基于《課程標(biāo)準(zhǔn)》的生命科學(xué)支架教學(xué)法探究

于萬玲

【內(nèi)容摘要】培養(yǎng)學(xué)生生命科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，要求以學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體，教學(xué)方法應(yīng)該以促進(jìn)和幫助學(xué)生建構(gòu)知識，提升思維。本文主要總結(jié)了支架教學(xué)法在生命科學(xué)中的實(shí)踐，用具體的案例進(jìn)行闡釋。

【關(guān)鍵詞】支架教學(xué)法? 學(xué)習(xí)支架? 知識建構(gòu)

一、課標(biāo)及學(xué)生能力提升要求

1.《高中生命科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2020年修訂版）指出，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)為生命科學(xué)課程的基本理念之一。生命科學(xué)課程作為發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的重要載體，該學(xué)科通過研究生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律，從而培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究，社會責(zé)任四個學(xué)科核心素養(yǎng)。核心素養(yǎng)的培養(yǎng)有利于學(xué)生養(yǎng)成理性思維習(xí)慣，訓(xùn)練健康的生活方式，自覺踐行對生命的尊重，并有助于學(xué)生科學(xué)自然觀的形成，因此核心素養(yǎng)的培養(yǎng)著眼于學(xué)生適應(yīng)未來社會發(fā)展和個人生活的需要。完成發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)的目標(biāo)，要求師生在落實(shí)課程學(xué)習(xí)中尋找到有效手段，支架教學(xué)法提供了很好的學(xué)習(xí)路徑。

2.學(xué)生學(xué)習(xí)能力提升的需求：學(xué)生由初中進(jìn)入高中階段學(xué)習(xí)，需要改變初中學(xué)習(xí)階段以模仿為主的學(xué)習(xí)習(xí)慣，更加注重培養(yǎng)較強(qiáng)的記憶能力，抽象的思維能力，科學(xué)的判斷能力等。學(xué)生在培養(yǎng)上述能力過程中，也急需尋找學(xué)習(xí)支持手段。以生命科學(xué)學(xué)科知識為載體，為學(xué)生提供切實(shí)有效的學(xué)習(xí)支架，對于學(xué)生完成高中學(xué)習(xí)習(xí)慣轉(zhuǎn)型，充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，提升邏輯思維能力，均有積極的作用。

二、支架教學(xué)法的基本原理

支架式教學(xué)法是基于知識建構(gòu)理論提出的一種以學(xué)習(xí)者為中心，以培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力和自主學(xué)習(xí)能力為目標(biāo)的教學(xué)法。該教學(xué)法是指一步一步地為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供適當(dāng)?shù)?、小步調(diào)的線索或提示（支架），讓學(xué)生通過這些支架一步一步地攀升，逐漸發(fā)現(xiàn)和解決學(xué)習(xí)中的問題，掌握所要學(xué)習(xí)的知識，提高問題解決能力。

結(jié)合生命科學(xué)的教學(xué)實(shí)踐，支架式教學(xué)法在生命科學(xué)教學(xué)中可以通過觀察動畫、教學(xué)圖示，聯(lián)系具體生活情境，組織學(xué)生活動等方式提供學(xué)習(xí)支架，發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。

