淺析基于生物學(xué)事實(shí)的生物學(xué)教學(xué)

顧鋒杰 （江蘇省南通市通州區(qū)金沙中學(xué) 江蘇南通 226300）

著眼于學(xué)生適應(yīng)未來社會的發(fā)展和個人生活的需要，《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》（以下簡稱新課標(biāo)）提出“生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會責(zé)任”四項(xiàng)學(xué)科核心素養(yǎng)。新課標(biāo)要求“通過對事實(shí)的抽象和概括，幫助學(xué)生建立生物學(xué)概念，并以此來建構(gòu)合理的知識框架”。因此，建構(gòu)適合學(xué)生實(shí)際的課堂教學(xué)策略，是提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的有效途徑。下面討論如何利用生物學(xué)事實(shí)，提高學(xué)生的生物學(xué)科素養(yǎng)。

1 生物學(xué)事實(shí)學(xué)習(xí)課堂的課型特點(diǎn)

生物學(xué)是自然科學(xué)中的一門基礎(chǔ)學(xué)科，是研究生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律的一門科學(xué)。與生物體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生活習(xí)性、外部特征等作為客觀存在的事實(shí)相關(guān)的知識稱為生物學(xué)事實(shí)。生物學(xué)事實(shí)一般是零碎的，但是這些零碎的事實(shí)卻能為學(xué)生的概念形成提供支撐。因此，教師在開展教學(xué)時，要充分利用生物學(xué)事實(shí)，創(chuàng)造問題情境，引導(dǎo)學(xué)生通過科學(xué)思維，主動建構(gòu)生物學(xué)概念?；谏飳W(xué)事實(shí)的教學(xué)具有以下幾個特點(diǎn)。

1.1 生物學(xué)事實(shí)是生物學(xué)研究的起點(diǎn)，也是人們認(rèn)識生命本質(zhì)的知識基礎(chǔ)

生物學(xué)的學(xué)習(xí)往往是都是從生物學(xué)事實(shí)開始的，生物學(xué)發(fā)展的歷史表明，許多生物科學(xué)的偉大發(fā)現(xiàn)都是建立在生物學(xué)事實(shí)的發(fā)現(xiàn)和積累之上的。因此，在教學(xué)過程中，教師要善于利用教材中科學(xué)史，遵照學(xué)生思維發(fā)展的規(guī)律，尋找科學(xué)發(fā)現(xiàn)線索，引導(dǎo)學(xué)生沿著科學(xué)家的思路，主動思考科學(xué)發(fā)展中的矛盾點(diǎn)，在解決問題中，思考下一個疑惑點(diǎn)，最終實(shí)現(xiàn)新知識的建構(gòu)。教材只是教學(xué)的材料，教師要基于對學(xué)情和新課標(biāo)分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)生的思維需求，適當(dāng)調(diào)整教材的順序。

1.2 生物學(xué)事實(shí)展現(xiàn)了豐富多彩的形象特征和精妙奇特的結(jié)構(gòu)組成

生物學(xué)事實(shí)的形象性有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究動機(jī)。形象教學(xué)是生物學(xué)事實(shí)學(xué)習(xí)的主要方法，有利于學(xué)生形象思維的發(fā)展，有利于調(diào)動學(xué)習(xí)者對知識的積極建構(gòu)。教師采用形象教學(xué)，首先使學(xué)生認(rèn)識到生物學(xué)概念都是基于科學(xué)事實(shí)經(jīng)過論證形成的，并能用這些概念解釋簡單的生命現(xiàn)象。教師可借助于生物實(shí)驗(yàn)園中實(shí)物觀察、形象逼真的模型分析以及模型制作構(gòu)建過程，這樣可實(shí)現(xiàn)知識與實(shí)物的再現(xiàn)，讓所學(xué)知識變得真實(shí)可見。接著，教師引導(dǎo)學(xué)生基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)運(yùn)用科學(xué)思維，探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律。如在進(jìn)行DNA分子結(jié)構(gòu)教學(xué)中，可先借助于教材中平面結(jié)構(gòu)和立體結(jié)構(gòu)，分析出DNA分子的特點(diǎn)及組成，然后教師提供特定的素材，如剪成特定形狀的塑料泡沫、折斷成一定長短的牙簽，前者告知用于模擬堿基與磷酸基團(tuán)，后者模擬氫鍵和磷酸二酯鍵，要求學(xué)生動手組裝DNA模型，然后分組比較，分析各DNA分子多樣性形成的原因。

