核心素養(yǎng)背景下如何利用真實性情境進(jìn)行高中生物概念教學(xué)

王丹 唐元宵 徐忠東 吳立清

摘要 就如何利用真實性情境設(shè)計高中生物概念教學(xué)進(jìn)行了探討，以思考學(xué)科核心素養(yǎng)形成的途徑與方式，能夠為一線教師的教學(xué)起到拋磚引玉作用。通過設(shè)置合理的真實性情境進(jìn)行概念教學(xué)，使之明確概念教學(xué)的學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)路徑，幫助學(xué)生建構(gòu)清晰的知識結(jié)構(gòu)，進(jìn)而使學(xué)生有效理解概念性知識，在概念建構(gòu)的過程中發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 高中生物學(xué) 學(xué)科核心素養(yǎng) 真實性情境 概念教學(xué)

中圖分類號 G633.91????????????? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

課堂教學(xué)是發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的主陣地。新課改背景下，教師以學(xué)科知識為主要載體，學(xué)科活動為主要路徑，發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)為教學(xué)目標(biāo)。為了盡快達(dá)成這一目標(biāo)，教師可以把概念性知識放在真實性情境中，讓學(xué)生去探究，能夠加深學(xué)生對概念的理解?！爸R只有融入情境才能好理解，知識的情境化是知識活化并且轉(zhuǎn)化為素養(yǎng)的必經(jīng)途徑。情境在課程中發(fā)揮了不可忽視的作用。真實性的情境是核心素養(yǎng)培養(yǎng)和形成的途徑和方式，也是核心素養(yǎng)考核評價的重要依托?！毕旅嬉浴昂怂崾沁z傳信息的攜帶者”為例，探究在學(xué)科核心素養(yǎng)背景下如何利用真實性情境進(jìn)行高中生物概念教學(xué)。

1 明確概念教學(xué)的學(xué)習(xí)目標(biāo)

可以轉(zhuǎn)化為素養(yǎng)的知識和能力，才最有價值。在概念教學(xué)中達(dá)成概念性的理解（最終形成生命觀念），就使知識具有了廣泛的遷移性。知識和能力只有具有廣泛遷移性的時候，才能變?yōu)槿说囊环N素養(yǎng)，即在真實性情境中達(dá)成概念性知識的理解過程，也是學(xué)科核心素養(yǎng)形成的過程。通過概念的教學(xué)達(dá)成對概念的理解，在概念理解中發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，這是概念教學(xué)的目標(biāo)。本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)為能夠概述“核酸由核苷酸聚合而成，是儲存與傳遞遺傳信息的生物大分子”。

2 建構(gòu)清晰的知識結(jié)構(gòu)進(jìn)而明確概念學(xué)習(xí)路徑

知識是發(fā)展核心素養(yǎng)的載體。如何在構(gòu)建知識的過程中發(fā)展核心素養(yǎng)，是一線教師要努力的方向。概念作為知識組成部分在知識結(jié)構(gòu)中處于什么樣的位置？該問題的回答在林恩·埃里克森知識的結(jié)構(gòu)模式（圖1）中得以呈現(xiàn)。

從圖1中，可以得知，概念、概括、原理和理論的概念性知識是在事實性知識的基礎(chǔ)上形成的，只有把事實及主題與概念聯(lián)系在一起才能形成概念。明確主題下概念，尋求有效的事實案例支撐，是概念教學(xué)達(dá)成的必要準(zhǔn)備工作。“核酸是遺傳信息的攜帶者”一節(jié)的知識結(jié)構(gòu)如圖2所示。

中學(xué)階段是學(xué)生概念結(jié)構(gòu)建立、獲得對知識的深入理解、夯實生物學(xué)課程基礎(chǔ)的關(guān)鍵階段。教師自身建立清晰的知識結(jié)構(gòu)，才能在概念教學(xué)中為學(xué)生概念建構(gòu)提供更好的幫助。

3 依據(jù)概念學(xué)習(xí)路徑引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)概念

“事實性內(nèi)容能夠例證，需要學(xué)生實現(xiàn)的概括（概念性理解）。引導(dǎo)性問題幫助學(xué)生從事實性的知識（或?qū)嵗┻^渡到概括（概念性層次上的理解）?！?/p>

3.1運(yùn)用引導(dǎo)式概念教學(xué)方法

依據(jù)概念的結(jié)構(gòu)，從下而上的引導(dǎo)式教學(xué)是概念教學(xué)運(yùn)用的主要方法。即通過提供具體事實以及通過設(shè)置引導(dǎo)性問題引發(fā)思考，從而實現(xiàn)事實的概括（獲得概念性的理解）。

