讓學(xué)科核心素養(yǎng)在真實(shí)情境中自然生長
——以蘇科版初中生物學(xué)“生物體的基本結(jié)構(gòu)”一節(jié)為例

姚國平

（無錫市蠡園中學(xué) 江蘇無錫 214072）

情境學(xué)習(xí)理論認(rèn)為學(xué)習(xí)和認(rèn)知過程在本質(zhì)上都是具有情境性的。經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）在“素養(yǎng)界定與遴選”項(xiàng)目中指出：傳統(tǒng)的教學(xué)以知識(shí)點(diǎn)的掌握為核心，忽視知識(shí)學(xué)習(xí)過程中真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)和知識(shí)應(yīng)用于真實(shí)情境的問題解決能力的培養(yǎng)，不能有效培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)?！镀胀ǜ咧猩飳W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》強(qiáng)調(diào)真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)，指出生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在生物學(xué)學(xué)習(xí)過程中逐漸發(fā)展起來的，在解決真實(shí)情境中的實(shí)際問題時(shí)表現(xiàn)出來的價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生知識(shí)、能力、情感態(tài)度價(jià)值觀的綜合體現(xiàn)。情境越真實(shí)，就越容易激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性，其知識(shí)建構(gòu)能力、高階思維能力、探究能力及決策能力都能得以持續(xù)發(fā)展。因此，教師在教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)該選取與學(xué)科核心概念密切關(guān)聯(lián)、與學(xué)生認(rèn)知水平高度一致且有利于體現(xiàn)育人價(jià)值的真實(shí)情境素材，讓學(xué)生以生物學(xué)知識(shí)為工具來認(rèn)識(shí)、分析和解決基于真實(shí)情境的實(shí)際問題，從而發(fā)展和評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。核心素養(yǎng)的發(fā)展是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，高中階段的學(xué)科核心素養(yǎng)在義務(wù)教育階段也應(yīng)當(dāng)有所體現(xiàn)。結(jié)合蘇科版初中《生物學(xué)》七年級(jí)下冊(cè)“生物體的基本結(jié)構(gòu)”一節(jié)內(nèi)容，就教學(xué)中如何通過創(chuàng)設(shè)科學(xué)史料情境、實(shí)踐探究情境、社會(huì)生活情境來發(fā)展和評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)談一些看法。

1 創(chuàng)設(shè)科學(xué)史料情境，綻放學(xué)科核心素養(yǎng)之花

生物科學(xué)是由事實(shí)、概念、原理、定律和理論構(gòu)成的知識(shí)體系，是人們?cè)诮?jīng)歷不斷探究的過程中發(fā)現(xiàn)、積累和發(fā)展起來的。即生物科學(xué)既包含了靜態(tài)的結(jié)果部分，又包含了探究知識(shí)的動(dòng)態(tài)過程。這種“動(dòng)態(tài)過程”勾勒出生物科學(xué)的發(fā)展歷史。學(xué)習(xí)生物科學(xué)史能使學(xué)生沿著科學(xué)家探索生物世界的道路，理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究的方法，學(xué)習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)的精神，對(duì)提高學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)有重要意義。在生物科學(xué)發(fā)展的歷程中，科學(xué)人物、科學(xué)成就、歷史事件為生物學(xué)教學(xué)提供了真實(shí)、豐富的情境資源。教學(xué)中，教師以科學(xué)史為載體創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，能引領(lǐng)學(xué)生主動(dòng)探尋科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程，從中體驗(yàn)科學(xué)方法和科學(xué)思維的魅力，體悟科學(xué)研究的艱辛與樂趣，進(jìn)而升華科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。這樣，學(xué)科核心素養(yǎng)之花便會(huì)悄然綻放。

細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。本節(jié)內(nèi)容學(xué)習(xí)之前，學(xué)生對(duì)“細(xì)胞”這一名詞并不陌生，但基本處于“空殼”概念階段，對(duì)于細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)史更是一無所知。課堂上，教師可圖文并茂地呈現(xiàn)以下科學(xué)史實(shí)，以豐富學(xué)生的認(rèn)知背景。

（1）1665年，英國博物學(xué)家羅伯特·胡克用自己設(shè)計(jì)制造的顯微鏡（放大倍數(shù)40～140倍）觀察了軟木（櫟樹皮）的薄片首次發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞，并將自己用顯微鏡觀察所得寫成《顯微圖譜》一書。細(xì)胞一詞即由他命名。