三、支架教學(xué)方法的探究與實(shí)踐

1.通過活動提供學(xué)習(xí)體驗(yàn)支架

在學(xué)習(xí)“減數(shù)分裂過程”時，由于知識抽象，過程比較復(fù)雜，學(xué)生普遍認(rèn)為很難掌握，對各期圖像加以判斷時，往往張冠李戴。教師設(shè)計了減數(shù)分裂中染色體變化的游戲活動，作為學(xué)習(xí)支架?；舅悸肥牵盒〗M以兩色橡皮泥為材料制作不同時期染色體，在B5紙上預(yù)先畫好的細(xì)胞輪廓中演示各個時期染色體的動態(tài)變化位置。老師巡視檢查學(xué)生擺放染色體位置情況是否與各期的實(shí)際情況相符。具體步驟如下：第一步，在白紙上畫圖：精原細(xì)胞1個、初級精母細(xì)胞1個、次級精母細(xì)胞2個、精細(xì)胞4個。第二步，制作2對染色體。以顏色不同體現(xiàn)同源染色體來源不同，以大小形態(tài)相同表現(xiàn)同源染色體。第三步，學(xué)生在各細(xì)胞中放置染色體，在初級精母細(xì)胞和次級精母細(xì)胞中可以活動演示染色體的形態(tài)、位置與數(shù)目用以體現(xiàn)各期特征。第四步，重點(diǎn)模擬兩種情況：減數(shù)第一次分裂前期初級精母細(xì)胞中的交叉互換行為和后期的自由組合行為。以活動作為學(xué)習(xí)支架的優(yōu)點(diǎn)在于：學(xué)生親身體驗(yàn)染色體在細(xì)胞中的動態(tài)變化過程，將所學(xué)的知識在演示的過程中進(jìn)行了組內(nèi)展示交流和糾錯，學(xué)習(xí)效果明顯提高，知識建構(gòu)達(dá)到預(yù)期。

DNA雙螺旋分子結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，揭開了生命科學(xué)分子水平的嶄新篇章，但是由于DNA分子，結(jié)構(gòu)微觀，對學(xué)生來說，屬于學(xué)習(xí)難點(diǎn)。所以，在學(xué)習(xí)“DNA的結(jié)構(gòu)”時，通過學(xué)生活動搭建學(xué)習(xí)支架，讓學(xué)生親自動手制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)而構(gòu)建新知識。小組內(nèi)同學(xué)采用剪刀+糨糊的方法，分工完成DNA分子模型搭建。第一步：用相同大小的紅色圓形紙片代表磷酸基團(tuán)，用綠色五邊形紙片代表脫氧核糖，用黃色長方形紙片代表含氮堿基，同時在長方形的一端剪出凹凸，并且用筆標(biāo)出堿基的類型。第二步：學(xué)生將剪好的磷酸基團(tuán)、脫氧核糖、含氮堿基進(jìn)行組裝成脫氧核苷酸。第三步：用雙面膠將脫氧核苷酸粘貼在白紙上，成為一條平面的多核苷酸鏈。第四步：按照堿基互補(bǔ)配對原則搭建另外一條多核苷酸鏈，從而構(gòu)成雙鏈DNA分子。第五步：課堂上每組同學(xué)展示本組制作的DNA分子。教師并適時提出問題：DNA分子的內(nèi)、外側(cè)各是由哪些結(jié)構(gòu)組成？DNA分子的穩(wěn)定性和多樣性表現(xiàn)在哪里？學(xué)生進(jìn)一步對白紙進(jìn)行螺旋，理解DNA分子的空間結(jié)構(gòu)。這樣的學(xué)生活動，將微觀的學(xué)生無法觀察到的分子，經(jīng)過動手，獲得了清晰的認(rèn)識，知識通過動手活動，分步驟搭建學(xué)習(xí)支架，完成了知識有效建構(gòu)。

2.通過動畫、圖示提供學(xué)習(xí)內(nèi)容形象性支架

高中生命科學(xué)的學(xué)習(xí)內(nèi)容偏微觀，學(xué)生缺少日常認(rèn)知，通過播放flash動畫，展示教材圖示，提供形象性支架，有助于學(xué)生將微觀抽象的知識形成形象可以理解的知識。在教學(xué)過程中，以下內(nèi)容采用動畫展示：神經(jīng)沖動在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)和在突觸上的傳導(dǎo)過程;體液免疫和細(xì)胞免疫過程;中心法則中的DNA復(fù)制，轉(zhuǎn)錄，蛋白質(zhì)翻譯過程;細(xì)胞有絲分裂和減數(shù)分裂過程等，均收到較好的教學(xué)效果，將微觀抽象的知識形象化，有助于學(xué)生理解并建構(gòu)新知識。

