基于生物學(xué)科核心素養(yǎng)的微專題復(fù)習(xí)教學(xué)

四川

在高三生物二輪復(fù)習(xí)課中，從核心概念、基本原理和基本規(guī)律入手；內(nèi)化知識、構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)；進(jìn)行知識遷移、整合；并運(yùn)用基本概念和原理解決實際問題的微專題復(fù)習(xí)是提升學(xué)科核心素養(yǎng)、提高復(fù)習(xí)效率、打造高效課堂的有效路徑。所謂“微專題”是指立足于學(xué)情、教情和考情的切口小、角度新與針對性強(qiáng)的微型復(fù)習(xí)專題,其力求解決復(fù)習(xí)課中的真問題、小問題和實問題。筆者對運(yùn)用微專題進(jìn)行高效復(fù)習(xí)教學(xué)做了初步探討。

一、微專題復(fù)習(xí)教學(xué)策略

（一）認(rèn)清現(xiàn)狀 實現(xiàn)復(fù)習(xí)有的放矢

經(jīng)過一輪的全面復(fù)習(xí)，大多數(shù)學(xué)生已基本形成較全面的知識體系，掌握了一些基本的解題技能，提升了相應(yīng)的理解能力，但仍然會遺留部分問題，如用生物學(xué)科語言進(jìn)行有邏輯的表達(dá)、實驗探究能力、綜合運(yùn)用能力、獲取信息的能力等方面仍有欠缺。微專題復(fù)習(xí)的目的是幫助和引導(dǎo)學(xué)生專門解決某個或某些具體的疑惑和難點問題，因此微專題的設(shè)置要針對學(xué)生的“病灶”和疑點，抓住學(xué)生存在的重點問題和典型問題從而實現(xiàn)復(fù)習(xí)有的放矢。如通過對“光合作用”的一輪復(fù)習(xí)，學(xué)生了解了光合作用發(fā)現(xiàn)的歷程，理解了光合作用的生理過程，辨析了影響光合作用的因素，對總光合速率、凈光合速率等概念有了基本的認(rèn)識，但在教學(xué)過程中筆者發(fā)現(xiàn)在聯(lián)系生產(chǎn)實際的、嶄新的真實問題情境中，學(xué)生不能很好地獲取信息并綜合運(yùn)用相關(guān)知識進(jìn)行深入分析，不能準(zhǔn)確、全面地組織出答題要點、提出解決生產(chǎn)實際問題的措施，針對學(xué)生的這一“病灶”可設(shè)計“光合作用原理的應(yīng)用”微專題，從理論到實踐、從科學(xué)史到生產(chǎn)實際中的應(yīng)用，不斷地對知識進(jìn)行整合，也不斷重組學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。再如，復(fù)習(xí)完“遺傳因子的發(fā)現(xiàn)”后，學(xué)生對運(yùn)用基因分離定律和基因自由組合定律設(shè)計實驗、探究遺傳學(xué)的相關(guān)問題、解釋科研和生產(chǎn)實際中的遺傳現(xiàn)象并用生物學(xué)科語言進(jìn)行有邏輯的表達(dá)存在非常典型的問題，此時可設(shè)計“孟德爾遺傳規(guī)律的實質(zhì)”微專題，以果蠅為實驗材料創(chuàng)設(shè)情境，選擇適宜的基因分別設(shè)計一次雜交實驗驗證基因分離定律（要求寫出親本的基因型和子代性狀分離比）和基因自由組合定律（要求寫出實驗設(shè)計的基本思路并預(yù)測結(jié)果），通過學(xué)生的討論和辨析、師生的交流與碰撞完成實驗探究和有序表達(dá)并歸納總結(jié)，讓學(xué)生深度感悟假說-演繹法，深刻理解孟德爾遺傳規(guī)律的實質(zhì)。

