以“探索遺傳物質的過程”為例談生物學科核心素養(yǎng)的培育

易興無

培育核心素養(yǎng)是黨的教育方針的具體化，是深化課程改革、落實立德樹人的有效途徑，生物學科核心素養(yǎng)是核心素養(yǎng)學科化的體現(xiàn)，是學生在學習過程中逐步發(fā)展起來的，在解決真實情境中實際問題時表現(xiàn)出來的價值觀念、必備品格和關鍵能力，是學生知識、能力、情感態(tài)度與價值觀的綜合體，生物學科核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任四個方面。生物學學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)應在教育教學的每一環(huán)節(jié)、每一節(jié)課、每一活動中靈活實施。筆者以蘇教版必修二第四章第一節(jié)“探索生物遺傳物質的過程”教學活動為載體，探討在該節(jié)課中培育生物學科核心素養(yǎng)的具體措施。

一、確定基于核心素養(yǎng)的學習目標

1.體現(xiàn)“生命觀念”要素：通過對經(jīng)典實驗的分析與探究，理解實驗的設計思路，認同結構與功能觀。

2.反映“科學思維”要素：根據(jù)遺傳現(xiàn)象與實驗證據(jù)，結合猜想與質疑、歸納與概括、分析與推理判斷生物的遺傳物質，領悟尊重事實和證據(jù)、嚴謹務實的實證精神。

3.指向“科學探究”要素：通過對遺傳實驗的分析討論，認同傳承與合作在科學探究中的作用;學習并運用控制實驗變量法進行實驗設計;理解并認同科學探究的一般方法。

4.蘊含“社會責任”要素：在實驗材料的選擇過程中理解并認同生物多樣性的意義，在探究學習中逐步樹立科學研究的責任感和自信心，感悟科學探究過程的快樂與艱辛

二、生命觀念的培育

生命觀念匯總了生命世界中的自然法則，是科學自然觀和世界觀在生物學課程的具體展現(xiàn)，是學生討論和研究生命現(xiàn)象的基本思想方法。對學生而言，生命觀念是他們學習生物學課程后獲得的標志性的學習成果，是學生是否收到了良好生物學教育的標尺，與細碎的生物學知識不同，生命觀念有助于學生理解較大范圍的生物學事件和生命現(xiàn)象，生命觀念一旦形成一般就不會隨時間流逝。在教學中首先要依托教材落實，其次要主動挖掘、注意總結提煉，第三要依托概念教學建立生命觀念，第四是在習題教學中總結應用。以本節(jié)課為例，學生主要通過對實驗案例的分析探討，理解并認同結構與功能觀，并解釋相關遺傳現(xiàn)象。如：在學習“T2噬菌體侵染大腸桿菌的實驗”時，探討 T2噬菌體由蛋白質和DNA組成，結構簡單，與其寄生生活相適應，這是結構與功能觀的具體體現(xiàn);在肺炎雙球菌轉化實驗中，介紹肺炎雙球菌多糖莢膜生物學功能時，讓學生猜測“有莢膜——有毒、無莢膜——無毒”的原理，S型細菌具有毒性的原因不在教學內容之列，但學生對此普遍存有疑惑，讓學生猜一猜、想一想，教師再適時點撥，讓學生知道因為莢膜的存在可以對抗小鼠體內免疫系統(tǒng)的攻擊，從而大量繁殖，加深生對物體的結構與功能觀的理解。在觀看“T2噬菌體侵染大腸桿菌動畫視頻”時，教師引導學生觀察T2噬菌體的侵染、合成與組裝過程，讓學生感知新合成T2噬菌體的物質與能量來源，思考T2噬菌體與宿主細菌的關聯(lián)，可以幫助學生構建正確的物質與能量觀。生命觀念的培育需長期堅持、反復實踐和學生主動認同。

二、科學思維的培育

科學思維的發(fā)展要在三個方面聚焦，即：“質疑是思考的視角”，“實證是判斷的尺度”和“邏輯是論辯的準繩”。生物學課堂非常適合開展科學思維教學，教師要將科學思維的培養(yǎng)常態(tài)化融入教學。在研討艾弗里在進行“肺炎雙球菌體外轉化實驗”時，引導學生分析為什么還要設置“DNA水解酶與S型細菌的DNA、R型菌混合培養(yǎng)”實驗呢？引發(fā)學生思考討論。這樣可以從側面進一步證明具有遺傳功能的物質是DNA，培育學生嚴謹務實的科學態(tài)度;在研討“噬菌體侵染細菌實驗”時，引導學生沿著這樣的邏輯思路去推理：要證明T2噬菌體的遺傳物質是蛋白質還是DNA？就要證明蛋白質/DNA誰能進入大腸桿菌并指導子代噬菌體合成？要觀察到蛋白質/DNA誰能能進入大腸桿菌？就要采用放射性同位素標記法。在此分析、推理的基礎上，有效訓練學生的猜想、推理思維。在學習“T2噬菌體侵染大腸桿菌實驗”后，教師設問：通過該實驗可以說明“生物體的遺傳物質是DNA”嗎？說出你的理由？學生思考討論后認為：不嚴密，該實驗只能證明T2噬菌體的遺傳物質是DNA，并不能確定其他生物的遺傳物質，還有少數(shù)生物體內只含有RNA，這些生物的遺傳物質不可能是DNA，因此應該繼續(xù)探究。這樣設計可以有效訓練學生的批判性思維。

