促進學(xué)科核心素養(yǎng)提升的高三生物復(fù)習(xí)課

潘勇

[摘 要]北京師范大學(xué)王磊教授提出的“從知識到能力到素養(yǎng)發(fā)展的進階和教學(xué)轉(zhuǎn)化模型”揭示了學(xué)科核心知識經(jīng)驗與學(xué)科能力素養(yǎng)之間的實質(zhì)性聯(lián)系。參照此模型，高三生物復(fù)習(xí)課中的知識復(fù)習(xí)，應(yīng)從知識的意義化、功能化和素養(yǎng)化著手，使生物學(xué)知識的復(fù)習(xí)能有效促進生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。

[關(guān)鍵詞]學(xué)科核心素養(yǎng);高三生物;專題復(fù)習(xí)

[中圖分類號]? ? G633.91? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）05-0083-03

目前，高考命題已經(jīng)進入了素養(yǎng)導(dǎo)向的時代，高三生物復(fù)習(xí)也勢必要以生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的提升為目標。眾所周知，知識是能力和素養(yǎng)的基礎(chǔ)，但知識又不等同于能力和素養(yǎng)。那么，怎樣進行知識復(fù)習(xí)才能有效提升素養(yǎng)？這是很多教師的困惑。

學(xué)科知識的學(xué)習(xí)與學(xué)科能力、學(xué)科素養(yǎng)的提升究竟存在什么樣的關(guān)系？北京師范大學(xué)王磊教授提出了“從知識到能力到素養(yǎng)發(fā)展的進階和教學(xué)轉(zhuǎn)化模型”。該模型揭示了從知識意義化（認識角度建立，知識經(jīng)驗結(jié)構(gòu)化）到知識功能化（認識思路形成，知識經(jīng)驗程序化）再到知識素養(yǎng)化（認識方式自主化，知識經(jīng)驗系統(tǒng)化）的進階關(guān)系，建立了學(xué)科核心知識經(jīng)驗與學(xué)科能力素養(yǎng)之間的實質(zhì)性聯(lián)系，為實現(xiàn)知識教學(xué)與能力培養(yǎng)的融合統(tǒng)一奠定了基礎(chǔ)[1]。

依據(jù)上述模型，筆者以“生命活動中的信息傳遞”為主題進行了高三生物專題復(fù)習(xí)。下面筆者以其中的第1課時為例，談?wù)勅绾瓮ㄟ^學(xué)科知識的復(fù)習(xí)實現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。

一、教學(xué)過程

（一）歸納生命活動中信息傳遞的范圍和形式

1.組織討論：說起生命活動中的信息傳遞，你最先想到的是哪些生命活動？組織學(xué)生發(fā)言，教師給予適當?shù)囊龑?dǎo)和補充。

2.概括生命活動中信息傳遞的范圍和形式（如圖1）。

3.引導(dǎo)學(xué)生分析乙酰膽堿對心肌細胞、骨骼肌細胞和唾液腺細胞作用效果的差異，說明信號分子并不攜帶某種固定的信息，其作用只是激活相應(yīng)的受體。靶細胞的響應(yīng)取決于靶細胞自身，以及靶細胞內(nèi)具體的信息傳遞通路。

4.帶領(lǐng)學(xué)生觀察細胞間信息交流的6種基本方式示意圖，引導(dǎo)學(xué)生回憶曾經(jīng)學(xué)過的相關(guān)實例，補充更多的具體實例。

（二）例析人體內(nèi)的信息傳遞過程

1.創(chuàng)設(shè)問題情境

流感是由流感病毒引起的。人得了流感后，會出現(xiàn)發(fā)熱、咳嗽、身體疼痛等癥狀，無并發(fā)癥的患者通常5～10天可自愈，但重癥感染或引起并發(fā)癥時則需要住院治療。那么，一個人從感染流感病毒到恢復(fù)正常，體內(nèi)發(fā)生了哪些相關(guān)的信息傳遞過程呢？請同學(xué)們從信息傳遞的視角來分析從感染流感病毒到恢復(fù)正常的過程。

2.給各小組分配任務(wù)

指定兩小組重點分析“發(fā)熱”、兩小組重點分析“咽痛”、兩小組重點分析“恢復(fù)”。每個小組都要討論完成以下任務(wù)。

（1）用文字和箭頭表示出信息傳遞的大體路徑，不能確定的部分用“……”表示。

（2）針對你確定的信息傳遞路徑中的每個環(huán)節(jié)，回答問題：信號分子和靶細胞分別是什么？信號分子通過什么方式作用于靶細胞？靶細胞有什么反應(yīng)？靶細胞內(nèi)可能發(fā)生了哪些分子水平的變化？

