例談如何培養(yǎng)高中生生物學(xué)科核心素養(yǎng)

摘 要： 本文作者以光合作用一節(jié)教學(xué)內(nèi)容為例，從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)角度，引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生關(guān)注生命的情感；在探究光合作用的發(fā)現(xiàn)歷程中，又注重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)重要實(shí)驗(yàn)的理性思維。與此同時(shí)，筆者還認(rèn)為，高中生生物學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，離不開思維的鍛煉，并應(yīng)最終用于解決現(xiàn)實(shí)問題。最后，筆者也鼓勵(lì)廣大教者勇于將核心素養(yǎng)培養(yǎng)的理念用于教學(xué)實(shí)踐。

關(guān)鍵詞： 高中生；生物學(xué)科；核心素養(yǎng)

所謂核心素養(yǎng)是指面對(duì)復(fù)雜的、不確定的現(xiàn)實(shí)問題時(shí)，個(gè)體運(yùn)用自身知識(shí)、觀念、思想、方法將問題解決，在此過程中所表現(xiàn)出來的綜合性品質(zhì)或能力。而高中生生物核心素養(yǎng)則是指高中生在解決真實(shí)情境中的生物學(xué)問題時(shí)所表現(xiàn)出來的必備品格和關(guān)鍵能力。如何在教學(xué)中滲透和培養(yǎng)高中生的生物核心素養(yǎng)，這不僅符合新課改“以人為本”的基本教育理念，能促進(jìn)生物學(xué)科進(jìn)步，更能夠幫助高中生建立科學(xué)的世界觀，為生物科學(xué)領(lǐng)域培養(yǎng)輸送綜合實(shí)力強(qiáng)的高素質(zhì)人才。下面，筆者以人教版高中生物學(xué)教材必修1《分子與細(xì)胞》第五章第四節(jié)內(nèi)容教學(xué)為例，對(duì)如何培養(yǎng)高中生生物學(xué)科核心素養(yǎng)進(jìn)行探討。

學(xué)生通過初中學(xué)習(xí)，已知道銀邊天竺葵葉邊緣無葉綠體不能進(jìn)行光合作用。筆者在指出這是生物體結(jié)構(gòu)與生物功能相適應(yīng)之后，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生思考葉綠體作為能捕獲光能的結(jié)構(gòu)，有哪些光合色素？葉綠體又是通過怎樣的構(gòu)造來增加光合色素的含量？這些色素的含量又存在怎樣的特點(diǎn)，使得春夏時(shí)樹葉大多呈現(xiàn)綠色，秋冬呈現(xiàn)黃色。從而使學(xué)生感受到自然界中生命活動(dòng)的神奇存在，進(jìn)而產(chǎn)生關(guān)注生命、關(guān)愛自然的情感。

在光合作用的探究歷程教學(xué)中，筆者更注意的是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思維，一步步分析出相關(guān)結(jié)論。比如對(duì)普里斯特利的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析——該實(shí)驗(yàn)為對(duì)照實(shí)驗(yàn)，對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組的區(qū)別在于植物的有無，結(jié)果實(shí)驗(yàn)組蠟燭不易熄滅、小鼠不易窒息死亡。同樣的裝置，結(jié)果不同，問題出在哪呢？筆者趁機(jī)指出對(duì)照的目的是為了消除無關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組無關(guān)變量的影響相同，差異是來自實(shí)驗(yàn)自變量的效果。學(xué)生認(rèn)識(shí)到自變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，得到植物可以更新空氣的結(jié)論。當(dāng)然，筆者還提醒學(xué)生，因?yàn)楹鲆暳斯獾淖饔?，所以?dǎo)致后人在重復(fù)其實(shí)驗(yàn)時(shí)，要么失敗，要么得出相反結(jié)論。薩克斯的實(shí)驗(yàn)是將饑餓處理過的綠葉一半遮光一半曝光處理后用碘液檢測(cè)產(chǎn)物。通過引導(dǎo)學(xué)生注意實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)關(guān)鍵操作——遮光處理和饑餓處理，學(xué)生能理解遮光處理的目的也是設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，饑餓處理的目的是消耗掉葉片中原有的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，檢測(cè)到的淀粉（檢測(cè)時(shí)為了使顏色對(duì)比更明顯，專門使用了熱酒精進(jìn)行脫綠處理）是光合作用的產(chǎn)物。光合作用的產(chǎn)物除淀粉外，還有氧氣，氧氣產(chǎn)生的必要條件和產(chǎn)所是什么？筆者順勢(shì)引出恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)，并指出他的實(shí)驗(yàn)材料都是水綿和好氧細(xì)菌，A組在無空氣、黑暗條件，B組則在無空氣、曝光條件下進(jìn)行，兩組的唯一區(qū)別在于光照的有無，很明顯也是一組對(duì)照實(shí)驗(yàn)。這組對(duì)照實(shí)驗(yàn)直接說明了光是光合作用的必要條件。實(shí)驗(yàn)過程中，恩格爾曼用極細(xì)光處理A組，受光部位和未受光部位的存在，促使A組又形成一組對(duì)照實(shí)驗(yàn)，并且得到光合作用的場(chǎng)所是葉綠體這一結(jié)論。光合作用產(chǎn)生氧氣，那么氧氣中的氧是來自光合作用的H2O還是CO2呢？筆者又引出了魯賓和卡門運(yùn)用同位素標(biāo)記法進(jìn)行的相互對(duì)照實(shí)驗(yàn)，解決了這個(gè)疑問。在魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)者分別用 18O 標(biāo)記了H2O或者CO2，沒有同時(shí)標(biāo)記的原因是若同時(shí)標(biāo)記則不能區(qū)分產(chǎn)物中的O2中的氧是來自H2O還是CO2。在此基礎(chǔ)上，筆者繼續(xù)帶領(lǐng)學(xué)生思考光合作用中的碳又是如何轉(zhuǎn)移？多數(shù)學(xué)生很快能聯(lián)想到可用同位素標(biāo)記法將CO2做上放射性標(biāo)記進(jìn)而研究出有機(jī)物中的碳是怎樣轉(zhuǎn)移得來。學(xué)生在積極思考中，逐步發(fā)展了自身的理性思維。

