基于核心素養(yǎng)的高中生物學(xué)單元教學(xué)

郭東乾

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱為“新課標(biāo)”）的出臺(tái)為高中生物學(xué)教師教學(xué)提供了清晰的方向，文件中將高中階段核心素養(yǎng)界定為生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究以及社會(huì)責(zé)任這四個(gè)層面，強(qiáng)調(diào)教學(xué)活動(dòng)要圍繞核心素養(yǎng)展開，通過學(xué)科教學(xué)樹立社會(huì)主義核心價(jià)值觀，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)。

單元教學(xué)是由教師通過對(duì)教材的整理與分析，根據(jù)生物學(xué)知識(shí)之間存在的內(nèi)在規(guī)律，將碎片知識(shí)轉(zhuǎn)為結(jié)構(gòu)化知識(shí)，指導(dǎo)學(xué)生參與系統(tǒng)性、完整地學(xué)習(xí)的一種新型教學(xué)方式。“基因突變及其他變異”選自人教版教材高一必修2“遺傳與進(jìn)化”一冊(cè)，是生物學(xué)學(xué)習(xí)中的重點(diǎn)內(nèi)容，教師通過指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)此單元內(nèi)容，帶領(lǐng)學(xué)生研究遺傳變異的分子機(jī)制，可以為人類健康增添新的助力。本文以“基因突變及其他變異”為例，分析單元教學(xué)整體構(gòu)建方法，期望達(dá)成促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的目標(biāo)。

一、運(yùn)籌帷幄——研讀單元內(nèi)容，合理設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)

合理的教學(xué)目標(biāo)在一定程度上決定教學(xué)質(zhì)量，因此，如何規(guī)劃單元目標(biāo)成為高中生物學(xué)教師關(guān)心的問題。為保障目標(biāo)設(shè)計(jì)的有效性，教師需要充分閱讀教材，探尋“基因突變及其他變異”這一章節(jié)目錄中知識(shí)之間的關(guān)聯(lián)，然后再結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)能力與核心素養(yǎng)設(shè)計(jì)科學(xué)、合理的教學(xué)目標(biāo)，為學(xué)生學(xué)習(xí)指明方向。

在本單元教學(xué)期間，教師在課前閱讀教材、整理知識(shí)的過程中發(fā)現(xiàn)，本單元重點(diǎn)學(xué)習(xí)內(nèi)容分為三個(gè)小節(jié)：1.基因突變和基因重組。2.染色體變異。3.人類遺傳病。遺傳造就生命延續(xù)的根基，變異激起進(jìn)化的層層漣漪。著眼于學(xué)生適應(yīng)未來社會(huì)發(fā)展和個(gè)人生活的需要，教師需要從生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究以及社會(huì)責(zé)任等方面設(shè)計(jì)單元目標(biāo)（具體見文末表1）。

二、妙趣橫生——?jiǎng)?chuàng)設(shè)情境，激活學(xué)生單元學(xué)習(xí)熱情

教師在完成單元教學(xué)目標(biāo)規(guī)劃后，需要思考如何利用有效手段激活學(xué)生參與生物學(xué)活動(dòng)的積極性。在此過程中，考慮到學(xué)生對(duì)新奇事物充滿興趣、容易被動(dòng)態(tài)化的視頻吸引等現(xiàn)實(shí)特點(diǎn)，教師可以嘗試創(chuàng)設(shè)情境，在講解學(xué)科知識(shí)前利用生活現(xiàn)象或近期熱點(diǎn)新聞作為導(dǎo)入素材，為學(xué)生構(gòu)建真實(shí)的學(xué)習(xí)環(huán)境，從而發(fā)揮情境的作用，激活學(xué)生對(duì)生物學(xué)的探究熱情。

例如，在單元教學(xué)期間，教師想為學(xué)生介紹“基因突變”，便可以在導(dǎo)入階段給學(xué)生分享“神舟十六號(hào)航天員景海鵬、朱楊柱、桂海潮在經(jīng)歷了莊嚴(yán)而充滿挑戰(zhàn)的太空之旅后，終于在2023年10月31日全部安全順利出艙”的視頻資料。通過我國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展增強(qiáng)學(xué)生的愛國(guó)主義情懷。在吸引學(xué)生關(guān)注的同時(shí)引出我國(guó)1987年利用返回式衛(wèi)星將作物種子帶入太空，利用太空中的特殊環(huán)境誘導(dǎo)基因發(fā)生突變，然后在地面選擇優(yōu)良的品種進(jìn)行培育的航天育種研究資料，以此話題邀請(qǐng)學(xué)生對(duì)航天育種的生物學(xué)原理進(jìn)行分析，激發(fā)學(xué)生對(duì)基因突變的學(xué)習(xí)熱情。以生活中學(xué)生經(jīng)常食用的“無籽西瓜”作為材料，教師在講解染色體變異部分知識(shí)時(shí)，還可以向?qū)W生分享三倍體無籽西瓜的培育流程，幫助學(xué)生在真實(shí)情境中建立生物學(xué)知識(shí)與生活的實(shí)際聯(lián)系，感受生物學(xué)的奧秘以及生物學(xué)技術(shù)為推動(dòng)社會(huì)發(fā)展、食品健康安全等方面做出的貢獻(xiàn)。同時(shí)，教師在講解“人類遺傳病”知識(shí)時(shí)，可以借助信息技術(shù)為學(xué)生分享國(guó)外專家關(guān)于小鼠體內(nèi)肥胖基因的研究成果，指導(dǎo)學(xué)生通過閱讀的方式了解基因突變的事實(shí)，對(duì)“人類所有的疾病都是因基因?qū)е隆边@一觀點(diǎn)產(chǎn)生懷疑與思考?？紤]到高中生生活經(jīng)驗(yàn)不足，并且對(duì)高難度知識(shí)的理解存在一定障礙，教師在創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境期間，還需要結(jié)合學(xué)生認(rèn)知能力與思維能力合理選擇材料，保證情境內(nèi)容與學(xué)科知識(shí)產(chǎn)生關(guān)聯(lián)的同時(shí)吸引學(xué)生的注意力，為核心素養(yǎng)培育奠定良好基礎(chǔ)，增強(qiáng)學(xué)生參與生物學(xué)研究的積極性與主動(dòng)性。