1.3 基于生物學(xué)事實(shí)的學(xué)習(xí)需在仔細(xì)觀察的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用科學(xué)思維

觀察是有目的、有計(jì)劃的感知活動，觀察是事實(shí)獲取的主要方式。觀察的手段有肉眼觀察、借助儀器觀察；觀察的形式包括對比觀察、程序觀察、綜合觀察等；觀察的順序可以由局部到整體，也可以從整體到局部。引導(dǎo)學(xué)生掌握正確的觀察方法，有助于提高學(xué)生生物學(xué)學(xué)科學(xué)素養(yǎng)。對于教學(xué)中無法可提供的模型，教師可到網(wǎng)絡(luò)上下載相關(guān)圖片或相應(yīng)視頻，課堂上可借助于多媒體，展示給學(xué)生觀看，引導(dǎo)學(xué)生觀察。為了提高觀察的針對性，教師事先要指出需要學(xué)生觀察的對象，也可以問題的形式出現(xiàn)，這樣可避免學(xué)生漫無目的地觀察，也可促使其在觀察中思考。當(dāng)學(xué)生通過仔細(xì)觀察，認(rèn)識到了各種豐富的有代表性的生物學(xué)事實(shí)后，還需要運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等科學(xué)思維的方法，解釋相應(yīng)的生物學(xué)現(xiàn)象，概括出生物學(xué)規(guī)律，培育生命觀念，從而可以審視或論證生物學(xué)社會議題，進(jìn)而在需要個人做決策時，能夠選擇正確的立場。

2 生物學(xué)事實(shí)學(xué)習(xí)課堂的一般過程

生物學(xué)事實(shí)學(xué)習(xí)是一個信息加工、科學(xué)思維、科學(xué)探究的過程。第一階段是“信息獲取”，方式主要包括觀察、實(shí)驗(yàn)、調(diào)查等；第二階段是“信息加工”，第一階段獲取的感性認(rèn)識是基礎(chǔ)，對信息加工的思維過程主要包括比較、分析、綜合，從而將感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識；第三階段是“信息儲存”，在教學(xué)中可以將準(zhǔn)確的語言描述與鮮明的實(shí)物形象有機(jī)結(jié)合起來，發(fā)揮語義編碼與形象編碼的雙重效應(yīng)，促進(jìn)知識的有效儲存；第四階段是“信息提取”，提取信息進(jìn)行推理、判斷、分類，為進(jìn)一步優(yōu)化編碼、強(qiáng)化聯(lián)系服務(wù)，并引發(fā)新的探究。

3 基于生物學(xué)事實(shí)的教學(xué)策略

根據(jù)學(xué)習(xí)過程中對學(xué)生思維訓(xùn)練的側(cè)重點(diǎn)不同，可以將生物學(xué)事實(shí)的教學(xué)策略歸納為以下兩種。

3.1 “觀察—?dú)w納”的教學(xué)策略

該策略強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中通過有目的、有計(jì)劃、全面深入細(xì)致的觀察，學(xué)會觀察方法，提高觀察能力。教師通過指導(dǎo)學(xué)生科學(xué)地觀察，從生物學(xué)事實(shí)中歸納出基本生物學(xué)原理和規(guī)律，促進(jìn)學(xué)生理解和掌握事實(shí)。

