是從簡(jiǎn)單到復(fù)雜）；生命系統(tǒng)的物質(zhì)與能量觀念（物質(zhì)是能量的載體，能量是物質(zhì)循環(huán)的動(dòng)力）；生命系統(tǒng)對(duì)立與統(tǒng)一的辯證唯物主義觀念（生物體是同化和異化的統(tǒng)一體，如細(xì)胞既能合成物質(zhì)，也能分解物質(zhì)，既能儲(chǔ)存能量，又能釋放能量）；研究生命現(xiàn)象和規(guī)律從現(xiàn)象到本質(zhì)、從一般到特殊、從整體到局部的觀念；人與自然和諧共處與可持續(xù)發(fā)展觀念等。高中生物學(xué)科知識(shí)蘊(yùn)含的生命觀念，不僅隱藏于生物教材的語(yǔ)言文字中，還存在于教師的生命觀念教學(xué)理念之中。通過高中生的總結(jié)提煉，讓高中生從知識(shí)、教材和學(xué)習(xí)過程中習(xí)得，逐漸內(nèi)化為其自身的生命觀念，從而能夠運(yùn)用正確的生命觀念認(rèn)識(shí)生物的多樣性和統(tǒng)一性，形成科學(xué)的自然觀和世界觀，指導(dǎo)生命活動(dòng)規(guī)律的探究，解決生活實(shí)際問題。

2.注重科學(xué)思維的學(xué)習(xí)養(yǎng)成

高中生物課程以研究生命基本現(xiàn)象和生命活動(dòng)基本規(guī)律來展示生物學(xué)的基本內(nèi)容，有著與物理和化學(xué)等自然科學(xué)相同的學(xué)科性質(zhì)，期待高中生主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)過程，在親歷提出問題、獲取信息、尋找證據(jù)、檢驗(yàn)假設(shè)和發(fā)現(xiàn)規(guī)律等過程中習(xí)得生物學(xué)知識(shí)，養(yǎng)成良好的科學(xué)思維習(xí)慣?！缎抡n程標(biāo)準(zhǔn)》將科學(xué)思維的內(nèi)涵界定為“尊重事實(shí)和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識(shí)事物、解決實(shí)際問題的思維習(xí)慣和能力”。通過科學(xué)思維的培養(yǎng)和學(xué)習(xí)，高中生能夠?qū)W會(huì)運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等方法分析生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)；能夠理性探討各種生命現(xiàn)象，闡釋生命現(xiàn)象規(guī)律；科學(xué)審視和論證生物學(xué)社會(huì)議題。生物學(xué)科學(xué)思維在生物科學(xué)發(fā)展歷程學(xué)習(xí)中得以起源和進(jìn)步，在生物學(xué)概念和科學(xué)研究方法學(xué)習(xí)中得以提煉和升華，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中得以實(shí)踐和應(yīng)用。

生命科學(xué)史以生物科學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展的過程為框架，以科學(xué)發(fā)展歷程中帶有重大轉(zhuǎn)折作用的課題及事件為主線，用翔實(shí)的資料敘述科學(xué)家的創(chuàng)造性勞動(dòng)，形象描述了科學(xué)家科學(xué)探索的思維過程和方法，為高中生學(xué)習(xí)形成科學(xué)思維提供了典型范例。高中生物教材中有許多關(guān)于生物科學(xué)史的教學(xué)內(nèi)容，諸如酶的發(fā)現(xiàn)、光合作用的發(fā)現(xiàn)、生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)、促胰液素的發(fā)現(xiàn)、遺傳規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)等，科學(xué)發(fā)現(xiàn)本就是科學(xué)思維形成和發(fā)展的過程，高中生可以尋著先人的足跡學(xué)習(xí)學(xué)科思維。但要防止高中生在科學(xué)史學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)固化思維，更要以思維發(fā)散多樣的特點(diǎn)培養(yǎng)高中生的創(chuàng)造性思維。以遺傳規(guī)律的發(fā)現(xiàn)為例，分離定律的學(xué)習(xí)以講述假說演繹的科學(xué)思維為主要方式，而自由組合定律則建議讓高中生用習(xí)得的假說演繹思維方式去學(xué)習(xí)和探究，尤其是孟德爾應(yīng)用正交、反交兩組測(cè)交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來檢驗(yàn)假設(shè)的合理性，可以促進(jìn)高中生科學(xué)思維的學(xué)習(xí)養(yǎng)成。