三、質(zhì)疑問難——巧設(shè)單元問題，構(gòu)建完整單元知識(shí)結(jié)構(gòu)

培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能幫助其形成運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。為達(dá)成此項(xiàng)目標(biāo)，教師可以借助有效提問，結(jié)合單元內(nèi)容設(shè)計(jì)具有思考價(jià)值的問題，指導(dǎo)學(xué)生以自主探究或小組討論的方式對(duì)問題進(jìn)行分析。與此同時(shí)，考慮到學(xué)生的思維能力與整體認(rèn)知水平，教師可以按照知識(shí)由簡(jiǎn)到難的排列設(shè)計(jì)問題鏈，在每一課時(shí)中選出重點(diǎn)內(nèi)容作為核心問題，再依次向下延伸子問題，幫助學(xué)生發(fā)展科學(xué)思維，建立完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)能力。

學(xué)習(xí)本單元期間，學(xué)生需要了解遺傳、變異等相關(guān)知識(shí)。在教學(xué)活動(dòng)中，教師在講解“基因突變及其他變異”部分知識(shí)時(shí)，可以結(jié)合小標(biāo)題內(nèi)容設(shè)計(jì)主問題：什么是變異？根據(jù)問題引出生物學(xué)發(fā)生變異的機(jī)理、變異的影響及其意義以及遺傳變異的辯證關(guān)系等相關(guān)知識(shí)。在學(xué)生參與解題思維活動(dòng)期間，教師還要關(guān)注學(xué)生的實(shí)際表現(xiàn)，在學(xué)生遇到阻礙時(shí)以啟發(fā)式提問的方式為其提供線索。如學(xué)生在分析鐮狀細(xì)胞貧血形成的原因時(shí)不知從何著手，教師可以設(shè)計(jì)問題：鐮狀細(xì)胞貧血的病因是什么？與常人相比，患者的氨基酸發(fā)生了什么變化？借助問題幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)氨基酸的變化根源，引導(dǎo)學(xué)生從編碼血紅蛋白基因的堿基序列出發(fā)，了解到堿基的替換可以導(dǎo)致基因的改變從而引起所編碼蛋白質(zhì)的改變。接下來，遵循循序漸進(jìn)的原則，在原有主問題上，教師依次補(bǔ)充與基因突變相關(guān)的問題，然后根據(jù)主問題引出子問題和小問題，例如：基因突變具體有哪些特點(diǎn)？基因突變?cè)谑裁辞闆r下是有害的？基因突變的意義是什么？幫助學(xué)生在逐級(jí)攀升中鞏固知識(shí)，順利掌握單元核心問題。與此同時(shí)，為鍛煉學(xué)生創(chuàng)新能力與質(zhì)疑精神，教師還可以邀請(qǐng)學(xué)生圍繞單元概念自主設(shè)計(jì)新的問題在班級(jí)中分享，順利提高學(xué)生提問能力與問題解決能力。

四、理實(shí)合一——組織單元實(shí)踐活動(dòng)，發(fā)展科學(xué)探究品質(zhì)

實(shí)踐活動(dòng)是高中生物學(xué)教學(xué)中不可或缺的一部分。新課標(biāo)提出發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的新要求。依據(jù)核心素養(yǎng)的具體內(nèi)容，教師需要關(guān)注實(shí)驗(yàn)的重要價(jià)值，圍繞單元整體核心概念，設(shè)計(jì)有價(jià)值的實(shí)踐活動(dòng)，指導(dǎo)學(xué)生以小組為單位參與到活動(dòng)中，幫助學(xué)生通過合作實(shí)踐積累豐富的生物學(xué)活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，使其在探索中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界的生物學(xué)問題，針對(duì)特定生物學(xué)現(xiàn)象實(shí)施交流與討論，形成勇于創(chuàng)新的進(jìn)取精神。