總之，本節(jié)內容在科學思維落實層面上可重點做以下嘗試，一是通過對實驗結果的分析與討論，引導學生尊重客觀事實和證據(jù)，形成崇尚嚴謹務實的實證精神;二是在實驗設計過程中引導學生質疑釋疑，訓練學生的批判性思維;三是在與學生探討實驗思路時，引導學生沿著一定的邏輯順序分析推理，培養(yǎng)學生基于理性思維的探究與創(chuàng)新能力;四是在師生、生生互動中，注重訓練學生自主歸納與概括能力，引導學生在獨立思維基礎上開展合作學習。

三、科學探究的培育

發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實世界中的生物學問題，針對特定的生物學現(xiàn)象，進行觀察、提問、實驗設計、方案實施以及結果的交流與討論的能力。以本節(jié)課為例，研討“格里菲思的肺炎雙球菌轉化實驗”時，讓學生自主感知對照實驗的設置、單一變量的處理和實驗現(xiàn)象的分析，總結科學探究的主要步驟;在學習“艾弗里的肺炎雙球菌轉化實驗”時，拋出問題“轉化因子究竟是什么？”，引導學生思考繼續(xù)探究的關鍵思路？引導學生運用“控制變量法”進行分析，形成“把各種化合物分開，單獨觀察研究”的實驗設計思路，學生在分析表達基礎上得出初步結論，教師再適時提出“還有沒有物質也應該納入研究范疇”，帶領學生探討“RNA作為研究變量的可行性”，訓練學生的實驗設計、方案實施技巧，提升學生科學探究能力;學習艾弗里實驗后，發(fā)現(xiàn)艾弗里實驗中提取出的DNA，純度最高時仍然有0.02%的蛋白質，面對這樣的質疑問題，讓學生思考如何解決：換一角度，采用新的實驗材料設計實驗繼續(xù)探究。本節(jié)課中分析四個經(jīng)典實驗的探究歷程，可以概括為“發(fā)現(xiàn)問題→做出假設→實驗驗證→得出結論”等一般步驟，同時在每個實驗之后又會發(fā)現(xiàn)新的問題進而引發(fā)新的討論與探究（如下圖）。

科學探究是一個不斷解決問題又不斷發(fā)現(xiàn)問題的過程，在確立了這樣一個探究學習的基本模型后，教師引導學生參照模型開展探究實踐，運用模型解決問題，更有效地提升科學探究能力。

四、社會責任的培育

社會責任既是高中生物學核心素養(yǎng)的組成部分，又是中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)的18個要點之一。社會責任既是一種態(tài)度和意愿，又高度依賴學生的綜合能力。在生物學課堂，教師要從教材中抽離出相關素材，從與學生密切聯(lián)系的生活實踐中尋找素材，引導培養(yǎng)學生關注、參與、解釋社會議題，嘗試解決現(xiàn)實問題，形成生態(tài)意識，養(yǎng)成健康文明的生活方式。以本節(jié)課為例，實驗材料涉及多種微生物，如：肺炎雙球菌和T2噬菌體，學生在學習過程中會逐步理解材料選擇對實驗成敗的重要性，生物圈的每一種生物都是獨一無二的，即使是噬菌體這樣的微小生物都具有很好的科研價值，一旦滅絕就無法再生，讓學生深刻理解生物多樣性的現(xiàn)實意義，主動保護生物的多樣性;另外，本節(jié)課所涉及實驗全部由外國科學家完成，在結束教學總結時，教師適時鼓勵學生從事生物科學研究，為生物學發(fā)展做出應有貢獻，幫助學生逐步樹立科學研究的榮譽感和責任感，形成積極的情感態(tài)度與價值觀。

核心素養(yǎng)培育是一個系統(tǒng)的漸進的過程，需要每一節(jié)課、每一教育教學環(huán)節(jié)的積累，在教育教學實踐中，應根據(jù)某一節(jié)課、某一教育教學環(huán)節(jié)的具體內容側重培育核心素養(yǎng)的某一方面，千萬不能面面俱到，否則適得其反。

（江蘇省鹽城市龍岡中學）