本節(jié)課的具體事實包括核酸的種類與分布、核酸的結(jié)構(gòu)、核酸的功能。這些具體事實為本節(jié)課所需要達(dá)成的概念性理解“概述核酸由核苷酸聚合而成，是儲存與傳遞遺傳信息的生物大分子”的支撐。

3.2設(shè)置引導(dǎo)性問題

引導(dǎo)性問題（事實性問題、概念性問題、激發(fā)性問題）驅(qū)動學(xué)生思考，建立事實與概念之間的聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生達(dá)成概念性理解。教師在教學(xué)中需要區(qū)分事實性問題、概念性問題及激發(fā)性問題，通過教學(xué)設(shè)計，有意識地預(yù)設(shè)何時實現(xiàn)學(xué)生對概念的理解。

本節(jié)課聚焦的事實性問題為：如何描述核酸的結(jié)構(gòu)與功能？

本節(jié)課的知識結(jié)構(gòu)與引導(dǎo)性問題的關(guān)系如下：

首先“核酸的種類及分布、核酸的結(jié)構(gòu)單位、核酸是由核苷酸連接而成的長鏈”的知識結(jié)構(gòu)是在一系列事實性問題引導(dǎo)下搭建起來的。這樣的知識結(jié)構(gòu)為形成本節(jié)課重要的概括“概述核酸由核苷酸聚合而成，是儲存與傳遞遺傳信息的生物大分子”提供了依據(jù)。之后，教師提出概念性問題：脫氧核苷酸只有4種，DNA 大多為雙螺旋結(jié)構(gòu)，為什么 DNA 分子具有多樣性？概述由核苷酸構(gòu)成的生物大分子核酸為什么能夠儲存?zhèn)鬟f遺傳信息。以此引導(dǎo)學(xué)生思考;最后達(dá)成本節(jié)課概念性理解目標(biāo)“概述核酸由核苷酸聚合而成，是儲存與傳遞遺傳信息的生物大分子”。

4 選擇概念教學(xué)中真實性情境創(chuàng)設(shè)途徑

清晰的概念學(xué)習(xí)路徑是達(dá)成概念理解的基礎(chǔ)，真實性情境能夠讓知識更好理解。那么，如何創(chuàng)設(shè)真實性情境，從而更好地促進(jìn)概念的理解呢？

4.1依據(jù)課題下概念學(xué)習(xí)目標(biāo)及學(xué)生經(jīng)驗，選擇真實性情境素材

生物學(xué)真實性情境素材主要來源有生活、實驗、生產(chǎn)實踐、科學(xué)研究（生物學(xué)觀察、生物熱點前沿、科學(xué)史等）、社會熱點議題等。

本節(jié)課真實性情境主要情境素材有核酸結(jié)構(gòu)的認(rèn)識、新型冠狀病毒核酸檢測、DNA 能夠提供犯罪嫌疑人的信息、鐮刀型細(xì)胞貧血癥。

本節(jié)課情境素材主要來源有科學(xué)研究中的實驗與觀察、社會熱點議題。

4.2選擇真實性情境素材的呈現(xiàn)形式

為概念學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)的真實性情境只有通過呈現(xiàn)，才能被學(xué)生接收。而情境創(chuàng)設(shè)的目的之一在于使需要被內(nèi)部加工的信息易于被接收，從而完成后續(xù)的信息加工。

以信息的感覺通道為參考，高中生物學(xué)情境呈現(xiàn)的形式主要有實物、圖片、模型、多媒體音視頻與動畫、語言文字、動作等。

4.3綜合運(yùn)用真實性情境創(chuàng)設(shè)的途徑

教師要依據(jù)概念學(xué)習(xí)目標(biāo)與學(xué)生經(jīng)驗，選擇恰當(dāng)?shù)恼鎸嵭郧榫乘夭摹＿x擇情境呈現(xiàn)形式要使情境中與知識構(gòu)建相關(guān)的信息易于被學(xué)生知覺和注意，同化到原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，從而達(dá)成意義的理解。選擇真實性情境素材與呈現(xiàn)方式是真實性情境創(chuàng)設(shè)的途徑。教師恰當(dāng)運(yùn)用真實性情境創(chuàng)設(shè)的途徑，有益于知識的生成與理解。

在本節(jié)課中，真實性大情境“新冠肺炎的核酸檢測”貫穿了整節(jié)課。素材來源社會熱點議題，呈現(xiàn)形式為核酸采集圖片、文字語言。檢測核酸的場景給學(xué)生親切熟悉之感，教師描述核酸檢測的過程與目的，提出問題，促進(jìn)學(xué)生探究：“核酸檢測的原理究竟是什么？”教師創(chuàng)設(shè)情境，把情境與本節(jié)課所學(xué)知識聯(lián)系起來，從而發(fā)揮主導(dǎo)作用。