“觀察—?dú)w納”教學(xué)策略的基本步驟為：明晰觀察對象、帶著問題去觀察、形成感性認(rèn)識、歸納得出結(jié)論。例如學(xué)習(xí)“捕獲光能的色素”時，教師可以提出問題：綠色植物之所以能進(jìn)行光合作用，是因?yàn)槠淙~綠體內(nèi)含有能吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能的色素，那么，色素的種類、含量如何測定呢？接著，可布置學(xué)生完成綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察和分析，得出綠葉中所含光合色素的種類等結(jié)論。在實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析中，教師可將不同類型的分離色素的濾紙條投影，然后引導(dǎo)學(xué)生分析形成該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的原因，進(jìn)而歸納出實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)。然后，教師明確觀察對象為“濾紙條上出現(xiàn)的色素帶的顏色與寬度以及相鄰色素帶的間距”，在此基礎(chǔ)之上，提出觀察問題：“濾紙條上色素帶的數(shù)量、顏色、寬窄、排序是什么？”學(xué)生通過觀察正確操作獲得的濾紙條，獲得關(guān)于綠葉中的色素帶種類、顏色、含量、在濾紙條上擴(kuò)散的快慢等信息。該案例中，學(xué)生帶著問題觀察，從色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，歸納出綠葉中色素的種類、顏色、含量以及色素在層析液中的溶解度大小等有關(guān)綠葉中色素的基本生物學(xué)原理。

3.2 “觀察—探究”教學(xué)策略

大數(shù)據(jù)時代的到來，生物學(xué)知識更新速度不斷加快，用傳統(tǒng)的方法來學(xué)習(xí)，不但負(fù)擔(dān)較重，而且效率較低。應(yīng)對信息爆炸的時代，學(xué)生生物學(xué)知識的獲得，除了教師的傳授，更主要的需要學(xué)生自己參與建構(gòu)。“觀察—探究”教學(xué)策略就是要引導(dǎo)學(xué)生在觀察過程中提出問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行探究、得出結(jié)論。該教學(xué)策略的基本步驟是：觀察現(xiàn)象、提出問題、實(shí)驗(yàn)探究、得出結(jié)論、實(shí)踐運(yùn)用。

例如，在對“植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原”這一驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究的過程中，教師在教學(xué)目標(biāo)完成之后，可以試著引導(dǎo)學(xué)生做一些探究性思考：（1）關(guān)于實(shí)驗(yàn)材料的分析，在這個實(shí)驗(yàn)中洋蔥外表皮細(xì)胞是不是不可替代的實(shí)驗(yàn)素材，利用其他植物的細(xì)胞能夠完成實(shí)驗(yàn)嗎？在選擇洋蔥外表皮的時候?yàn)槭裁幢M量取其紫色部分？有怎樣的意義呢？（2）關(guān)于實(shí)驗(yàn)試劑的選取，可以用其他試劑代替蔗糖溶液嗎？應(yīng)該怎樣選擇試劑的濃度？（3）關(guān)于操作方法的改進(jìn)，這個實(shí)驗(yàn)是否可以對其進(jìn)行改進(jìn)？實(shí)驗(yàn)步驟能否簡化？為何只用低倍顯微鏡觀察？為何要用顯微鏡觀察三次？在學(xué)生經(jīng)過實(shí)驗(yàn)、思考和探討，并得出最終結(jié)論之后，教師可以結(jié)合這一生物實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對某植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度進(jìn)行探究。學(xué)生經(jīng)討論之后，將原實(shí)驗(yàn)選用的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的蔗糖溶液，替換為質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為40%、30%、20%、10%等系列濃度的蔗糖溶液，并且分別對其實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察。與此同時，學(xué)生經(jīng)過親身體驗(yàn)，利用演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等方法，可以更好地將植物滲透吸水這一生物原理進(jìn)行掌握。另外，也會因?qū)嶒?yàn)的成功完成引起小小的成就感，使其動手能力也可得到一定程度的提高。這樣，教師通過探究性實(shí)驗(yàn)，有效激發(fā)學(xué)生對生物實(shí)驗(yàn)的探究熱情，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力等學(xué)科素養(yǎng)。

通過基于生物學(xué)事實(shí)的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用多感官進(jìn)行探究、思考、構(gòu)建，明確生物學(xué)科的精髓，理解科學(xué)規(guī)律的形成及應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生熱愛生命、尊重科學(xué)家研究成果、能正確判斷關(guān)于生物學(xué)的社會議題等素養(yǎng)。