（二）創(chuàng)新情境 實現(xiàn)知識的整合構(gòu)建和遷移應(yīng)用

概念的建立需要創(chuàng)設(shè)情境，規(guī)律的探究需要創(chuàng)設(shè)問題情境，應(yīng)用知識解決具體問題應(yīng)結(jié)合具體的實際情境，因此，真實、具體、富有價值的問題情境是學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要載體，也為學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)提供了真實的表現(xiàn)機(jī)會。微專題的選題基于一輪復(fù)習(xí)遺留的問題，若學(xué)習(xí)材料缺乏新穎性，學(xué)生極易產(chǎn)生“審美疲勞”，因此，在微專題復(fù)習(xí)教學(xué)中要創(chuàng)新問題情境，可借助典型試題創(chuàng)設(shè)問題情境；聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際創(chuàng)設(shè)自然社會情境；利用科學(xué)史實和科研資料創(chuàng)設(shè)知識情境；運(yùn)用模型建構(gòu)和動手實驗創(chuàng)設(shè)實踐情境，給學(xué)生耳目一新的感覺，從而達(dá)到激趣誘思，溫故知新，提高復(fù)習(xí)效率的目的。如在進(jìn)行“光合作用原理的應(yīng)用”微專題復(fù)習(xí)教學(xué)時，教師可創(chuàng)設(shè)“為脫貧攻堅、促農(nóng)增收，自貢郊區(qū)某鄉(xiāng)鎮(zhèn)大力發(fā)展‘不知火’和‘椪柑’產(chǎn)業(yè)?？蒲泄ぷ髡咭浴恢稹汀畻崭獭酌鐬閷嶒灢牧?，研究缺乏鎂對‘不知火’和‘椪柑’生長的影響?！边@一緊密聯(lián)系生產(chǎn)和科研實際的問題情境，讓學(xué)生綜合運(yùn)用光合作用的知識分析、解決真實情境中的問題并對“不知火”和“椪柑”的生產(chǎn)提出合理的建議。在“孟德爾遺傳規(guī)律的實質(zhì)”微專題復(fù)習(xí)中，以“對某昆蟲進(jìn)行研究時，科研人員在正常翅群體中發(fā)現(xiàn)了卷翅突變體（相關(guān)基因用B/b 表示）”為情境，以研究卷翅突變體的遺傳規(guī)律為目的，進(jìn)行了相關(guān)實驗，實驗過程及結(jié)果如下：用正常翅與卷翅正反交，F(xiàn)1雌雄個體中卷翅∶正常翅均為1 ∶1，F(xiàn)1卷翅♀×卷翅♂→F2雌雄個體中卷翅∶正常翅＝2 ∶1。這一基于科研實驗材料的探究情境，讓學(xué)生運(yùn)用假說-演繹法，設(shè)計實驗探究孟德爾遺傳規(guī)律的實質(zhì)。

復(fù)習(xí)課要求學(xué)生對已獲得的知識進(jìn)行再現(xiàn)和再認(rèn)識，還要對知識結(jié)構(gòu)進(jìn)行再優(yōu)化，建立起更高級的邏輯關(guān)系和更深刻的知識體系。因此，在微專題復(fù)習(xí)教學(xué)中教師應(yīng)基于創(chuàng)新的問題情境，從小問題、實問題、真問題切入，要對基本概念、原理和規(guī)律進(jìn)行整合構(gòu)建，對知識進(jìn)行遷移應(yīng)用，提升學(xué)生的關(guān)鍵能力和學(xué)科核心素養(yǎng)。如在“生物膜系統(tǒng)”微專題復(fù)習(xí)中，學(xué)生通過構(gòu)建概念圖實現(xiàn)知識的內(nèi)化和整合（如圖1），從細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)分析水分子以自由擴(kuò)散方式通過細(xì)胞膜時會受到一定阻礙的原因，設(shè)計實驗驗證哺乳動物紅細(xì)胞在低滲溶液中能迅速吸水漲破可能與水通道蛋白有關(guān)這個推測是正確的（要求寫出實驗思路、預(yù)期實驗結(jié)果），實現(xiàn)知識遷移應(yīng)用，感悟?qū)嶒炋骄康囊话惴椒?，提升學(xué)生的科學(xué)探究能力。

圖1 生物膜系統(tǒng)知識整合構(gòu)建

（三）聚焦生物學(xué)科核心素養(yǎng)

立德樹人是黨的教育方針，是教育工作的根本任務(wù)，因此，在高考命題中體現(xiàn)黨和國家意志，考查學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，體現(xiàn)立德樹人是必然要求?！镀胀ǜ咧猩飳W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版2020 年修訂）》中提出發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)。由此得出，考查學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)是高考生物命題的目標(biāo)。高考生物要針對生命觀念、科學(xué)探究、科學(xué)思維和社會責(zé)任生物學(xué)科核心素養(yǎng)命制試題，以體現(xiàn)立德樹人的國家意志。

