基于高中生物學學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學策略
——2108年諾貝爾獎獲得者的啟示

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(1.淮北師范大學生命科學學院，山東省棗莊市第四十六中學；2.淮北師范大學生命科學學院)

《普通高中生物學課程標準(2017年版)》中指出，生物學課程既要讓學生獲得生物學的基礎知識，也要讓學生領(lǐng)悟到生物學研究過程中解決問題的思路和方法。在探究過程中，養(yǎng)成科學思維的習慣，樹立社會責任意識，運用生物學知識解決實際問題。因此，通過諾貝爾生理學或醫(yī)學獎獲得者的研究過程，啟發(fā)對培養(yǎng)高中生物學學科核心素養(yǎng)教學策略的思考。

一、2018年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎給我們的啟示

(一)2018年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎

2018年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎授予兩位免疫學家：美國的詹姆斯·艾利森(James P.Allison)與日本的庶佑(Tasuku Honjo)，以表彰他們“發(fā)現(xiàn)負性免疫調(diào)節(jié)治療癌癥的療法”，人體的T細胞能夠識別“自己”和排除“異己”。

20世紀90年代，詹姆斯·艾利森實驗室中研究到T細胞蛋白CTLA-4具有T細胞“剎車”功能，可以抑制人體的免疫反應，其他研究團隊探索了該蛋白質(zhì)在自體免疫疾病的治療中作為目標的機制。然而艾利森具有完全不同的想法，他們研發(fā)了一種可以結(jié)合到CTLA-4并抑制其作用的抗體，并促使免疫系統(tǒng)攻擊癌細胞，他們治愈了患有癌癥的小鼠。

與此同時，庶佑的發(fā)現(xiàn)與詹姆斯·艾利森有異曲同工之妙。庶佑發(fā)現(xiàn)了另一種在T細胞表面表達的蛋白質(zhì)PD-1也是具有T細胞“剎車”功能的，但作用機制完全不同。這種癌癥療法已在臨床被證明效果顯著。

由此可以看出，在一個問題的研究上，從不同的角度去思考，可能會有不同的發(fā)現(xiàn)，甚至有時會有意想不到的發(fā)現(xiàn)。這就要求我們在平時的教學工作中注意培養(yǎng)學生的發(fā)散思維和求異思維能力。

(二)對生物教學的啟示

2018年諾貝爾生理或醫(yī)學獎給我們一個啟示：通過生物學概念和原理的學習，形成生命觀念去探究生命規(guī)律；具備科學思維，歸納、推理、批判、創(chuàng)造等能力去思考問題；在團隊合作的基礎上，勇于創(chuàng)新去探究現(xiàn)實生活問題；樹立社會責任意識，用所學概念和原理解決實際問題。

二、生物學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學策略

生物學科核心素養(yǎng)不是簡單的學習知識就能自然形成的，而是學生通過生物學科的學習逐步形成的正確的價值觀念、必備品質(zhì)和關(guān)鍵能力。包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任四個維度。

北師大肖川教授認為：“從學科角度講要為素養(yǎng)而教，學科及其教學是為學生素養(yǎng)服務的，而不是為學科而教，把教學局限與狹隘的學科本位中，過分的注重本學科的知識和內(nèi)容，任務和要求，這樣講十分不利于培養(yǎng)視野開闊、才思敏捷并具有豐富學科素養(yǎng)和哲學氣質(zhì)的人才?！?/p>

筆者結(jié)合教學實踐談談自己對培養(yǎng)學生的生物學科核心素養(yǎng)的一些思考。

(一)基于核心素養(yǎng)下的生命觀念的滲透策略

1.生命觀念

生命觀念是在理解生物學的概念、原理基礎上形成的。包括結(jié)構(gòu)與功能觀、進化與適應觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀、物質(zhì)與能量觀等要素。