與此同時(shí)，在高中生物學(xué)教學(xué)中，教師必須培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思維，提升其科學(xué)探究的能力。在帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)時(shí)，筆者亦鼓勵(lì)學(xué)生在畫濾液細(xì)線時(shí)對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)的嘗試。書上的實(shí)驗(yàn)操作步驟是用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆細(xì)線均勻畫線，待濾液干后，再畫兩次。筆者及學(xué)生改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)操作是用刀片蘸取色素，直接在鉛筆細(xì)線上畫線，待濾液干后再重復(fù)畫。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)操作與原操作相比，濾液細(xì)線畫得更加細(xì)、直、齊。此外，進(jìn)行色素分離實(shí)驗(yàn)時(shí)，筆者針對(duì)少數(shù)學(xué)生質(zhì)疑不同色素帶是否是層析液在濾紙條上擴(kuò)散留下的痕跡，特意增設(shè)了濾液細(xì)線及層析液浸沒濾液細(xì)線的對(duì)照實(shí)驗(yàn)，學(xué)生清楚地看到了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，加深印象的同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)作風(fēng)，合理地對(duì)實(shí)驗(yàn)過程加以改進(jìn)，有助于激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究的熱情。

培養(yǎng)高中生生物學(xué)科核心素養(yǎng)的著力點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生基于生物學(xué)的認(rèn)識(shí)，嘗試解決現(xiàn)實(shí)生活問題，激發(fā)學(xué)生的家國(guó)情懷，增強(qiáng)其社會(huì)責(zé)任感。授“光合作用原理的應(yīng)用”相關(guān)內(nèi)容時(shí)，筆者在學(xué)生對(duì)影響光合作用的因素有一定了解的基礎(chǔ)上，和學(xué)生一起聯(lián)系生活，嘗試運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決身邊實(shí)際問題——溫室大棚的塑料薄膜使用無色還是淺藍(lán)色？大多數(shù)學(xué)生分析認(rèn)為，無色塑料薄膜可以使所有波長(zhǎng)的光透過，給予溫室大棚更高的輻射溫度，對(duì)植物的快速生長(zhǎng)更有利，因此使用無色塑料薄膜比淺藍(lán)色塑料薄膜效果好。但也有少數(shù)學(xué)生通過查資料認(rèn)為，在低溫情況下，利用淺藍(lán)色塑料薄膜覆蓋育秧比無色塑料薄膜的效果好，因?yàn)闇\藍(lán)色塑料薄膜能透過更多藍(lán)紫光，后者能抑制秧苗生長(zhǎng)，使植株矮壯。通過查資料及平時(shí)的生活經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生還提出了釋放干冰、燃燒秸稈、合理密植和施農(nóng)家肥等一系列措施，筆者對(duì)“燃燒秸稈”這一措施進(jìn)行了適當(dāng)點(diǎn)評(píng)，引導(dǎo)學(xué)生形成生態(tài)環(huán)境的保護(hù)意識(shí)，并就間作、輪作等進(jìn)行解釋，讓學(xué)生體會(huì)勞動(dòng)人民如何在生產(chǎn)實(shí)踐中節(jié)約土地資源。鑒于我國(guó)人口眾多又是農(nóng)業(yè)大國(guó)這一基本國(guó)情，提醒學(xué)生在學(xué)習(xí)和生活中要注意節(jié)約糧食。

高中生物核心素養(yǎng)的培養(yǎng)與教學(xué)實(shí)踐是緊密聯(lián)系的?；诤诵乃仞B(yǎng)的教學(xué)實(shí)踐要求我們這些二十一世紀(jì)的高中生物教師，不能僅僅滿足于教會(huì)學(xué)生書本上的知識(shí)，更應(yīng)注重如何讓學(xué)生在解決問題的過程中，逐步“會(huì)學(xué)”，即讓學(xué)生學(xué)會(huì)把知識(shí)變成智慧。所以，如何設(shè)計(jì)好每一堂課，讓學(xué)習(xí)過程真正成為一個(gè)以知識(shí)理解為載體引導(dǎo)學(xué)生成長(zhǎng)的過程是充滿挑戰(zhàn)、也富有意義的事！

作者簡(jiǎn)介：

黃美麗，江蘇省昆山市，昆山市陸家高級(jí)中學(xué)。