（2）1680年，荷蘭顯微鏡學(xué)家、微生物學(xué)的開拓者安東尼·列文虎克是觀察到活細(xì)胞的第一個(gè)人，他利用自制的顯微鏡（構(gòu)造簡單，但能放大50～300倍）清楚地觀察到細(xì)菌、原生動(dòng)物、人類精子、鮭魚紅細(xì)胞等。

（3）1838年，德國植物學(xué)家施萊登發(fā)表《植物發(fā)生論》，指出“植物是構(gòu)成細(xì)胞的基本單位”；1839年，德國生理學(xué)家施萊登發(fā)表《關(guān)于動(dòng)植物的結(jié)構(gòu)和生長的一致性的顯微研究》，指出“動(dòng)物和植物都是由細(xì)胞構(gòu)成的”。

學(xué)生閱讀科學(xué)史材料后，思考問題：①在16世紀(jì)以前，人們?yōu)槭裁床恢兰?xì)胞的存在？②科學(xué)家借助顯微鏡，通過對(duì)大量動(dòng)植物材料長期細(xì)致的觀察和研究，得出了什么樣的結(jié)論？③了解細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)過程，為你學(xué)習(xí)生物學(xué)帶來怎樣的啟示？

學(xué)生分析、交流這三段科學(xué)史資料，認(rèn)識(shí)到自然界種類豐富的生命有機(jī)體（除病毒外）都是細(xì)胞構(gòu)成的，從細(xì)胞水平認(rèn)識(shí)生命的多樣性與統(tǒng)一性；同時(shí)，還認(rèn)識(shí)到科學(xué)與技術(shù)之間是緊密相連的，對(duì)生命的認(rèn)知有賴于技術(shù)的發(fā)展，沒有顯微鏡也就不會(huì)有現(xiàn)代的生命科學(xué)，從而確立顯微鏡的研制和發(fā)展對(duì)科學(xué)認(rèn)識(shí)細(xì)胞的重要意義。另外，教師引導(dǎo)學(xué)生縱觀漫長的細(xì)胞發(fā)現(xiàn)歷程，回溯科學(xué)家的思維過程和工作方式，認(rèn)識(shí)到“科學(xué)知識(shí)可能隨著研究的深入而改變”“科學(xué)工作依賴觀察和推論”“科學(xué)是創(chuàng)造性的工作”，即受到科學(xué)本質(zhì)觀的熏陶。顯然，教師引入科學(xué)史，有利于學(xué)生在真實(shí)的情境脈絡(luò)中進(jìn)行探索、討論和獲得意義，從而提升生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

2 創(chuàng)設(shè)實(shí)踐探究情境，培植學(xué)科核心素養(yǎng)之根

人類的文明成果是通過對(duì)自然、社會(huì)、人與自然關(guān)系認(rèn)識(shí)的實(shí)踐中不斷積累得到的，即產(chǎn)生于具體的實(shí)踐情境。實(shí)踐也是學(xué)生成長與發(fā)展的重要基石，具有重要的育人功能。林崇德教授認(rèn)為，核心素養(yǎng)的培養(yǎng)過程應(yīng)側(cè)重學(xué)生的自主探究和自我體驗(yàn)，更多地依靠自身在實(shí)踐中的摸索、積累和感悟，是個(gè)體認(rèn)知與元認(rèn)知建構(gòu)的過程，是在外界引導(dǎo)下的自我發(fā)展、自我超越、自我升華的過程。作為自然科學(xué)中的基礎(chǔ)學(xué)科，義務(wù)教育階段生物學(xué)課程是一門探索性和實(shí)踐性都非常強(qiáng)的學(xué)科課程。因此，實(shí)踐和探究是學(xué)生認(rèn)識(shí)生命科學(xué)、發(fā)展核心素養(yǎng)的根本途徑。在教學(xué)實(shí)踐中，教師不能把學(xué)生僅僅禁錮在純粹的“書本世界”之中，需要摒棄“坐而論道”的教學(xué)方式，給學(xué)生提供更多的機(jī)會(huì)親自參與實(shí)踐，如實(shí)驗(yàn)探究、模型制作等課程實(shí)踐，參觀、調(diào)查等自然和社會(huì)實(shí)踐，種植、養(yǎng)殖等勞動(dòng)實(shí)踐。這樣讓學(xué)生置身于具有真實(shí)實(shí)踐邏輯的境脈中動(dòng)手和動(dòng)腦，從而獲得真實(shí)性體驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)。由此，真實(shí)的情境促進(jìn)真實(shí)的學(xué)習(xí)，真實(shí)的學(xué)習(xí)促進(jìn)素養(yǎng)的真實(shí)發(fā)展。