3.組織學(xué)生討論，教師巡視、解答

鼓勵學(xué)生積極討論，教師解答學(xué)生提出的部分問題。

4. 組織學(xué)生發(fā)言，交流想法

請學(xué)生代表展示本組討論結(jié)果并與教師對話：

（1）對發(fā)熱過程中信息傳遞情況的分析（重點是體溫調(diào)節(jié)過程及該過程中的信息傳遞）。

引導(dǎo)學(xué)生針對從垂體到甲狀腺的信息傳遞過程回答前面要求分析的4個問題。

（2）對恢復(fù)過程中信息傳遞情況的分析（重點是免疫調(diào)節(jié)過程及該過程中的信息傳遞）。

引導(dǎo)學(xué)生針對免疫過程回答前面要求分析的4個問題。

5.評價與小結(jié)

對發(fā)言的學(xué)生表示肯定，提示學(xué)生要學(xué)會從信息傳遞的角度分析問題，要能夠有理有據(jù)地進行推測。

（三）建構(gòu)胞內(nèi)信息傳遞模型

1.帶領(lǐng)學(xué)生在頭腦中形成胞內(nèi)信息傳遞模型的基本框架

（1）帶領(lǐng)學(xué)生分析神經(jīng)細胞興奮的分子基礎(chǔ)

根據(jù)神經(jīng)調(diào)節(jié)中遞質(zhì)引起突觸后神經(jīng)元興奮或抑制，推測受體與信號物質(zhì)（神經(jīng)遞質(zhì)）結(jié)合后，會引發(fā)離子通道蛋白空間結(jié)構(gòu)的變化。

（2）帶領(lǐng)學(xué)生觀察胰島素受體信號通路

帶領(lǐng)學(xué)生觀察胰島素受體信號通路示意圖，認識胞內(nèi)信號傳遞通路的復(fù)雜性，并認識到有些效應(yīng)直接在細胞質(zhì)出現(xiàn)，比如影響相關(guān)酶的活性，有些效應(yīng)則是通過調(diào)控細胞核內(nèi)基因的轉(zhuǎn)錄之后再進一步出現(xiàn)。

（3）帶領(lǐng)學(xué)生了解更多的信號傳遞途徑

帶領(lǐng)學(xué)生再觀察、分析幾個信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的圖示，使學(xué)生認識到信號既可以是化學(xué)信號，也可以是物理信號，比如光或振動;細胞中信號是逐級轉(zhuǎn)導(dǎo)的;受體不都在細胞膜表面，也有的在細胞內(nèi)。

2.結(jié)合之前實例的分析，帶領(lǐng)學(xué)生寫出胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的基本模型

首先，將第一步概括為“激活受體”;然后梳理出之后可能發(fā)生的主要變化，即改變離子通道、調(diào)節(jié)酶的活性、調(diào)控基因表達等[2];最后，梳理可能的效應(yīng)，如增殖、分化、代謝改變、分泌、凋亡等。

（四）總結(jié)信息傳遞在生命活動中的重要意義

揭示出“穩(wěn)態(tài)是通過調(diào)節(jié)來實現(xiàn)的，而信息傳遞又是調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)”這一基本觀點，幫助學(xué)生認識到信息傳遞在細胞、個體、群體、生態(tài)系統(tǒng)各個層次生命系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的實現(xiàn)中都具有重要意義，并引導(dǎo)學(xué)生認識到信息傳遞在微觀方面的作用是實現(xiàn)其在宏觀方面作用的前提，一切生命活動都有其分子水平的機制。

二、課后評析

本節(jié)課主要具有以下特點：

（一）幫助學(xué)生建立新的認識角度，完善知識結(jié)構(gòu)，促進知識意義化

本節(jié)課幫助學(xué)生建立了一個新的認識角度——信息傳遞的角度，并引導(dǎo)學(xué)生在這一角度上重新組織以前學(xué)過的知識，構(gòu)建新的知識結(jié)構(gòu)。通過典型的實例，將蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能，細胞膜的結(jié)構(gòu)與功能，神經(jīng)調(diào)節(jié)，體液調(diào)節(jié)，免疫調(diào)節(jié)，細胞的分化、凋亡與癌變，動物細胞培養(yǎng)，生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞等內(nèi)容中的相關(guān)部分組織在一起，進行打通模塊的綜合性復(fù)習(xí)。這樣的復(fù)習(xí)，能夠使學(xué)生掌握知識之間的橫向聯(lián)系，使知識網(wǎng)絡(luò)更為豐富和健全，有利于知識的鞏固、提取、遷移和應(yīng)用。比如，通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)，在必修1所學(xué)的“細胞膜的功能”之一 ——“信息傳遞”，在必修1的細胞的分化、凋亡與癌變，必修3的動物生命活動的調(diào)節(jié)，以及選修3的動物細胞培養(yǎng)（接觸抑制）等生命活動或生命現(xiàn)象中，有了各種具體的表現(xiàn)，并且都可以從蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能角度得以解釋。學(xué)生還會發(fā)現(xiàn)，如果從更高的層面分析，DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的維持，也都可以通過“信息傳遞”這條紐帶與前面所述的內(nèi)容聯(lián)系在一起，這對于學(xué)生完善知識結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)知識意義化具有非常積極的意義。