基于問題解決的微專題復(fù)習(xí)中，要聚焦生物學(xué)科核心素養(yǎng)，通過多種多樣的微專題構(gòu)建一系列核心概念形成結(jié)構(gòu)與功能、物質(zhì)與能量、進(jìn)化與適應(yīng)、穩(wěn)態(tài)與平衡等生命觀念。在模型建構(gòu)、判斷與評價、實驗與探究中培養(yǎng)歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等科學(xué)思維，利用“生物與環(huán)境”“人體的健康”等微專題復(fù)習(xí)，在踐行“綠水青山就是金山銀山”和“健康中國”等的生活實踐中落實社會責(zé)任。通過“生命科學(xué)新成果”微專題復(fù)習(xí)，在感悟我國科學(xué)家完成的科學(xué)成果過程中提高學(xué)生的民族自豪感和國家認(rèn)同感，激發(fā)學(xué)生刻苦學(xué)習(xí)以及立志為國家科技發(fā)展做出貢獻(xiàn)的使命感，滲透家國情懷，逐步形成正確的價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力，彰顯生物學(xué)科獨特的育人價值。

二、運(yùn)用實例——神經(jīng)纖維膜電位變化與指針偏轉(zhuǎn)

“神經(jīng)纖維膜電位變化與指針偏轉(zhuǎn)”微專題的教學(xué)策略：典題引領(lǐng) 創(chuàng)設(shè)情境→整合構(gòu)建 內(nèi)化知識→遷移應(yīng)用提升素養(yǎng)。

（一）典題引領(lǐng) 創(chuàng)設(shè)情境

【例1】（2018 年，江蘇卷，第11 題）如圖2 是某神經(jīng)纖維動作電位的模式圖，下列敘述正確的是 （ ）

圖2 神經(jīng)纖維動作電位模式圖

A.K+的大量內(nèi)流是神經(jīng)纖維形成靜息電位的主要原因

B.bc 段Na+大量內(nèi)流，需要載體蛋白的協(xié)助，并消耗能量

C.cd 段Na+通道多處于關(guān)閉狀態(tài)，K+通道多處于開放狀態(tài)

D.動作電位大小隨有效刺激的增強(qiáng)而不斷加大

【答案】C

【分析】本題考查神經(jīng)細(xì)胞膜電位變化的相關(guān)知識，意在考查學(xué)生的識圖能力、判斷能力以及運(yùn)用所學(xué)知識綜合分析問題的能力，重點考查對于靜息電位和動作電位的產(chǎn)生和維持機(jī)制的理解。靜息電位的產(chǎn)生和維持是由于K+通道開放，K+外流；bc 段動作電位產(chǎn)生的主要原因是細(xì)胞膜上的Na+通道開放，Na+內(nèi)流造成的，屬于協(xié)助擴(kuò)散，不消耗能量；cd 段是動作電位恢復(fù)到靜息電位的過程，該過程中Na+通道多處于關(guān)閉狀態(tài)，K+通道多處于開放狀態(tài)；在一定范圍內(nèi)，動作電位大小隨有效刺激的增強(qiáng)而不斷加大，而刺激強(qiáng)度較小時是不能產(chǎn)生動作電位的。

教師可用典型試題引領(lǐng)，創(chuàng)設(shè)要解決的生物學(xué)問題情境，通過對情境中相關(guān)信息的感知和理解，夯實有關(guān)基礎(chǔ)知識，暴露學(xué)生存在的問題，激發(fā)學(xué)生的興趣和探究欲，為學(xué)生更高的進(jìn)階奠定基礎(chǔ)、做好鋪墊。

（二）整合構(gòu)建 內(nèi)化知識

神經(jīng)纖維膜電位變化與指針偏轉(zhuǎn)涉及很多知識點，若把與之相關(guān)的問題全部復(fù)習(xí)一遍則重復(fù)低效，學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)也不會有明顯提升。所以師生需要從典型試題中整合知識、構(gòu)建結(jié)構(gòu)、形成體系。教師可先出示鈉-鉀泵示意圖（如圖3），