在本節(jié)內(nèi)容學(xué)習(xí)中，教師可以創(chuàng)設(shè)如下實(shí)踐探究情境。

（1）觀察細(xì)胞的結(jié)構(gòu)。臨時(shí)裝片的制作是學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)必須掌握的技能之一。在實(shí)際操作過程中，每一個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)對(duì)裝片的效果產(chǎn)生一定影響，教師不能越殂代皰，講解太多、太細(xì)。對(duì)學(xué)生在操作中產(chǎn)生的疑惑和出現(xiàn)的問題，教師應(yīng)該放手讓學(xué)生通過討論和交流自己解決。這樣有助于培養(yǎng)學(xué)生自主、合作、探究的學(xué)習(xí)能力。除了觀察洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞和人口腔上皮細(xì)胞外，教師還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，提供蠶豆葉、洋蔥根尖、酵母菌等其他觀察材料以制作標(biāo)本。學(xué)生在充分搜集生物學(xué)事實(shí)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用分析與綜合、歸納與概括的思維方法，去蕪存精、去偽存真，歸納、推理出細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)，科學(xué)地建構(gòu)細(xì)胞的概念模型，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到生命都具有一定的結(jié)構(gòu)，發(fā)展生命觀念。

（2）開展實(shí)驗(yàn)探究。①未受精鳥卵的卵黃部位可視作動(dòng)物細(xì)胞。在培養(yǎng)皿中準(zhǔn)備一個(gè)打開的雞蛋，將靜脈注射器的針頭稍稍刺入卵黃膜，緩緩前推注射器活塞，注入空氣，可以觀察到卵黃膜鼓起來。這層透明的薄膜就是細(xì)胞膜。然后，用針頭挑破卵黃膜，卵黃就會(huì)流散開來。這樣，學(xué)生能準(zhǔn)確感知：細(xì)胞膜將生命物質(zhì)與外界環(huán)境分隔開，從而保障了細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定。②準(zhǔn)備甲、乙2組充分吸脹后的玉米種子（每組5粒），甲組種子在燒杯內(nèi)煮沸一段時(shí)間，縱向切開，乙組不作處理，直接縱向切開。然后，將2組種子分別浸沒在盛有紅墨水的2個(gè)培養(yǎng)皿內(nèi)，3～5 min后用清水漂洗，觀察玉米種子剖面的著色情況。比較后發(fā)現(xiàn)，甲組種子的胚乳和胚都染上紅色，乙組種子只有胚乳部分被染上紅色。這說明煮沸后種子的胚細(xì)胞已經(jīng)死亡，其細(xì)胞膜失去選擇透性，染料分子能夠自由進(jìn)出；新鮮種子的胚細(xì)胞是活的，其細(xì)胞膜具有選擇透性，能控制物質(zhì)細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)的進(jìn)出。上述兩個(gè)實(shí)踐活動(dòng)不僅有利于學(xué)生從實(shí)證角度理解細(xì)胞膜的作用，形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念，還有利于學(xué)生探究能力和綜合實(shí)踐能力的提高。

（3）制作細(xì)胞模型。教師要求學(xué)生課后制作細(xì)胞模型，在班內(nèi)展示、交流。學(xué)生制作的模型有平面的、立體的，選擇的材料有超輕黏土、種子和泡沫塑料等。學(xué)生在交流過程中不僅進(jìn)一步提高了對(duì)細(xì)胞這一重要概念的全面認(rèn)識(shí)，還引發(fā)出其他更深入的探討，如對(duì)線粒體、葉綠體功能的關(guān)聯(lián)性思考，有利于學(xué)生建立物質(zhì)與能量觀。最后，教師組織學(xué)生從制作材料的經(jīng)濟(jì)性、模型的科學(xué)性和藝術(shù)性等角度評(píng)選最佳作品。建模是手腦并用的實(shí)踐活動(dòng)，離不開模型思維。建構(gòu)的模型以可視化的方式實(shí)現(xiàn)知識(shí)表征，實(shí)現(xiàn)了深度學(xué)習(xí)。同時(shí)，學(xué)生在建模過程中體驗(yàn)到了實(shí)踐的樂趣，培養(yǎng)了實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。