科學(xué)家借助這種概括與抽象的思維方式找到了復(fù)雜自然世界的簡(jiǎn)單規(guī)律，建立了假說、模型等抽象的思維方式。概念是建立在豐富的事實(shí)基礎(chǔ)上，運(yùn)用歸納法提煉生成的，生物學(xué)概念則是對(duì)生命現(xiàn)象和生命過程本質(zhì)屬性的一種抽象思維方式。只有相關(guān)的事例越豐富，才有可能抽象、概括，從而形成一種理性的解釋和表述（即概念的初步建立）。例如，“細(xì)胞是構(gòu)成生物體的基本結(jié)構(gòu)和功能單位”是基于觀察大量動(dòng)物、植物和其他生物體組成結(jié)構(gòu)，運(yùn)用歸納推理得出的一個(gè)結(jié)論，并非施萊登和施旺兩人的總結(jié)，如此學(xué)習(xí)可以幫助高中生形成抽象提煉的科學(xué)思維。再如學(xué)習(xí)“頂端優(yōu)勢(shì)”的概念，可讓高中生從生產(chǎn)生活中的“頂端優(yōu)勢(shì)”現(xiàn)象得以感性認(rèn)識(shí)，如道路綠化植物修剪、盆栽花卉造型、果樹整枝修剪、茶樹摘心和棉花打頂?shù)?，?lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際促進(jìn)高中生概念理解，升華概念思維的養(yǎng)成。

研究生物科學(xué)的基本方法是觀察和實(shí)驗(yàn)，科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)苁箍茖W(xué)思維得以應(yīng)用和實(shí)踐。例如，學(xué)生通過觀察和分析滲透裝置的演示實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)“滲透作用”相關(guān)原理后，教學(xué)中可讓學(xué)生利用常見的白蘿卜為材料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證“滲透作用”原理，或用不同濃度的NaCl溶液測(cè)定白蘿卜細(xì)胞液濃度大小的拓展實(shí)驗(yàn)，用數(shù)學(xué)模型（設(shè)計(jì)坐標(biāo)曲線）表示NaCl溶液濃度和白蘿卜細(xì)胞液濃度大小的關(guān)系，從而得出細(xì)胞液濃度或濃度范圍。另外，高中生還可以通過生物課外興趣小組實(shí)驗(yàn)（調(diào)查遺傳病的遺傳方式、調(diào)查種群密度等實(shí)驗(yàn)）、模型制作（制作真核細(xì)胞模型和制作DNA分子模型等）、小發(fā)明（光合作用簡(jiǎn)易測(cè)定器和環(huán)境微生物檢測(cè)器等）等科技活動(dòng)進(jìn)行科學(xué)思維的應(yīng)用和實(shí)踐，促進(jìn)科學(xué)思維體系的形成，達(dá)到學(xué)以致用的成效。

3.注重科學(xué)探究的學(xué)習(xí)養(yǎng)成

高中生物課程中的科學(xué)探究是要讓高中生去經(jīng)歷、體驗(yàn)和理解生物科學(xué)。科學(xué)探究應(yīng)從探究精神、探究方法和探究過程的學(xué)習(xí)開始，進(jìn)而親身經(jīng)歷和體驗(yàn)科學(xué)探究活動(dòng)，增進(jìn)對(duì)科學(xué)的情感，逐漸形成科學(xué)探究能力?？茖W(xué)探究的學(xué)習(xí)養(yǎng)成對(duì)高中生科學(xué)素養(yǎng)的建構(gòu)具有不可替代的作用。

生命現(xiàn)象和規(guī)律的探究發(fā)現(xiàn)往往經(jīng)歷曲折的、復(fù)雜的思維過程，在進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)前，科學(xué)的實(shí)驗(yàn)思想顯得尤為重要，實(shí)驗(yàn)思想指引著實(shí)驗(yàn)探究的發(fā)展方向。比如，在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建過程中，威爾金斯和富蘭克林的DNA分子X射線衍射圖譜開啟了生物學(xué)家沃森和物理學(xué)家克里克合作探究DNA分子物理結(jié)構(gòu)模型歷程，他們通過計(jì)算推出DNA分子呈螺旋結(jié)構(gòu)，以此制作了堿基在螺旋外部的多個(gè)不同的雙螺旋和三螺旋結(jié)構(gòu)模型，但因結(jié)構(gòu)不科學(xué)而被否定，卻為新的模型構(gòu)建提供了“堿基放在雙螺旋內(nèi)部”的正確思路。新的模型出現(xiàn)了新的“問題”——堿基如何配對(duì)，他們先是制作出“同種堿基配對(duì)”模型，又因違反化學(xué)規(guī)律而被拋棄。時(shí)隔1年后，沃森和克里克在生物化學(xué)家查哥夫處了解到4種堿基的數(shù)量關(guān)系（A=T、G=C），由此制作出了A與T、G與C配對(duì)的新模型（即DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型），在模型中還發(fā)現(xiàn)了A—T堿基對(duì)與G—C堿基對(duì)的形狀和直徑相同，不僅能夠解釋4種堿基的數(shù)量關(guān)系，還可以解釋DNA的復(fù)制過程。他們把制成的金屬模型與X射線拍攝的衍射照片進(jìn)行比較，完全相符的結(jié)果再次嚴(yán)謹(jǐn)?shù)刈C明了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的正確性與合理性。在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建過程中，沃森與克里克的合作探究依次經(jīng)歷了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算分析、得出初步結(jié)論、模型的反復(fù)修改和完善、科學(xué)驗(yàn)證、得出結(jié)論等階段。類似的科學(xué)探究例子有很多，如細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型的構(gòu)建、光合作用過程的研究與發(fā)現(xiàn)、DNA是遺傳物質(zhì)的探究、DNA半保留式復(fù)制等。高中生要在勇攀科學(xué)高峰的探究精神中習(xí)得科學(xué)探究的精神支撐，以此作為科學(xué)探究的動(dòng)力。