情境創(chuàng)設(shè)的效果就不再僅僅停留在活躍課堂，而是起到提升學(xué)習(xí)興趣、引發(fā)思考、提高課堂有效性的作用。生物學(xué)微觀結(jié)構(gòu)及功能等抽象的概念離不開科學(xué)研究中的科學(xué)觀察，借助顯微鏡等工具的生物學(xué)及學(xué)科交叉實驗常常是科學(xué)觀察的真實性情境素材來源。核苷酸與核酸的結(jié)構(gòu)微觀抽象，教師通過實物、圖片、模型、多媒體音視頻與動畫方式呈現(xiàn)，不僅使核苷酸與核酸的結(jié)構(gòu)更加直觀形象，而且調(diào)動了學(xué)生感官，有利于學(xué)生理解微觀抽象概念。

5 設(shè)置真實性情境下概念教學(xué)達(dá)成的途徑

課題中設(shè)置真實性情境下概念學(xué)習(xí)任務(wù)（一系列活動）是真實性情境下概念達(dá)成的途徑。學(xué)生在教師設(shè)置的一系列活動過程中，解決知識結(jié)構(gòu)下所對應(yīng)的引導(dǎo)性問題，逐步達(dá)成概念的理解。本節(jié)課學(xué)習(xí)活動主要包括閱讀、圖片觀察、動態(tài)圖觀察、模式圖觀察、結(jié)構(gòu)模型圖連接、思考練習(xí)題。

本節(jié)課設(shè)置的活動與對應(yīng)的知識目標(biāo)如下（引號部分為本節(jié)課對應(yīng)的真實性情境素材）：

首先，學(xué)生閱讀書本，觀察“DNA 和 RNA 在細(xì)胞中的分布”實驗結(jié)果圖片，說出核酸的種類和分布;觀察“真核細(xì)胞、原核細(xì)胞、病毒不同生物的模式圖”，說出不同生物的核酸種類。接著，觀察“核苷酸分子結(jié)構(gòu)圖”“DNA 與 RNA 在化學(xué)組成上異同的餅狀關(guān)系圖”，說出核酸的基本單位、組成、基本組成元素、種類、分類依據(jù)、兩類核苷酸堿基的區(qū)別、構(gòu)成 DNA 與 RNA 的堿基種類、5種堿基能構(gòu)成核苷酸的種類、核苷酸的名稱、DNA 與RNA在化學(xué)組成上的區(qū)別、DNA 與 RNA初步水解與徹底水解的產(chǎn)物。

其次，學(xué)生觀察“核苷酸連接成長鏈的動態(tài)結(jié)構(gòu)模式圖”，說出核苷酸連接成長鏈的方式;利用“4種脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu)模型圖”，完成4個核苷酸的連接。觀察“DNA 的結(jié)構(gòu)模式圖”，嘗試描述DNA 的結(jié)構(gòu)。

最后，學(xué)生思考：脫氧核苷酸有4種，DNA 大多為雙螺旋結(jié)構(gòu)，為什么 DNA（或 RNA）分子具有多樣性？由100個脫氧核苷酸組成的單鏈核酸片段的組合方式有幾種？學(xué)生在分析、討論后，可以真切體會堿基排列順序的多樣性，理解核苷酸排列順序存儲著生物遺傳信息。教師用語言文字描述、圖片呈現(xiàn)“新冠肺炎的核酸檢測”“DNA 能夠提供犯罪嫌疑人的信息”“患有鐮刀型細(xì)胞貧血癥患者，核苷酸序列的改變也可以引發(fā)生物性狀的改變”，概述檢測核酸鑒定生物的原因，從而引導(dǎo)學(xué)生概述核酸的功能。

6 發(fā)揮真實性情境在概念教學(xué)中的作用促進(jìn)概念的建構(gòu)

6.1創(chuàng)設(shè)適宜的真實性情境，提升學(xué)生的體驗

維特羅克的學(xué)習(xí)生成理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者生成信息的有意義過程，這一過程是通過原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)及相關(guān)知識經(jīng)驗與環(huán)境中接收到的感覺信息相互作用實現(xiàn)的。

真實性的情境可以使知識形象化、活化，使學(xué)生打開多感覺通道便于信息的接收。教師用形象生動的圖片或模型呈現(xiàn)生物微觀抽象世界，使微觀抽象內(nèi)容易于被學(xué)生感知。

