在概念教學(xué)中發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)

孫懷寬

(重慶市江北區(qū)教師進(jìn)修學(xué)院 400020)

重視重要概念的教學(xué)是中學(xué)生物學(xué)教學(xué)的核心內(nèi)容，而概念是形成和支撐生命觀念的重要依據(jù)。概念的建構(gòu)需要比較與分類、分析與綜合、歸納與演繹、模型建構(gòu)、批判性思維等科學(xué)方法和理性思維，形成概念的過程也是科學(xué)探究的過程。因此，概念的建構(gòu)過程就是發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)的過程。本文以人教版初中生物學(xué)七年級(jí)上冊教材“單細(xì)胞生物”一節(jié)的教學(xué)為例，展現(xiàn)生物學(xué)概念形成的基本過程和策略，同時(shí)分析在建構(gòu)概念的過程中如何發(fā)展學(xué)生的生命觀念、理性思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任的生物學(xué)核心素養(yǎng)。

1 確定本節(jié)建構(gòu)的重要概念——單細(xì)胞生物的結(jié)構(gòu)與功能觀

“單細(xì)胞生物”這節(jié)課以草履蟲為例，介紹了單細(xì)胞生物是如何完成生命活動(dòng)的以及單細(xì)胞生物與人類的生活有什么樣的關(guān)系。因?yàn)楸竟?jié)具有完整且相對獨(dú)立的內(nèi)容，同時(shí)單細(xì)胞生物與學(xué)生的興趣、社會(huì)生活及環(huán)境聯(lián)系密切。因此，很多生物教師愿意以這節(jié)課為例作為教學(xué)公開課或研究課進(jìn)行展示。但不少教師把草履蟲的結(jié)構(gòu)和功能的識(shí)記作為教學(xué)的重點(diǎn)：反復(fù)講解和分析草履蟲有哪些結(jié)構(gòu)，具有哪些重要的功能，并要求學(xué)生背誦和記憶，教學(xué)檢測也是如此。這種以草履蟲結(jié)構(gòu)和功能的識(shí)記作為教學(xué)目標(biāo)的方式不僅加重了學(xué)生的學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)，也偏離了生物學(xué)教學(xué)的重要目的。

在本章的前三節(jié)中，第一節(jié)介紹了細(xì)胞通過分裂產(chǎn)生新細(xì)胞，細(xì)胞分裂是形成其他結(jié)構(gòu)層次的基礎(chǔ)；第二節(jié)和第三節(jié)分別介紹了動(dòng)物體的結(jié)構(gòu)層次和植物體的結(jié)構(gòu)層次；第四節(jié)再介紹單細(xì)胞生物，無論是從章標(biāo)題“細(xì)胞是怎樣構(gòu)成生物體”的意圖還是節(jié)的排列順序考慮，教材顯然是從構(gòu)成生物體結(jié)構(gòu)層次多樣性的角度來安排本節(jié)教材的：即先講學(xué)生容易理解的動(dòng)物體和植物體的結(jié)構(gòu)層次，再講特殊的生命體——單細(xì)胞生物。這種安排有利于從易到難、從一般到特殊，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)細(xì)胞構(gòu)成生物體的多樣性，從而使學(xué)生的生命認(rèn)知更加全面和完整。

而草履蟲是作為單細(xì)胞生物的代表出現(xiàn)的，教材以圖文結(jié)合的形式介紹了草履蟲的結(jié)構(gòu)和功能，其目的是讓學(xué)生真實(shí)地感受到單細(xì)胞生物有進(jìn)行生命活動(dòng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，這些結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)能夠行使相應(yīng)的生理功能，從而能夠形成一個(gè)完整的生命體，完成基本的生命活動(dòng)?；谝陨戏治?，可以確定教學(xué)中要落實(shí)如下的重要概念：草履蟲作為一個(gè)單細(xì)胞生物，它與其他的單細(xì)胞生物一樣，既有細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，也有生物體的生命特征，它能完成相應(yīng)的生命活動(dòng)；在認(rèn)識(shí)草履蟲的結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ)上，初步形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念。

2 理性思維是建構(gòu)單細(xì)胞生物結(jié)構(gòu)與功能觀的重要基礎(chǔ)