2.生物學科教學中生命觀念的形成

在教學過程中，生命觀念的形成需要老師正確引導學生掌握生物學概念、原理，同時引導學生理解生命觀念要素之間關(guān)系。并運用生命觀念解決實際問題。

如結(jié)構(gòu)與功能觀的滲透，在學習細胞呼吸時，有氧呼吸是細胞呼吸的主要形式，而有氧呼吸的主要場所線粒體。線粒體內(nèi)膜的某些部分向線粒體的內(nèi)腔折疊形成嵴，嵴使內(nèi)膜的表面積大大增加。嵴的周圍充滿了液態(tài)的基質(zhì)。線粒體的內(nèi)膜上和基質(zhì)中含有許多種與有氧呼吸有關(guān)的酶。學習這部分內(nèi)容時，可以通過學習線粒體的結(jié)構(gòu)，從而理解線粒體時有氧呼吸的主要場所這一功能。線粒體的這種結(jié)構(gòu)決定了這種功能，內(nèi)膜向內(nèi)凹陷增大膜面積，增大了酶的附著的面積，從而有利于有氧呼吸的進行，為細胞生命活動提供能量。

再如，穩(wěn)態(tài)與平衡觀的滲透，“生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性”一節(jié)學習過程中，引導學生掌握生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，理解生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成部分之間的關(guān)系。包括生產(chǎn)者、消費者、分解者之間與非生物物質(zhì)的之間關(guān)系及能量流動與物質(zhì)循環(huán)的相互關(guān)系等，并引導與生態(tài)平衡的關(guān)系的重要性。通過學習，學生自然形成穩(wěn)態(tài)與平衡的生命觀念。

這兩個例子分別說明了生物體的結(jié)構(gòu)決定功能、功能與結(jié)構(gòu)相適應以及生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的復雜程度與調(diào)節(jié)生態(tài)平衡的關(guān)系。這些生命觀念的形成，有助于學生在以后的學習和生活中去思考和解決實際問題。

(二)基于核心素養(yǎng)下的科學思維的培養(yǎng)策略

1.科學思維

科學思維是認識事物、解決實際問題的基礎。科學思維包括歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等要素。學生科學思維的習慣需要通過科學探究的過程不斷養(yǎng)成。

2.生物教學中科學思維的培養(yǎng)

在生物膜的流動鑲嵌模型學習中，可以培養(yǎng)學生模型與建模的能力，教師在教學中通常利用動畫模擬過程，模擬建模，然后設置相應的習題。在這樣的過程中學生成了被動接受者，在看老師的表演，而沒有成為主動者和參與者。這一生物知識的學習如果能讓學生主動參與進去，自己動手設計模型，制作模型，學生的科學思維將會得到訓練。在“生物膜的流動鑲嵌模型”教學中，筆者是這樣設計的：給學生提供不同顏色的橡皮泥(用來代表脂質(zhì)和蛋白質(zhì))、硬紙板(用來起支撐，便于展示)。然后在教學中按以下過程嘗試建模。

1925年，兩位荷蘭科學家得出結(jié)論細胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列成連續(xù)的兩層。可以引導學生以小組為單位用橡皮泥在硬紙板上擺出雙層脂質(zhì)分子的模擬結(jié)構(gòu)。這一過程可能會出現(xiàn)幾種不同的結(jié)果，引導學生小組討論，得出結(jié)論。

1959年，羅伯特森觀察到細胞膜三明治結(jié)構(gòu)時，引導學生動手去完成。

1970年，科學家發(fā)現(xiàn)細胞膜具有流動性后，引導學生動手制作鑲嵌的靜態(tài)模型。并結(jié)合動畫演示熟悉流動鑲嵌模型。

這一建模的過程，學生不僅熟悉了細胞膜的各成分的空間結(jié)構(gòu)，對細胞膜的結(jié)構(gòu)有了直觀的認識，而且鍛煉了動手能力、獨立思考能力、小組合作能力。模型建構(gòu)的過程不是簡單的生物學知識的學習，在這一過程中以學生為主體，學生主動去動手，去思考，去探究。這種科學思維的獲得將受益終生。

