王汝平

摘 要：2018年教育部最新頒布的《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》明確提出生物課程的宗旨是要培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。其中生物學(xué)科的育人價值集中體現(xiàn)在培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，具體表現(xiàn)為對生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任四個方面的培養(yǎng)。對生物學(xué)概念的掌握是學(xué)生形成生命觀念（如結(jié)構(gòu)與功能觀、進(jìn)化與適應(yīng)觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀、物質(zhì)與能量觀等）的重要基礎(chǔ)和支撐，在教學(xué)中概念的建構(gòu)需要學(xué)生靈活運用歸納與概括、批判性與思辨、推理與演繹以及建模等科學(xué)方法。如何“概念化”課堂，助力于生物核心素養(yǎng)的發(fā)展？筆者現(xiàn)以幾個課例闡述學(xué)科重要概念的形成策略。

關(guān)鍵詞：生物教學(xué);概念教學(xué);核心素養(yǎng)

模型是由元素、關(guān)系、操作以及控制其相互作用的規(guī)則組成的概念系統(tǒng)，是由一些外部表征體系來呈現(xiàn)的。生物模型是將生物學(xué)研究原型的一些次要的、非本質(zhì)聯(lián)系舍去，形象簡約地表現(xiàn)生物原型或突出反映原型的主要特征和聯(lián)系的一種理想物質(zhì)、過程或假想結(jié)構(gòu)。[1]在生物教學(xué)中可以運用的模型包括物理模型、數(shù)學(xué)模型、概念模型等，適當(dāng)?shù)剡\用模型有助于對核心概念的夯實和學(xué)生能力的針對性培養(yǎng)。

一、以模型構(gòu)建的方式落實生物學(xué)概念：

案例1：建構(gòu)物理模型——認(rèn)識蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者：

小組模型構(gòu)建活動1：氨基酸分子通式——提供小鐵棒、不同顏色和大小的塑料小球及橡皮泥等，請學(xué)生比較5種氨基酸的結(jié)構(gòu)式回答問題，并進(jìn)行小組模型構(gòu)建。

教師提問：（1）請用簡潔的語言對氨基酸的元素組成進(jìn)行表述。（2）氨基酸的結(jié)構(gòu)具有什么共同特點？請畫出結(jié)構(gòu)中相同的部分。不同氨基酸分子的區(qū)別在哪里？（3）如果用字母R表示氨基酸中不同的部分，請2人一組，用塑料小球、小鐵棒等材料拼出氨基酸的結(jié)構(gòu)通式，并用最簡潔的語言總結(jié)該通式的特點。

在本次模型構(gòu)建的活動中，學(xué)生通過觀察、歸納將復(fù)雜的事物進(jìn)行簡化，并抽象其本質(zhì)屬性———氨基酸的結(jié)構(gòu)通式（如下圖）。

小組模型構(gòu)建活動2：蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)、肽鍵數(shù)、游離氨基數(shù)、游離羧基數(shù)、肽鏈數(shù)的關(guān)系。教師提供材料：要求學(xué)生任取15個曲別針，按照小組活動記錄表的分工認(rèn)領(lǐng)任務(wù)，填寫活動記錄表（表2）。

活動中學(xué)生可以通過實踐總結(jié)出肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)、游離氨基數(shù)（最少）=游離羧基數(shù)（最少）=肽鏈數(shù)。這樣的設(shè)計將抽象的公式總結(jié)具體化，可以讓學(xué)生更加理解公式的推導(dǎo)過程，利于以后的實際應(yīng)用。

以往在講述本部分內(nèi)容時教師往往著重關(guān)注考點知識，例如，總結(jié)氨基酸的結(jié)構(gòu)通式，以及形成蛋白質(zhì)過程中氨基酸脫水縮合的相關(guān)計算，但是對于“蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的多樣性”等重要概念的涉及較少，因此不利于學(xué)生對“蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者”這一核心概念的理解和掌握。同時教師習(xí)慣將規(guī)律直接呈現(xiàn)給學(xué)生，沒有充分考慮學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性和主動性，也不利于學(xué)生歸納、分析與表達(dá)能力的培養(yǎng)。利用多種形式的模型構(gòu)建可以很好地解決這個問題，在構(gòu)建模型的過程中不但解決了脫水縮合的相關(guān)計算的基本公式總結(jié)，更加讓學(xué)生深入認(rèn)識到蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性，從而理解結(jié)構(gòu)的多樣性是與功能的多樣性相統(tǒng)一的，真正講明白了“蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者”這一核心概念。

二、培養(yǎng)學(xué)生批判性思維，落實生物學(xué)概念：

批判性思維是創(chuàng)新思維的核心，進(jìn)行批判性思維訓(xùn)練是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的重要途徑之一。長期以來在生物學(xué)教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生批判性思維能力存在兩種錯誤認(rèn)識，第一是無視批判性思維的培養(yǎng)，教師們往往只注重學(xué)生的理解狀況，沒有深究生物學(xué)知識的本源，使學(xué)生的思維停留在僵化的具體操作階段，學(xué)生喪失了創(chuàng)新的精神與勇氣;第二是把批判性思維等同于邏輯思維，將批判性思維視為一種簡單的、以邏輯思維為主的、可以直接教授的生物學(xué)技能。[2]