既然草履蟲是單細(xì)胞生物的典型代表，草履蟲的具體結(jié)構(gòu)和這些結(jié)構(gòu)所表現(xiàn)的功能則退居教學(xué)的次要位置，它們只是用來幫助學(xué)生建構(gòu)單細(xì)胞生物體概念具體內(nèi)涵的素材和情景。因此，教學(xué)中切不可過分強(qiáng)調(diào)草履蟲的具體結(jié)構(gòu)和功能，而要把重點(diǎn)放在理解草履蟲具有成為細(xì)胞和成為生物體的必備結(jié)構(gòu)和基本功能，理解這些結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的特點(diǎn)?；诖耍刹扇”容^和分析的方法來建構(gòu)以下三個(gè)重要的概念：①草履蟲是一個(gè)單細(xì)胞，它具有細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)；②草履蟲是一個(gè)生物體，它具有生物體的一些重要的生命特征；③草履蟲的結(jié)構(gòu)與功能是相適應(yīng)的。

針對概念①的教學(xué)，可以采取比較的方法進(jìn)行教學(xué)：展示一個(gè)動(dòng)物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)模式圖與草履蟲的結(jié)構(gòu)示意圖進(jìn)行比較，讓學(xué)生識(shí)別草履蟲有哪些細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)？學(xué)生很快就會(huì)找出答案：草履蟲有表膜，相當(dāng)于細(xì)胞膜；有細(xì)胞質(zhì)，細(xì)胞質(zhì)中有一些類似于細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)；有細(xì)胞核(分大核和小核)。通過比較，學(xué)生就會(huì)清晰地明確學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。針對概念②的教學(xué)，可以采取比較和演繹的方法進(jìn)行：回憶所學(xué)的生物所共有的特征，認(rèn)真觀察草履蟲的結(jié)構(gòu)示意圖并閱讀教材中的內(nèi)容，歸納和演繹出草履蟲所具有的生命特征(表1)。表中的“生物的特征”部分由教師引導(dǎo)學(xué)生回答，“草履蟲的特征”部分內(nèi)容由學(xué)生討論回答。

表1 生物的特征與草履蟲的生命特征

學(xué)生經(jīng)過比較、分析、歸納和演繹，就會(huì)自然地得出結(jié)論：草履蟲與其他生物一樣，具有生物的基本特征。由概念①和概念②綜合起來，就會(huì)形成本節(jié)的重要概念：草履蟲是一個(gè)細(xì)胞的生物體，具有生物體進(jìn)行生命活動(dòng)的基本結(jié)構(gòu)，能完成基本的生命活動(dòng)。

在建構(gòu)上述兩個(gè)重要的概念過程中，需進(jìn)一步滲透結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念：①草履蟲的結(jié)構(gòu)與其功能是相適應(yīng)的，它的結(jié)構(gòu)都有相應(yīng)的功能體現(xiàn)：如纖毛的擺動(dòng)可以運(yùn)動(dòng)、口溝的形狀有利于食物的收集和進(jìn)入、食物泡在流動(dòng)并且不斷縮小表明食物在消化吸收、收集管小時(shí)和伸縮泡大時(shí)正好相反體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的整體統(tǒng)一性等等，都說明了有什么樣的結(jié)構(gòu)就具有什么樣的功能；②功能的實(shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的要求：如由于草履蟲生活在水中，又是一個(gè)細(xì)胞結(jié)構(gòu)，它要運(yùn)動(dòng)，不可能形成其他動(dòng)物那樣的運(yùn)動(dòng)器官。因此，它有纖毛這種低級(jí)的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)；由于草履蟲只是一個(gè)細(xì)胞，它有食物泡這種簡單的結(jié)構(gòu)來消化食物等等。結(jié)構(gòu)與功能觀是生物學(xué)中核心的生命觀念，需要在細(xì)胞、個(gè)體和分子水平層面不斷深化，并用這種觀念分析和解釋新的生命現(xiàn)象。

3 開展探究活動(dòng)，理解生命基本特征并提升探究技能

草履蟲畢竟只是一個(gè)微小生物，與學(xué)生的生活有很大距離，學(xué)生看不見也摸不著，如果僅從觀察圖示和閱讀文字來進(jìn)行比較分析，顯然不利于學(xué)生的持久興趣，也不利于引導(dǎo)學(xué)生深入理性地分析其中的“結(jié)構(gòu)與功能觀”。而初中學(xué)生特別喜歡實(shí)驗(yàn)，對草履蟲的活體和生命活動(dòng)非常感興趣，可設(shè)計(jì)相應(yīng)的探究活動(dòng)幫助學(xué)生理解單細(xì)胞的生命特征，同時(shí)訓(xùn)練和提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)和探究技能。