(三)基于核心素養(yǎng)下的科學探究能力的養(yǎng)成策略

1.科學探究

科學探究是學習自然科學必備的能力，在探究過程中不斷形成良好的科學思維習慣，勇于創(chuàng)新和善于團隊合作精神。組成要素包括觀察提問、設計實驗、方案實施、交流討論幾個方面。

2.生物教學中學生科學探究能力的養(yǎng)成

高中生物課本中的實驗內(nèi)容非常多，把課本中的實驗利用好，就是對學生科學探究能力最好的培養(yǎng)。我們所說的探究的過程即“提出問題→做出假設→進行設計實驗→分析與論證→得出結(jié)論”，在教學中很多情況下科學探究能力的養(yǎng)成和科學思維的培養(yǎng)是同時存在的。

在“生物膜的流動鑲嵌模型”教學中，模型構(gòu)建的過程中也在進行著科學探究能力的養(yǎng)成。比如，引導學生以小組為單位用橡皮泥在硬紙板上擺出雙層脂質(zhì)分子的模擬結(jié)構(gòu)。這一過程可能會出現(xiàn)幾種不同的結(jié)果，引導學生小組討論，對可能出現(xiàn)的幾種情況進行論證，最后得出結(jié)論。再如，學習孟德爾的遺傳規(guī)律時，引導學生利用假說演繹法去探究，學生知道孟德爾用假說演繹法證明了遺傳定律，也熟知遺傳規(guī)律。但是對于探究過程中的怎樣提出假設并演繹，然后通過設計實驗證明假設和演繹的結(jié)果的正確性。有時候教師可以把教材中的驗證性的實驗改組成探究性實驗，既可以鞏固基礎知識，又能夠培養(yǎng)學生科學探究的能力。

(四)基于核心素養(yǎng)下的社會責任的培養(yǎng)策略

1.社會責任

社會責任的組成要素包括關(guān)注社會議題、參與相關(guān)事務的討論、參與環(huán)境保護實踐、主動宣傳相關(guān)知識、解決現(xiàn)實生活問題等?！皩W習的最終目標是為了服務生活。因此，教學應當與生活相聯(lián)系，培養(yǎng)學生的生命觀念和社會責任。教師可以適當選取一些社會熱點話題組織學生進行生物知識相關(guān)的討論?！彼?，在教學過程中，樹立社會責任的意識是“立德樹人”培養(yǎng)目標的更好體現(xiàn)。

2.生物教學中社會責任的培養(yǎng)

通過免疫調(diào)節(jié)的學習，了解艾滋病，自主自覺潔身自好，遠離疾病，并傳播預防相關(guān)知識。認識免疫系統(tǒng)的功能，從而積極主動鍛煉，提高自身免疫力。如學習“生命活動的主要承擔著——蛋白質(zhì)”一節(jié)時，提前讓學生查閱人類基因組計劃，國際人類蛋白組計劃(HPP)的相關(guān)知識，這一環(huán)節(jié)把課堂交給學生來介紹自己查閱的資料，小組討論引導完成相關(guān)的質(zhì)疑、困惑，完成教學過程。引導學生認識到人類肝臟蛋白組計劃的實施，將極大的提高肝病的治療和預防水平。這一環(huán)節(jié)的教學設計將生物學知識的學習和社會實際結(jié)合在一起，從而引導學生運用生物學知識關(guān)注社會議題，關(guān)愛生命，使學生在學習知識的同時培養(yǎng)社會責任感。

高中生物核心素養(yǎng)應以關(guān)注學生個人發(fā)展和社會發(fā)展的必備品格及關(guān)鍵能力為主要方式，來促進學生核心素養(yǎng)的提升。落實生物學學科素養(yǎng)的培養(yǎng)和發(fā)展，教師仍起著重要作用。作為一線教師及時了解、學習高中生物課程標準，根據(jù)課程標準要求不斷更新教育教學方法。在學習生物學知識的同時，以合適的方式方法培養(yǎng)學生的生物學核心素養(yǎng)，將課程標準與日常教學相結(jié)合，才能更好地促進學生全面發(fā)展，滿足學生成長的素質(zhì)需要。