在“基因突變及其他變異”單元中，教師講到環(huán)境改變可能造成基因突變、基因重組、染色體變異時(shí)，部分學(xué)生對(duì)此話題產(chǎn)生了疑問：環(huán)境真有如此巨大的影響嗎？為滿足學(xué)生的求知欲望，教師可以以“低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目的變化”為主題開展實(shí)踐活動(dòng)。在活動(dòng)開始前，教師可以首先為學(xué)生分享實(shí)驗(yàn)原理，然后明確本次實(shí)踐活動(dòng)要求：在實(shí)驗(yàn)中學(xué)生需要學(xué)習(xí)低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目的變化方法，理解低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目變化的作用機(jī)制。在活動(dòng)開始前，教師可以利用問題導(dǎo)入，提出：有哪些植物染色體數(shù)目能發(fā)生變化？造成這種變化的主要原因是什么？有什么方法可以促使染色體加倍？學(xué)生在討論的過程中，教師可以巡回指導(dǎo)并記錄學(xué)生在分析問題中產(chǎn)生的質(zhì)疑與思考。準(zhǔn)備活動(dòng)結(jié)束后，教師為各組成員提供材料用具，指導(dǎo)學(xué)生自主動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及實(shí)驗(yàn)結(jié)論以表格的方式整理出來，如為A組學(xué)生提供的實(shí)驗(yàn)表（見圖1）。

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圖1 實(shí)驗(yàn)活動(dòng)圖

當(dāng)各組成員都完成成果分享后，教師還可以邀請(qǐng)學(xué)生回顧實(shí)驗(yàn)步驟，討論秋水仙素與低溫都能誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍在原理上的相似之處，使學(xué)生通過深度學(xué)習(xí)發(fā)展不斷進(jìn)取、積極思考、嚴(yán)謹(jǐn)求真的思維品質(zhì)。

五、扶搖直上——升華單元主題，開展有效評(píng)價(jià)總結(jié)

編筐織簍，貴在收口。在基礎(chǔ)的單元教學(xué)活動(dòng)結(jié)束后，教師需要結(jié)合單元教學(xué)中學(xué)生知識(shí)掌握情況及單元教學(xué)組織實(shí)施度進(jìn)行系統(tǒng)性的評(píng)價(jià)與分析，借助思維導(dǎo)圖重新帶領(lǐng)學(xué)生參與總結(jié)活動(dòng)，從學(xué)生學(xué)習(xí)表現(xiàn)、思維能力、合作情況等多項(xiàng)因素出發(fā)，升華單元教學(xué)主旨，幫助學(xué)生意識(shí)到應(yīng)承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任，從而有效提高核心素養(yǎng)教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生在成長(zhǎng)中成為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的促進(jìn)者與實(shí)踐者。

學(xué)生在“基因突變及其他變異”這一單元中通過實(shí)驗(yàn)活動(dòng)、問題解答、小組合作等相關(guān)實(shí)踐形式進(jìn)一步了解了生物學(xué)發(fā)生變異的機(jī)理，從變異的影響以及意義出發(fā)，了解遺傳病的危害，認(rèn)識(shí)遺傳變異的辯證關(guān)系。教師在活動(dòng)結(jié)束后，鼓勵(lì)學(xué)生嘗試借助思維導(dǎo)圖整理本單元核心要素，以完整的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)單元內(nèi)部知識(shí)之間存在的聯(lián)系及規(guī)律，并為其提供參考圖示（見圖2）。

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圖2 “基因突變及其他變異”單元思維導(dǎo)圖

學(xué)生根據(jù)教師提示可以自主設(shè)計(jì)思維導(dǎo)圖，系統(tǒng)地總結(jié)單元學(xué)習(xí)中學(xué)到的知識(shí)。接下來，教師針對(duì)學(xué)生在解決真實(shí)情境中的問題時(shí)所表現(xiàn)出來的價(jià)值觀、必備品格與關(guān)鍵能力做出合理評(píng)價(jià)，在表?yè)P(yáng)學(xué)生積極學(xué)習(xí)行為的同時(shí)，利用委婉的話語指出學(xué)生在學(xué)習(xí)中存在的不足之處，并對(duì)單元教學(xué)進(jìn)行總結(jié)、升華，使學(xué)生深刻地認(rèn)識(shí)到基因無法選擇，引導(dǎo)其從基因的視角看待生命，尊重和關(guān)愛遺傳病患者，主動(dòng)向他人宣傳關(guān)愛生命的觀念和知識(shí)，崇尚健康文明的生活方式。

綜上所述，單元教學(xué)能實(shí)現(xiàn)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化，對(duì)學(xué)生素養(yǎng)形成具有積極作用。筆者以“基因突變及其他變異”作為案例，整理了單元教學(xué)的具體實(shí)施方法，但在實(shí)踐中仍存在需要優(yōu)化、改善的問題，期望能為單元教學(xué)的實(shí)施提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，促進(jìn)高中生物學(xué)教育的可持續(xù)發(fā)展。

（作者單位：甘肅省慶陽(yáng)市慶城縣隴東中學(xué)）

編輯：曾彥慧