CER框架下生物學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)實踐

劉露

摘 要?本文應(yīng)用CER框架對“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健边@節(jié)課展開教學(xué)，學(xué)生在科學(xué)論證和科學(xué)探究的過程中發(fā)展理性思維，提高科學(xué)探究的能力。

關(guān)鍵詞?生物學(xué)核心素養(yǎng);CER框架;科學(xué)論證;理性思維;科學(xué)探究

中圖分類號：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-7661（2020）31-0202-02

以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的高中生物學(xué)教學(xué)，是深化課程改革過程中課程標(biāo)準(zhǔn)的價值追求。教學(xué)實踐表明，與傳統(tǒng)的講授法教學(xué)相比，應(yīng)用CER框架實施教學(xué)對學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)起到了良好的引導(dǎo)作用。

一、生物學(xué)核心素養(yǎng)

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中將原有的三維教學(xué)目標(biāo)發(fā)展為生物學(xué)核心素養(yǎng)，并提出高中生物學(xué)課程的核心任務(wù)，就是要提高學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)，其中包括生命觀念、理性思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任四個方面。

“理性思維”是一種找尋證據(jù)和推理之間邏輯關(guān)系的思維方式，注重學(xué)生論證能力的培養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)的思維方式認(rèn)識事物的本質(zhì)，解決實際問題，從而使得學(xué)生終身受益?！翱茖W(xué)探究”是學(xué)生通過觀察發(fā)現(xiàn)實際生活中的生物學(xué)問題，并設(shè)計實驗、實施實驗以及對最后結(jié)果分析討論的能力，各種探究性實驗是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的重要途徑。

二、CER框架

CER框架（圖1）認(rèn)為科學(xué)探究是一種理性的論證過程，并注重證據(jù)與推理之間的邏輯關(guān)系。CER框架是對圖爾敏論證結(jié)構(gòu)的簡化，該框架包括三個要素：主張（Claim）、證據(jù)（Evidence）和推理（Reasioning）。CER框架旨在讓學(xué)生經(jīng)歷像科學(xué)家們一樣的論證過程，學(xué)生可以根據(jù)已有經(jīng)驗或者教師提供的相關(guān)資料，形成關(guān)于科學(xué)現(xiàn)象或問題的主張，并收集和挑選證據(jù)，在科學(xué)原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行推理，呈現(xiàn)證據(jù)支持主張的邏輯，使學(xué)生在了解科學(xué)概念和本質(zhì)的同時，又能培養(yǎng)批判性思維以及提高科學(xué)探究的能力。

三、在“被動運(yùn)輸”的課堂教學(xué)中應(yīng)用CER框架，培養(yǎng)理性思維

教師展示“人工合成的脂雙層對不同分子通透性”的圖片，并提出問題：什么樣的分子能夠通過脂雙層？并推理氧氣是如何進(jìn)出細(xì)胞的。學(xué)生對細(xì)胞膜和脂雙層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較推理后，從而得出“氧氣直接穿過磷脂雙分子層進(jìn)出細(xì)胞”的主張。

教師播放氧氣進(jìn)入肺泡細(xì)胞的視頻后提問：氧氣的運(yùn)輸方向是怎樣的？學(xué)生分析推理：當(dāng)人體吸入氧氣時會使得肺泡內(nèi)氧的濃度大于肺泡細(xì)胞內(nèi)部氧的濃度。學(xué)生得出主張：氧氣的運(yùn)輸方向是由高濃度到低濃度。

教師演示紅墨水滴入清水中后出現(xiàn)的擴(kuò)散現(xiàn)象并完善主張：像氧氣分子這樣以簡單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞的方式叫做自由擴(kuò)散。

教師繼續(xù)提出“葡萄糖作為最主要的能源物質(zhì)，它是如何進(jìn)入紅細(xì)胞”的問題后，并提供相關(guān)證據(jù)，學(xué)生分析推理：紅細(xì)胞吸收葡萄糖需要載體蛋白和濃度差。教師引導(dǎo)學(xué)生得出主張：像葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞，需要借助載體蛋白的擴(kuò)散方式稱為協(xié)助擴(kuò)散。

教師引導(dǎo)解釋：物質(zhì)由高濃度向低濃度的方向運(yùn)輸稱為順濃度梯度方式運(yùn)輸，物質(zhì)以順濃度梯度方式擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞稱為被動運(yùn)輸。

設(shè)計意圖：教師應(yīng)用CER框架對自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散開展論證教學(xué)，教師提出問題，并對學(xué)生循循善誘后，引導(dǎo)他們對教師所提供的證據(jù)進(jìn)行分析推理，從而得出主張，并在質(zhì)疑和評判中不斷完善主張。教師提供證據(jù)，學(xué)生找尋證據(jù)與推理之間的邏輯關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會用事實、證據(jù)、邏輯、推理和論證進(jìn)行思維的能力。