在教授新教材的過程中，筆者發(fā)現(xiàn)適當(dāng)利用生物學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生的批判思維是一種非常可行的方法。眾所周知生物科學(xué)的發(fā)展并不是一帆風(fēng)順的，而是歷經(jīng)批判、繼承、發(fā)展曲折前行。例如羅伯特森于1959年提出的生物膜模型——所有的生物膜都是由蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)。在20世紀(jì)60年代后，不少科學(xué)家對于生物膜是靜態(tài)的這一點提出質(zhì)疑：如果是靜態(tài)的，細(xì)胞膜的復(fù)雜功能將難以實現(xiàn)，甚至連細(xì)胞的生長、變形蟲的變形運動這樣的現(xiàn)象都無法解釋。從而催生了新的模型——生物膜流動鑲嵌模型的出現(xiàn)。下面筆者將以《細(xì)胞核功能》一課為例，說明利用生物學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維，落實生物學(xué)概念的過程。

案例2：細(xì)胞核——遺傳的控制中心的教學(xué)活動設(shè)計：

小組活動1：我是小小科學(xué)家——現(xiàn)有兩種體色的美西螈，你能否設(shè)計實驗證明細(xì)胞核是細(xì)胞的控制中心？從實驗假說、實驗步驟、實驗結(jié)果及結(jié)論三方面具體闡述你的方案，并與其他同學(xué)進(jìn)行討論。

教師投影學(xué)生的實驗設(shè)計，請學(xué)生對比哪個實驗方案更加嚴(yán)謹(jǐn)、完善。學(xué)生經(jīng)過對比會發(fā)現(xiàn)同學(xué)2增加了一組對比實驗，更好地證明了細(xì)胞核控制美西螈膚色這一假說。

同學(xué)1：實驗假說：細(xì)胞核是否可以控制美西螈的膚色

實驗步驟：取黑色美西螈的胚胎細(xì)胞，取出細(xì)胞核

將細(xì)胞核移植進(jìn)白色美西螈的去核卵細(xì)胞中

觀察成熟個體的膚色并記錄結(jié)果

實驗結(jié)果：若成熟個體為黑色，則細(xì)胞核可以控制美西螈的膚色;若成熟個體為白色，則細(xì)胞核不能控制美西螈的膚色

同學(xué)2：實驗假說：細(xì)胞核是否可以控制美西螈的膚色

實驗步驟：取黑色美西螈的胚胎細(xì)胞，取出細(xì)胞核移植進(jìn)白色美西螈的去核卵細(xì)胞中，命名為A組。

取白色美西螈的胚胎細(xì)胞，取出細(xì)胞核移植進(jìn)黑色美西螈的去核卵細(xì)胞中，命名為B組。

觀察A、B兩組成熟個體的膚色并記錄結(jié)果

實驗結(jié)果：若A組成熟個體為黑色，B組成熟個體為白色，則細(xì)胞核可以控制美西螈的膚色。

此時教師進(jìn)行引導(dǎo)，希望學(xué)生不要迷信課本，鼓勵學(xué)生積極思考并形成自己的邏輯思維表達(dá)方式。教師可以進(jìn)一步提問：同學(xué)2的方案是否已經(jīng)完美？經(jīng)過教師的鼓勵學(xué)生的思維會愈加活躍，提出了更多地修改方案，例如：1.需要增加實驗個體，確定這個實驗結(jié)果是否具有普遍性。2.可以增加不做處理的正常個體，從而更好地說明實驗結(jié)果等等。

小組活動2：我是小小科學(xué)家——請你評價課本中傘藻的嫁接實驗及核移植實驗，提出自己的修改意見。

有了活動1的鋪墊，學(xué)生很快就能總結(jié)出傘藻核移植實驗更加科學(xué)，因為嫁接實驗中假根部分仍含有一定量的細(xì)胞質(zhì)，降低了實驗結(jié)果的可信度。另外針對傘藻的核移植實驗也提出了要增設(shè)對比實驗及增加實驗個體數(shù)量等可行性建議。

這樣的教學(xué)設(shè)計不再是機械性的閱讀資料總結(jié)實驗結(jié)論，將細(xì)胞核的功能強行灌輸給學(xué)生。而是通過情境創(chuàng)設(shè)使學(xué)生真正地接觸到實驗過程的本身，從而理解和體會生物學(xué)家在生物探究過程中展現(xiàn)出來的探索精神、探索思路與探索的科學(xué)態(tài)度，從而正確認(rèn)識人類文明達(dá)到如今的高度科學(xué)家所付出的艱辛。在生物科學(xué)史的教學(xué)中，教師可以嘗試在展示完那些不完善甚至錯誤的觀點之后，讓學(xué)生自由討論，引起學(xué)生和這些科學(xué)先驅(qū)的思維沖突，在思維碰撞中對實驗進(jìn)行評價。然后，教師再引導(dǎo)學(xué)生通過討論提出自己的實驗方案。在反思、質(zhì)疑、獨立分析、嘗試解答的過程中，學(xué)生的批判性思維能力得到了培養(yǎng)和提高。[3]同時也真正認(rèn)識到細(xì)胞核的功能，落實了細(xì)胞核控制細(xì)胞的遺傳和代謝這一核心生物學(xué)概念。

總之，生物學(xué)教學(xué)的概念落實經(jīng)常發(fā)生在教師學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的質(zhì)疑、思辨、討論、修正、建構(gòu)、實踐、探索和分享之中，不但是教師和學(xué)生相互學(xué)習(xí)的一種方式，也較好地落實了核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，完成了既定的教學(xué)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]潘興.高中生物學(xué)概念的不同呈現(xiàn)方式對概念學(xué)習(xí)效果的影響研究[D].成都：四川師范大學(xué)，2020.

[2]陳洪磊、夏光州、劉娜娜、胡家會.高中生物學(xué)教學(xué)中學(xué)生批判性思維能力的培養(yǎng)[J].現(xiàn)代教育科學(xué)，2014（2）：159-161

[3]賴旭初、黃東姐.利用生物科學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力[J].中學(xué)生物學(xué)，2019（2）：27-29