3 創(chuàng)設(shè)社會(huì)生活情境，締結(jié)學(xué)科核心素養(yǎng)之果

培養(yǎng)學(xué)生關(guān)鍵性的核心素養(yǎng)，能讓學(xué)生將來更好地健康發(fā)展、幸福生活，能夠使他們成功地融入未來社會(huì)，即教育“為未來完滿的生活作準(zhǔn)備”（斯賓塞語）。學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，著眼于學(xué)生未來生活。教師必須以現(xiàn)實(shí)生活為邏輯起點(diǎn)，關(guān)照學(xué)生的理想生活，建構(gòu)學(xué)生的可能生活，著重考量學(xué)生的成長和發(fā)展所面臨的真實(shí)環(huán)境及真實(shí)需要。生物學(xué)課程中的許多內(nèi)容與社會(huì)生活有密切聯(lián)系，教師以生活中的生物學(xué)現(xiàn)象、與生物學(xué)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)及生物科技成果為背景創(chuàng)設(shè)的真實(shí)情境，能引導(dǎo)學(xué)生從學(xué)科本質(zhì)來審視、解決實(shí)際生活問題，從而有效融通生活世界和教育世界。這樣既可從中觀測學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展結(jié)果，又能讓核心素養(yǎng)的培育得以升華。

（1）教師展示資料，引導(dǎo)學(xué)生思考：2013年5月，在西伯利亞Malolyakhovskiy島出土了43 000年前的猛犸象尸骸，研究人員發(fā)現(xiàn)它的肌肉和脂肪組織保存完好?？茖W(xué)家希望克隆、復(fù)活猛犸象，最關(guān)鍵的是要從猛犸象身上提取出哪種物質(zhì)？基于所學(xué)細(xì)胞核中遺傳物質(zhì)的知識(shí)，學(xué)生一致認(rèn)為需要提取出DNA。這說明學(xué)生在理解生物學(xué)概念的基礎(chǔ)上初步形成了生命信息觀，并能有效遷移和運(yùn)用這一生命觀念來指導(dǎo)探究生命活動(dòng)規(guī)律、解決實(shí)際問題。

（2）新冠疫情期間，學(xué)生、家長都做過核酸檢測?；诓糠謱W(xué)生展示的檢測報(bào)告，學(xué)生結(jié)合相關(guān)資料的閱讀，了解到：遺傳物質(zhì)除了脫氧核糖核酸外，還有核糖核酸。我國科研人員在短時(shí)間內(nèi)完成了新冠病毒的基因組序列分析，并和世界各國分享。核酸的檢測原理就是在特定的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，以特殊的技術(shù)手段檢測其中是否存在新冠肺炎的病原體特異核酸序列。教師適當(dāng)拓展不僅促進(jìn)學(xué)生對(duì)現(xiàn)實(shí)生活問題的科學(xué)再認(rèn)識(shí)，更使學(xué)生了解一些前沿的生物技術(shù)，對(duì)我國科技工作者的貢獻(xiàn)由衷地敬佩，從而增強(qiáng)使命感、責(zé)任感和民族自豪感。

（3）教師展示某人發(fā)布的求助帖：以前在市場上經(jīng)?？吹劫u紫莧菜，可是卻一直都沒買。今晚想試試新菜，就買了一把，洗干凈后還泡了一段時(shí)間，但一下油鍋，炒出來的菜汁都是紅色的，連蒜粒都染成紫紅色，看起來很恐怖。這個(gè)莧菜是不是染色的呢？吃了對(duì)人體有害嗎？并引導(dǎo)學(xué)生用所學(xué)的生物學(xué)知識(shí)作出科學(xué)解釋。學(xué)生根據(jù)資料中的信息，回憶相關(guān)的生物學(xué)知識(shí)（細(xì)胞膜的功能、細(xì)胞內(nèi)有類似葉綠素的色素），與之建立相關(guān)聯(lián)系，然后合理推理并精準(zhǔn)表達(dá)。這種科學(xué)解釋能力是在充分運(yùn)用科學(xué)思維、恰當(dāng)?shù)纳^念基礎(chǔ)上作出的理性回應(yīng)和判斷。這樣，核心素養(yǎng)的發(fā)展程度在解決真實(shí)情境中的實(shí)際問題中展露無遺。

生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在生物學(xué)課程學(xué)習(xí)過程中逐漸發(fā)展起來的。基于學(xué)科核心素養(yǎng)的情境化設(shè)計(jì)，實(shí)際上就是把提煉出來并符號(hào)化的核心素養(yǎng)要素，以某種隱含的方式無痕化地拆解、滲入到真實(shí)情境中，讓學(xué)生在真實(shí)的學(xué)科問題情境中建構(gòu)、理解和體悟，從而實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)的真實(shí)性發(fā)展。真實(shí)情境的價(jià)值顯而易見，但有時(shí)會(huì)一“境”難求，教師也不必強(qiáng)求。有學(xué)者就指出，情境學(xué)習(xí)理論沒有明確地說明在各種復(fù)雜的學(xué)習(xí)環(huán)境中有效教學(xué)支持的特征，而缺乏有效的教學(xué)支持學(xué)生將一無所獲。