本節(jié)課上對核酸結(jié)構(gòu)的認(rèn)識基于學(xué)生原有經(jīng)驗（化學(xué)物質(zhì)的認(rèn)識等），“新型冠狀病毒核酸檢測”不僅是學(xué)生熟悉的社會議題，且學(xué)生有親身的體驗。通過上一節(jié)課“蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者”中對“鐮刀型細(xì)胞貧血癥”的學(xué)習(xí)，學(xué)生已知道一個氨基酸的改變就可能造成蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的改變，從而導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)異常，機(jī)體出現(xiàn)相應(yīng)的病癥?？梢?，氨基酸的排列順序（蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)）對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能起著至關(guān)重要的決定作用。即，蛋白質(zhì)的功能是以特定的空間結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，而這樣的空間結(jié)構(gòu)是由一級結(jié)構(gòu)決定的。

通過本節(jié)課學(xué)習(xí)，學(xué)生知道了堿基排列順序的改變影響核苷酸序列，也改變了生物的性狀。結(jié)合兩節(jié)課所學(xué)，學(xué)生能夠推理出，核酸序列可能編碼蛋白質(zhì)相關(guān)的信息，核酸序列與生物性狀之間具備對應(yīng)關(guān)系。適宜的真實性情境的創(chuàng)設(shè)，實現(xiàn)了原有的知識經(jīng)驗與接收到的感覺信息相互作用，達(dá)成概念意義的建構(gòu)。

6.2創(chuàng)設(shè)引發(fā)主動參與的真實性情境

真實性情境容易激發(fā)學(xué)生興趣，引發(fā)學(xué)生主動參與。本節(jié)課通過探尋新冠核酸檢測能確定是否感染新冠病毒、DNA 能夠提供犯罪嫌疑人的信息、鐮刀型細(xì)胞貧血癥原因，緊密聯(lián)系生活。教學(xué)成為師生的對話，學(xué)生在豐富的學(xué)習(xí)體驗基礎(chǔ)上，在教師有目的的引導(dǎo)下，主動地進(jìn)行概念的建構(gòu)，提升了學(xué)習(xí)效果，也培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維品質(zhì)和參與社會事務(wù)的積極性。

6.3注意情境創(chuàng)設(shè)的連續(xù)性

真實性大情境貫穿于核心概念教學(xué)的全過程。本節(jié)課選擇“新型冠狀病毒核酸檢測”真實性大情境貫穿，促進(jìn)了學(xué)生的生命觀念、社會參與和科學(xué)思維生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的形成。

同時，小情境貫穿于課程相關(guān)主題，真實性情境“鐮刀型細(xì)胞貧血癥”可運(yùn)用到必修1的“蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者”“核酸是遺傳信息的攜帶者”、必修2的“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成”“基因表達(dá)與性狀的關(guān)系”“基因突變和基因重組”相關(guān)課時，建立起新舊知識的聯(lián)系，從而使學(xué)生把新知識納入已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中。

知識形成整體，有益于構(gòu)建知識的聯(lián)系，情境的貫通是實現(xiàn)知識整體性，概念間形成相互聯(lián)系，達(dá)成概念性的理解（概括）的手段。情境的貫穿與知識整體性要求是統(tǒng)一一致的。

指向?qū)W科核心素養(yǎng)的高中生物學(xué)真實性情境下的概念教學(xué)設(shè)計思路如圖3所示。

“創(chuàng)設(shè)真實情境的目的，就是希望學(xué)生能夠從復(fù)雜的現(xiàn)實情境中去獲取知識，能夠整理和概括信息。通過情境，讓學(xué)生與生活聯(lián)系起來，以生動有趣的情境來引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，從而讓學(xué)生感受到學(xué)習(xí)的快樂。”知識是核心素養(yǎng)發(fā)展的載體，在知識的教學(xué)中達(dá)成學(xué)生概念性的理解從而實現(xiàn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。而真實性情境教學(xué)是達(dá)成概念性理解、實現(xiàn)發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的途徑與方式。概念建構(gòu)的過程就是概念性知識理解的過程，也是提升學(xué)科核心素養(yǎng)的過程。概念教學(xué)的過程與核心素養(yǎng)培養(yǎng)的過程具有一致性。

參考文獻(xiàn)：

[1]余文森.核心素養(yǎng)導(dǎo)向的課堂教學(xué)[M].上海：上海教育出版社，2017：92-191.

[2]林恩·埃里克森，洛伊斯·蘭寧.魯效孔，譯.以概念為本的課程與教學(xué)：培養(yǎng)核心素養(yǎng)的絕佳實踐[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2018：37-105.

[3]李吉林.情境教育精要[M].北京：教育科學(xué)出版社，2016：17-26.

[4]陳琦，劉儒德.當(dāng)代教育心理學(xué)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2019：131-241.

[5]吳成軍.生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)與評價[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2020：118-112.