關(guān)于高中生物核心概念進階教學(xué)的思考*

吳 寧

學(xué)習(xí)進階（Learning Progressions，簡稱LPs），是對學(xué)生在各年齡階段學(xué)習(xí)同一主題的概念時所遵循的、連貫的、典型的學(xué)習(xí)路徑的描述，一般呈現(xiàn)為圍繞核心概念展開的一系列由簡單到復(fù)雜、相互關(guān)聯(lián)的概念序列。筆者認為，學(xué)習(xí)進階的內(nèi)涵可概括為：學(xué)生關(guān)于某一核心知識及相關(guān)技能，在一段時間內(nèi)進步、發(fā)展的歷程，表現(xiàn)為特定知識、技能和能力的潛在發(fā)展序列。

“蛋白質(zhì)”這一核心概念的教學(xué)一直是高中生物教學(xué)的一個重難點，它出現(xiàn)在人教版高中生物教材必修一第一章節(jié)中。筆者借助學(xué)習(xí)進階理論對其進行了較為深入研究，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)情境、教學(xué)評價三個方面進行說明。

1.精準(zhǔn)定位教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)現(xiàn)行江蘇高考模式，蛋白質(zhì)的教學(xué)內(nèi)容會出現(xiàn)在高一，面向全體學(xué)生；高二，面向需要進行學(xué)業(yè)水平合格性考試的學(xué)生；高三，面向需要進行高考的學(xué)生。由于學(xué)生的年齡、年級、考試要求等不同，所以相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)也不盡相同。

例如，對“氨基酸的結(jié)構(gòu)通式”這個知識點，高一側(cè)重對學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)，教師更應(yīng)該注重學(xué)生獲得知識的過程，所以教學(xué)目標(biāo)可設(shè)定為讓學(xué)生“能夠自主推導(dǎo)氨基酸分子的結(jié)構(gòu)通式”，提升知識遷移能力和邏輯推理能力。高二，根據(jù)合格性考試的要求，對學(xué)生的探究能力要求稍低，教學(xué)目標(biāo)設(shè)定為“能利用氨基酸的結(jié)構(gòu)通式，從一些簡單有機物中辨認出氨基酸”。高三，高考是選拔性考試，對學(xué)生的思辨判斷邏輯能力要求非常高，所以教學(xué)目標(biāo)設(shè)定為要求學(xué)生“能利用氨基酸的結(jié)構(gòu)通式從復(fù)雜有機物中辨認出氨基酸”。

教師利用學(xué)習(xí)進階的原理，明確每一個階段不同教學(xué)目標(biāo)，是有效教學(xué)的保證。

2.進階創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境

對于同一個知識概念，教學(xué)時面對不同年級的學(xué)生也要根據(jù)目標(biāo)提供不同的情境。例如，為了使學(xué)生認同“蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定功能”這一生命觀念，針對不同年級的學(xué)生，筆者分別提供了以下的教學(xué)情境。

情境1：（針對高一學(xué)生）鐮刀型細胞貧血是一種常見的遺傳病，其發(fā)病原因是因為β肽鏈上的第6位谷氨酸被纈氨酸代替，導(dǎo)致形成了鐮狀血紅蛋白，取代正常的血紅蛋白。鐮刀型細胞貧血發(fā)病時表現(xiàn)為患者出現(xiàn)慢性溶血，易感染，最后導(dǎo)致患者組織器官受損。

學(xué)生在剖析鐮刀型貧血癥發(fā)病原理的過程中發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致該疾病的原因僅僅是血紅蛋白中一個氨基酸的改變，由此，學(xué)生能夠領(lǐng)悟“血紅蛋白由于氨基酸的改變而導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變從而影響了功能”，認同“蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定功能”的觀念。

情境2：（針對高二學(xué)生）豬、牛、人的胰島素都是由51個氨基酸組成的，但牛胰島素有3個氨基酸與人胰島素不同，而豬胰島素只有1個氨基酸與人胰島素不同。請討論當(dāng)人的胰島素生產(chǎn)不足時，用哪一種動物的胰島素代替比較適宜？以及人工生產(chǎn)人胰島素的必要性。

該情境更加直觀，雖然都是胰島素，但由于氨基酸種類的不同而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的不同，雖然在各自的生物體內(nèi)都能起到降低血糖的功能，但如果在不同種生物體內(nèi)混用會導(dǎo)致過敏等不良反應(yīng)。由此，學(xué)生能夠認同“結(jié)構(gòu)決定功能”的觀念。

情境3：（適合高三學(xué)生）新冠病毒通過其表面刺突蛋白（S蛋白）的受體結(jié)合域（RBD）與人體細胞表面的ACE2受體相互作用，侵入人體細胞。研究人員設(shè)計并合成了一種自然界不存在的LCB1蛋白藥物，可識別并緊密結(jié)合S蛋白的RBD，以干擾新冠病毒的感染。請同學(xué)們思考“LCB1是否與ACE2受體的某些區(qū)域結(jié)構(gòu)類似”“如何根據(jù)蛋白質(zhì)工程來設(shè)計和制造LCB1的結(jié)構(gòu)”等問題。

就上述情境而言，利用S蛋白與ACE2特異性結(jié)合的功能，從而想到創(chuàng)造全新蛋白質(zhì)模擬ACE2從而干擾新冠病毒對人體的侵染。學(xué)生在認同“結(jié)構(gòu)決定功能”這一觀念之后，能把這種思維投入生產(chǎn)生活的實踐應(yīng)用中。

針對基于進階的教學(xué)目標(biāo)，在課堂上采用的教學(xué)情境也必須是進階的，這是有效課堂的保證，也是學(xué)生知識、思維、能力進階式上升的必要條件。

3.科學(xué)評價及時反饋

在評價教學(xué)效果時，本次測試選擇1道典型選擇題，面向高一至高三三個年級的學(xué)生進行測試，對測試結(jié)果進行信度分析，考查學(xué)生學(xué)習(xí)進階水平的情況。

綜合來看，高一學(xué)生對該題目處于低正確率、低集中度的水平，也就是處于學(xué)習(xí)進階中的高水平階段；高二學(xué)生對該題目處于高正確率、中集中度的水平，也就是處于學(xué)習(xí)進階中的中間水平階段；高三學(xué)生對該題目處于高正確率、高集中度的水平，也就是處于學(xué)習(xí)進階中的低水平階段。利用此方法對學(xué)生進行檢測，能分析高中三年的生物學(xué)學(xué)習(xí)到底有沒有使學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)得到提升。