四、在“主動運(yùn)輸”的課堂教學(xué)中應(yīng)用CER框架，提高科學(xué)探究能力

教師提供“小腸上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)特點”的證據(jù)并發(fā)現(xiàn)小腸上皮細(xì)胞中的葡萄糖濃度雖高，但其仍可以吸收腸腔中的葡萄糖。學(xué)生閱讀資料得出初步主張：葡萄糖可以逆濃度梯度跨膜運(yùn)輸進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞。并進(jìn)一步思考這種物質(zhì)運(yùn)輸方式需要哪些條件？

教師引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建模型：斜坡由高到低代表由高濃度到低濃度，現(xiàn)在葡萄糖分子需要逆濃度梯度進(jìn)行運(yùn)輸，逐步引導(dǎo)學(xué)生提出可能的假設(shè)：可能需要小車進(jìn)行運(yùn)輸，同時還要給小車提供推力。從而引導(dǎo)學(xué)生作出假設(shè)：葡萄糖逆濃度梯度跨膜運(yùn)輸需要載體蛋白和能量。

教師提供實驗材料：小腸上皮細(xì)胞、含¹⁴C葡萄糖動物細(xì)胞培養(yǎng)液、專一性載體蛋白抑制劑、呼吸抑制劑（不能提供能量）、生理鹽水、放射自顯影儀、培養(yǎng)皿等。學(xué)生分組討論，設(shè)計實驗方案：取三個培養(yǎng)皿分別加入等量小腸上皮細(xì)胞和動物細(xì)胞培養(yǎng)液，再分別加入等量專一性載體蛋白抑制劑，呼吸抑制劑和生理鹽水，觀察三組的放射性強(qiáng)度。

教師引導(dǎo)學(xué)生提出質(zhì)疑：該學(xué)生的實驗方案中哪里需要改進(jìn)？學(xué)生分析推理：不應(yīng)先加入小腸上皮細(xì)胞和動物細(xì)胞培養(yǎng)液后再加入相應(yīng)試劑，這樣小腸上皮細(xì)胞就已經(jīng)開始運(yùn)輸葡萄糖了。學(xué)生進(jìn)行實驗改進(jìn)：小腸上皮細(xì)胞最后加。

教師展示實際測量出來的放射性強(qiáng)度的柱狀圖，并引導(dǎo)學(xué)生完善主張：葡萄糖逆濃度梯度跨膜運(yùn)輸需要載體蛋白和能量。

教師引導(dǎo)解釋：像小腸上皮細(xì)胞吸收葡萄糖分子，從低濃度向高濃度一側(cè)運(yùn)輸，需要載體蛋白的協(xié)助，同時還需要消耗能量，這種運(yùn)輸方式稱為主動運(yùn)輸。

設(shè)計意圖：在主動運(yùn)輸?shù)慕虒W(xué)過程中，嘗試將科學(xué)論證和科學(xué)探究進(jìn)行結(jié)合。首先以CER框架為背景進(jìn)行教學(xué)，實現(xiàn)證據(jù)、推理和主張的論證過程，鍛煉學(xué)生的思維能力。同時在探究主動運(yùn)輸?shù)奶攸c時，學(xué)生根據(jù)教師提供的證據(jù)，提出合理的假設(shè)后，分組討論，設(shè)計實驗，體現(xiàn)了科學(xué)探究的基本方法。在學(xué)生提出實驗方案后，繼續(xù)討論質(zhì)疑，完善實驗方案，這樣能充分調(diào)動學(xué)生自主探究的積極性，把課堂的難點轉(zhuǎn)化為培養(yǎng)學(xué)生探究能力的亮點。

五、反思與展望

“核心素養(yǎng)”已經(jīng)成為了基礎(chǔ)教育教學(xué)領(lǐng)域關(guān)注的熱點，是新課程背景下素質(zhì)教育發(fā)展的必然趨勢。高中生物教學(xué)旨在培養(yǎng)和提升學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)，讓學(xué)生在獲得相關(guān)生物科學(xué)知識的同時，又能培養(yǎng)學(xué)生的理性思維和提高科學(xué)探究的實踐能力。

與傳統(tǒng)的講授教學(xué)模式相比，CER框架下的論證式教學(xué)模式有助于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用證據(jù)認(rèn)識事物的習(xí)慣和能力，引導(dǎo)學(xué)生以批判性和主動性的態(tài)度學(xué)習(xí)知識，發(fā)展科學(xué)思維，提高科學(xué)探究能力。同時對生物教師的教學(xué)能力也提出了新的挑戰(zhàn)。教師應(yīng)注重對學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，并將生物學(xué)科的核心素養(yǎng)融入到教學(xué)的每一個環(huán)節(jié)中，關(guān)注學(xué)生的全面發(fā)展，使得他們在未來社會和生活中受益。

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