科學(xué)探究以科學(xué)探究方法作為前提，以科學(xué)探究過程為途徑。對(duì)于實(shí)驗(yàn)性學(xué)科的生物學(xué)而言，科學(xué)的實(shí)驗(yàn)探究是研究生命現(xiàn)象和發(fā)現(xiàn)生命規(guī)律的最有效方法。生物學(xué)實(shí)驗(yàn)有調(diào)查類、驗(yàn)證類和探究類三種類型，又以探究實(shí)驗(yàn)為主。在探究實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)中，高中生更要在遵循實(shí)驗(yàn)原則和過程前提下學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)三大原則包括對(duì)照原則、單一變量原則、重復(fù)性原則，探究過程包括發(fā)現(xiàn)實(shí)際生物學(xué)問題，針對(duì)特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)行觀察、提問、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施，以及結(jié)果的交流與討論；實(shí)驗(yàn)方法步驟包括分組編號(hào)、實(shí)驗(yàn)處理、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)、分析得出結(jié)論等）。實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵在于選擇科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，故高中生還要學(xué)習(xí)和掌握一定的實(shí)驗(yàn)方法。生物學(xué)發(fā)展初期，研究者用觀察法、解剖法認(rèn)識(shí)生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)，隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，生物學(xué)研究步入微觀的分子水平。例如，利用同位素示蹤技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)分泌蛋白的合成轉(zhuǎn)移過程、光合作用過程中O2的來源和卡爾文循環(huán)、遺傳物質(zhì)是DNA的證明、DNA 分子的半保留式復(fù)制方式證明等；冰凍蝕刻技術(shù)為研究生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型提供了直接證據(jù)；X 衍射線技術(shù)為揭示DNA 分子空間結(jié)構(gòu)提供依據(jù)；利用電泳技術(shù)分離生物大分子；PCR技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)DNA分子的體外擴(kuò)增等。另外，孟德爾和摩爾根等都用假說-演繹法發(fā)現(xiàn)了遺傳學(xué)的三大規(guī)律，薩頓用類比法發(fā)現(xiàn)了基因和染色體之間的關(guān)系；還可以用數(shù)學(xué)模型方法研究種群數(shù)量變化，用物理建模的方式研究生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型、真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)和DNA 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)等。

4.注重社會(huì)責(zé)任的學(xué)習(xí)養(yǎng)成

高中生作為公民成為社會(huì)組成的一個(gè)特殊群體，應(yīng)當(dāng)承擔(dān)和行使一定的社會(huì)責(zé)任和權(quán)力。高中生的本職工作是學(xué)習(xí)，社會(huì)責(zé)任應(yīng)是學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容，更是高中生擔(dān)當(dāng)和能力的體現(xiàn)。對(duì)于社會(huì)責(zé)任的學(xué)習(xí)養(yǎng)成，高中生基于生物學(xué)的認(rèn)識(shí)，要參與個(gè)人與社會(huì)事務(wù)的討論，做出理性的解釋和判斷，嘗試解決生產(chǎn)生活中的生物學(xué)問題。生物核心素養(yǎng)要求高中生能夠以造福人類自身的態(tài)度和價(jià)值觀，關(guān)注涉及生物學(xué)的社會(huì)議題，參與討論并做出理性解釋，辨別迷信和偽科學(xué)，如高中生要形成生命的物質(zhì)性起源和物種進(jìn)化的觀點(diǎn)，而非神創(chuàng)論和物種不變論觀點(diǎn)；要求高中生在正確生態(tài)觀念指導(dǎo)下參與環(huán)境保護(hù)實(shí)踐，倡導(dǎo)高中生樹立環(huán)境保護(hù)和低碳生活理念，愛護(hù)公共場(chǎng)所的環(huán)境衛(wèi)生；要求高中生向他人宣傳健康生活和關(guān)愛生命等相關(guān)知識(shí)，如高中生在社會(huì)實(shí)踐中可以把學(xué)到的防癌、防艾等科學(xué)知識(shí)向社會(huì)公眾進(jìn)行宣講；要求高中生結(jié)合本地資源開展科學(xué)實(shí)踐，嘗試解決現(xiàn)實(shí)生活中與生物學(xué)相關(guān)的問題，如高中生學(xué)習(xí)果酒、果醋和泡菜的制作原理后，可以在家中自行制作果酒、果醋和泡菜，也可以自行制作酸奶等。如此，高中生社會(huì)責(zé)任學(xué)習(xí)養(yǎng)成即為“立德樹人”重要組成內(nèi)容。

綜上所述，在當(dāng)今大力提倡學(xué)科核心素養(yǎng)的教育教學(xué)前提下，高中生應(yīng)當(dāng)在以上四方面學(xué)習(xí)過程中養(yǎng)成生物學(xué)科核心素養(yǎng)，高中生物教學(xué)更應(yīng)以此為宗旨，寄希以“學(xué)”定“教”。