生命科學(xué)的學(xué)習(xí)過程離不開識圖，教材中提供的圖像，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，充分利用，也是很好的學(xué)習(xí)支架，對學(xué)習(xí)起到事半功倍的作用。

如教材中“光合作用的場所”：從宏觀植物葉片到光學(xué)顯微鏡觀察到的局部放大葉肉細(xì)胞圖，再到每個葉肉細(xì)胞中的葉綠體圖，最后是電子顯微鏡下的葉綠體圖，以及葉綠體的結(jié)構(gòu)模式圖，通過對圖示的觀察，可以獲得下列認(rèn)知：葉綠體主要存在于葉肉細(xì)胞中，每個葉肉細(xì)胞內(nèi)有多個葉綠體，葉綠體由雙層膜包圍，內(nèi)含基質(zhì)和幾十個基粒，每個基粒由多個類囊體重疊而成，類囊體是由膜圍城的空心餅狀結(jié)構(gòu)。上述認(rèn)知，通過圖示很容易達(dá)成，但是如果僅用抽象語言描述，知識理解難度很大，內(nèi)在邏輯要求很高。圖示是生物學(xué)知識的載體之一，是具體與抽象相結(jié)合的體現(xiàn)，能清晰直觀地表達(dá)生物現(xiàn)象和生理過程，作為學(xué)習(xí)支架起到化難為易的作用。

3.通過生活實(shí)例提供真實(shí)情境支架

如學(xué)習(xí)“細(xì)胞滲透吸水”時，教師可以請同學(xué)們思考腌蘿卜這樣的生活實(shí)例，接著給學(xué)生觀察：出示兩個燒杯，一個裝蒸餾水，一個裝等量鹽水。教師解釋：一天前，在兩個燒杯中放入了形狀和體積相同的蘿卜條?，F(xiàn)在請一位同學(xué)把它們?nèi)〕觯檬帜竽?，說說有什么感覺，再掰一掰，看看是否容易彎曲，最后將取出蘿卜條的蒸餾水和鹽水用量筒量一量，看看蒸餾水、鹽水體積是否發(fā)生變化。這樣的情境很巧妙地將生活中的感性認(rèn)識與植物細(xì)胞滲透吸水、失水的理性知識，進(jìn)行了無縫對接，有效幫助學(xué)生理解了外界溶液濃度對植物細(xì)胞失水、吸水的影響。

對于“細(xì)胞滲透吸水”，還可以進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考以下生活中的實(shí)例：醫(yī)生給病人輸液時，為什么使用生理鹽水？生理鹽水的濃度是多少？如果誤用蒸餾水輸液，情況將會怎樣？通過這些生活中的鮮活實(shí)例，學(xué)生進(jìn)一步理解動物細(xì)胞也會出現(xiàn)滲透吸水和滲透失水現(xiàn)象。通過分享動、植物細(xì)胞吸水現(xiàn)象和失水現(xiàn)象的生活實(shí)例，給學(xué)生搭建了真實(shí)情境支架，學(xué)生真切體會到：細(xì)胞必須處在合適的外界溶液濃度（滲透壓）下才能進(jìn)行的正常的生理活動，外界溶液濃度過高或者過低都會影響細(xì)胞的形態(tài)及功能。

4.通過類比法提供學(xué)習(xí)中的聯(lián)想支架

概念對學(xué)生來說，一直是學(xué)習(xí)難點(diǎn)。如：將神經(jīng)和神經(jīng)纖維分別類比成八芯網(wǎng)絡(luò)線和網(wǎng)絡(luò)線中的每一芯之間的關(guān)系，通過在課堂上展示網(wǎng)絡(luò)線來理解神經(jīng)是多根神經(jīng)纖維集結(jié)成束，外包結(jié)締組織的膜構(gòu)成的，而神經(jīng)纖維是單個的軸突或樹突加髓鞘構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)線中的每一芯都是由細(xì)銅線和塑料膠皮構(gòu)成的，與神經(jīng)纖維結(jié)構(gòu)極其相似。學(xué)生在課堂中觀察了網(wǎng)絡(luò)線的基礎(chǔ)上，再通過類比的方法進(jìn)一步理想神經(jīng)和神經(jīng)纖維的關(guān)系，也能領(lǐng)會神經(jīng)傳導(dǎo)沖動的效率被大大提高，因?yàn)榘诵揪W(wǎng)絡(luò)線能大大提高傳輸信息的效率。這樣的類比法，給學(xué)生搭建了聯(lián)想學(xué)習(xí)支架，使概念的理解深入透徹了。