觀察草履蟲的傳統(tǒng)方法是在觀察的培養(yǎng)液中加入棉花纖維，用以阻擋草履蟲的前進(jìn)方向并減緩它的運(yùn)動(dòng)，但實(shí)際上學(xué)生觀察的草履蟲是放大到40至100倍的情況下，這么高的放大倍數(shù)下，任何微小的運(yùn)動(dòng)都會(huì)成為高速運(yùn)動(dòng)；同時(shí)由于放入的棉纖維在顯微鏡下成了立體影像，可能成為阻擋觀察視線的障礙物，草履蟲也有可能隱藏在棉纖維下面。

因此，實(shí)際的觀察效果有限，這也是教材放棄觀察草履蟲實(shí)驗(yàn)的重要原因。

要想觀察清晰，就要改變草履蟲運(yùn)動(dòng)過快的基本事實(shí)，能否從減緩草履蟲的運(yùn)動(dòng)來開展實(shí)驗(yàn)探究呢？借鑒酒精可以麻醉動(dòng)物的原理，可以采取配制適宜濃度的酒精來麻醉草履蟲，以減緩其運(yùn)動(dòng)的事實(shí)來觀察草履蟲，是一個(gè)可行也容易操作的方法。具體做法是：用5%的酒精處理草履蟲(即根據(jù)草履蟲培養(yǎng)液的體積加入一定體積的酒精，使溶液的酒精濃度達(dá)到5%)5 min,然后吸取含有草履蟲的處理液制成臨時(shí)裝片進(jìn)行觀察。在這一酒精濃度下的草履蟲運(yùn)動(dòng)非常緩慢，可以清晰地觀察到草履蟲的形狀、纖毛、表膜和口溝等基本結(jié)構(gòu)。此時(shí)的草履蟲還具有一定的代謝功能，可以在口溝附近滴一滴黑墨水，隨著時(shí)間的推移，可以清晰地觀察到食物泡的形成過程和在細(xì)胞質(zhì)中的流動(dòng)方向，并能清晰地觀察到胞肛排出墨水的具體過程(圖略)。

實(shí)驗(yàn)探究過程中可引導(dǎo)學(xué)生思考并回答如下問題：①如何確定適宜的酒精濃度？酒精濃度過高會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？②在顯微鏡下仔細(xì)觀察草履蟲，你看到了哪些結(jié)構(gòu)？③如何觀察食物泡的形成和流動(dòng)方向？教師可以在課前成立課外實(shí)驗(yàn)小組，由小組進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，探究什么樣的酒精濃度有利于清晰地觀察草履蟲的結(jié)構(gòu)和生命活動(dòng)，教師也可以拍成圖片或視頻在教學(xué)時(shí)播放，這都有利于學(xué)生提高學(xué)習(xí)興趣，節(jié)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提高實(shí)驗(yàn)效率。另外，也可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來探究草履蟲對外界刺激做出的反應(yīng)：如在前面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，用一定濃度的肉湯或食鹽溶液刺激草履蟲，觀察它趨利避害的生命特征。

4 正確認(rèn)識(shí)單細(xì)胞生物，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任意識(shí)

學(xué)習(xí)單細(xì)胞生物并不是僅僅知道它的基本結(jié)構(gòu)和生命活動(dòng)特點(diǎn)，更重要的是認(rèn)識(shí)到單細(xì)胞生物與人類生活的關(guān)系，認(rèn)識(shí)到任何一類生物都有其存在的合理性，都是生物多樣性的重要組成部分。但由于人類活動(dòng)的影響，使得一些單細(xì)胞生物大量繁殖，給環(huán)境造成危害。這就需要我們每個(gè)人增強(qiáng)相應(yīng)的社會(huì)責(zé)任。教材在這方面限于篇幅提供的資料有限，教師可提前查找資料，最好是隨近水域中水華和赤潮形成的資料，讓學(xué)生閱讀和分析其中的人類因素，談一談自身的所見所聞和親身感受，滲透責(zé)任意識(shí)。