圖3 鈉-鉀泵示意圖

請學(xué)生分析思考以下問題：（1）神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)外Na+、K+的分布有何特點？這種分布特點是如何維持的？（2）靜息狀態(tài)下，主要是哪種離子進(jìn)行跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，方向如何，方式是什么？細(xì)胞膜兩側(cè)電位表現(xiàn)如何，為什么？（3）受到刺激的部位，主要是哪種離子進(jìn)行跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，方向如何，方式是什么？細(xì)胞膜兩側(cè)電位表現(xiàn)如何，為什么？（4）怎樣測量膜電位變化？（5）據(jù)圖4 分析，刺激a 點和c 點，神經(jīng)纖維上電流計指針偏轉(zhuǎn)情況如何；據(jù)圖5 分析，刺激b點和c 點，神經(jīng)元之間電流計指針偏轉(zhuǎn)情況如何。

圖4 在神經(jīng)纖維上電流計的變化

圖5 在神經(jīng)元之間電流計的變化

分組討論、合作學(xué)習(xí)，理解“神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)外Na+、K+分布→神經(jīng)纖維膜電位變化→電流計指針偏轉(zhuǎn)”間的內(nèi)在聯(lián)系，整合構(gòu)建形成體系（如圖6）。在整合構(gòu)建神經(jīng)纖維膜電位變化與指針偏轉(zhuǎn)體系的過程中，運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能觀、物質(zhì)與能量觀來分析神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)外Na+和K+分布的特點，解釋神經(jīng)纖維膜電位變化與指針偏轉(zhuǎn)的原因，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念。

圖6 神經(jīng)纖維膜電位變化與指針偏轉(zhuǎn)體系

（三）遷移應(yīng)用 提升素養(yǎng)

【例2】分析并完成實驗

（1）請判斷：刺激圖7 中哪一點可以證明“興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)是雙向的”，為什么？（注：bd=de）

圖7

（2）根據(jù)所學(xué)知識，利用以下材料，設(shè)計實驗證明“興奮在神經(jīng)元之間的傳遞是單向的”。材料：下列突觸結(jié)構(gòu)（如圖8），電線若干，電流表若干，神經(jīng)電刺激儀。

圖8

要求：結(jié)合圖形、文字寫出實驗思路并預(yù)期實驗結(jié)果。

【答案】（1）c 無論興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)是單向的還是雙向的，刺激a、b、e 點時電流表指針均只發(fā)生一次偏轉(zhuǎn)，刺激d 點時指針不偏轉(zhuǎn)；刺激c 點，興奮在神經(jīng)纖維上單向傳導(dǎo)時電流表指針偏轉(zhuǎn)一次，而雙向傳導(dǎo)時偏轉(zhuǎn)兩次。

（2）方案1（如圖9）

圖9

實驗思路：刺激A；觀察B 上電流表指針偏轉(zhuǎn)情況；

刺激B，觀察A 上電流表指針偏轉(zhuǎn)情況。

預(yù)期結(jié)果：刺激A、B 上電流表指針偏轉(zhuǎn)；刺激B，A 上電流表指針不偏轉(zhuǎn)。

方案2（如圖10）

圖10

實驗思路：分別在位點a、b 給予適宜刺激，觀察電流表指針偏轉(zhuǎn)次數(shù)。

預(yù)期結(jié)果：刺激位點a,電流表指針偏轉(zhuǎn)兩次；刺激位點b，電流表指針偏轉(zhuǎn)一次。

在整合構(gòu)建形成體系，理解“神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)外Na+、K+分布→神經(jīng)纖維膜電位變化→電流計指針偏轉(zhuǎn)”間的內(nèi)在聯(lián)系的基礎(chǔ)上，分析“證明興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)是雙向的”實驗和設(shè)計“證明興奮在神經(jīng)元之間的傳遞是單向的”實驗，讓學(xué)生在分析中思辨、在探究中升華，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，在實驗中發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，實現(xiàn)知識的遷移和應(yīng)用，提升學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)。

總之，微專題復(fù)習(xí)教學(xué)能基于學(xué)生的真實問題進(jìn)行解答，對復(fù)習(xí)中所暴露的問題及時彌補(bǔ)，對高考重點、熱點問題及時強(qiáng)化。教學(xué)中教師以“新”的組織形式引領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)，注重學(xué)生對知識的分析和運(yùn)用，使知識深刻化、體系化，讓學(xué)生深度參與，突出學(xué)生能力培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。教師在實際教學(xué)中靈活運(yùn)用微專題，可使二輪復(fù)習(xí)得到優(yōu)化，提高復(fù)習(xí)的針對性和實效性，達(dá)成高效復(fù)習(xí)的目標(biāo)，使課堂充滿生機(jī)與魅力。