再如：激素的作用原理表明，激素本身不為機(jī)體提供代謝的物質(zhì)和能量，僅起著“信使”的作用，通過循環(huán)系統(tǒng)，將信息傳遞給靶器官。在理解激素作用原理時，可以將“激素”類比為“郵遞員”，郵遞員走街串巷，就相當(dāng)于激素在體內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)中隨著血液運(yùn)輸流動，郵遞員將信件送到學(xué)校門房間，相當(dāng)于激素到達(dá)靶細(xì)胞（學(xué)校相當(dāng)于靶細(xì)胞），學(xué)校門房間相當(dāng)于靶細(xì)胞上的受體。郵遞員只要完成遞信任務(wù)，對信件在學(xué)校引起的反應(yīng)，并不參與，類比為激素不為機(jī)體提供代謝的物質(zhì)和能量。由于郵遞員的工作，發(fā)生在學(xué)生日常中，學(xué)生比較熟悉，通過這樣的類比，提供了聯(lián)想的可能，這樣的類比支架，大大化簡了學(xué)習(xí)的難度。

四、支架教學(xué)方法之反思

1.支架教學(xué)法要求準(zhǔn)確把握支架的內(nèi)涵

支架教學(xué)法對主動搭建支架的教師有比較高的要求，每個支架的搭建，都需要教師精準(zhǔn)把握所教學(xué)的內(nèi)容，并且通過教學(xué)智慧，把知識和支架進(jìn)行有效的鏈接。如類比法提供的聯(lián)想支架，如果不能使生命科學(xué)知識與聯(lián)想內(nèi)容之間完美結(jié)合，聯(lián)想就會偏離了知識本身的準(zhǔn)確性而失實(shí)，變成瞎想，那么這樣的支架對教學(xué)不僅沒有幫助的，甚至是誤導(dǎo)學(xué)生。

2.支架教學(xué)法要求教師明晰學(xué)生最近發(fā)展區(qū)

學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，既包含學(xué)生所掌握的已有知識水平，也包含學(xué)生的思維能力水平等，支架教學(xué)法要求教師在搭建支架之前，需對學(xué)生學(xué)情有一定的了解，學(xué)情的基本狀況主要依賴教師的調(diào)研和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累。來自不同學(xué)生群體的學(xué)情，差異很大，因此，教學(xué)搭建的支架，都對群體有選擇性，對于有些學(xué)生群體適切的支架，對于另外一部分學(xué)生群體也許就是沒有必要的，或者是過于復(fù)雜，難以落實(shí)而無效的，所有的教學(xué)手段最終需要用教學(xué)的效果加以檢驗(yàn)?；诒緦W(xué)校學(xué)生學(xué)情的最近發(fā)展區(qū)而搭建的支架，才可能具備有效性。

3.支架教學(xué)法依賴于有效的合作和溝通

教師在生命科學(xué)課程中所搭建的學(xué)習(xí)支架，試圖幫助學(xué)生理解生命學(xué)科的生命觀念和生命規(guī)律。但是如果師生在合作和溝通過程中出現(xiàn)障礙，各種支架就無法起到應(yīng)有的助學(xué)作用。當(dāng)然，如果合作和溝通順暢，支架不僅可以來自教師的搭建，也可以來自學(xué)生之間，學(xué)生之間的溝通，克服了時空限制，最近發(fā)展區(qū)也往往相近，他們更能彼此理解。

（作者單位：上海市民星中學(xué)）