（二）幫助學(xué)生形成新的認識思路，獲得程序化知識，促進知識功能化

要想讓學(xué)生的復(fù)習(xí)不只限于對知識的回顧，就要創(chuàng)設(shè)恰當?shù)膯栴}情境，從中生發(fā)出與以前所學(xué)知識相關(guān)但又不能完全用以前知識回答的問題。本節(jié)課設(shè)置了“一個人從感染流感病毒到恢復(fù)正常，體內(nèi)發(fā)生了哪些相關(guān)的信息傳遞過程呢？”這樣一個問題情境，引導(dǎo)學(xué)生討論確定信息傳遞的大體路徑（要求用文字和箭頭表示出來，不能確定的部分用“……”表示），并針對本小組確定的信息傳遞路徑中的各個環(huán)節(jié)，嘗試說明信號分子和靶細胞分別是什么、信號分子通過什么方式作用于靶細胞、靶細胞有什么反應(yīng)、靶細胞內(nèi)可能發(fā)生了哪些分子水平的變化等內(nèi)容。這一過程，一方面引發(fā)了學(xué)生對相關(guān)知識的回顧;另一方面也培養(yǎng)了學(xué)生的推理能力。在梳理了動物生命活動調(diào)節(jié)中的信息傳遞情況之后，教師又給學(xué)生補充了一些必要的知識，然后引導(dǎo)學(xué)生嘗試建立細胞內(nèi)信息傳遞方式的一般模型，獲得程序化知識。這一模型將為學(xué)生獨立解決生命活動調(diào)節(jié)類問題提供很好的工具;而建立這一模型的過程，則可以培養(yǎng)學(xué)生歸納、概括、建模等能力，這對于學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展起到了促進作用。

（三）幫助學(xué)生實現(xiàn)認識方式自主化，強化生命觀念，促進知識素養(yǎng)化

在本節(jié)課中，除了有具體知識的復(fù)習(xí)和思維能力的培養(yǎng)之外，還有對生物學(xué)學(xué)科思想的凸顯及對生命本質(zhì)的理解。如前所述，本節(jié)課通過“信息傳遞”這條紐帶將許多看似無關(guān)的生命現(xiàn)象聯(lián)系在一起，幫助學(xué)生從信息論的視角加以認識，凸顯了信息論思想和生命的統(tǒng)一性思想（其中包含結(jié)構(gòu)與功能統(tǒng)一的思想和各層次生命系統(tǒng)之間統(tǒng)一的思想）。信息論思想有利于學(xué)生認識不同層次生命系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)機制，從而更好地理解生產(chǎn)生活實踐中相關(guān)原理的運用;生命的統(tǒng)一性思想有利于學(xué)生舉一反三，由已知推測未知，發(fā)展創(chuàng)新思維。學(xué)科思想對學(xué)科知識具有統(tǒng)攝作用。例如，從高等動物生命活動調(diào)節(jié)的具體形式來講，神經(jīng)調(diào)節(jié)、體液調(diào)節(jié)和免疫調(diào)節(jié)之間有所不同，但是它們都是以各種方式的信息傳遞為基礎(chǔ)的。往底層分析的話，就會發(fā)現(xiàn)，其中都有信息的發(fā)出、傳播和接收三個環(huán)節(jié)。如果抓住了各種調(diào)節(jié)方式中信息傳遞的三個環(huán)節(jié)，就可以抓住調(diào)節(jié)的主線，對調(diào)節(jié)過程的理解便可以實現(xiàn)清晰化和條理化。

另外，在本教學(xué)設(shè)計中，教師反復(fù)引導(dǎo)學(xué)生從分子水平認識生命現(xiàn)象，使學(xué)生認識到任何生命活動都有其物質(zhì)基礎(chǔ)。比如，生命活動中的信息傳遞離不開蛋白質(zhì)的功能，即便是人的感覺、意識的形成也不例外。上述認識的形成，有利于學(xué)生理解生命的物質(zhì)性和生命的本質(zhì)，形成唯物主義的世界觀和科學(xué)的生命觀念，體現(xiàn)了生命科學(xué)在育人方面獨特的價值。

“從知識到能力到素養(yǎng)發(fā)展的進階和教學(xué)轉(zhuǎn)化模型”表明，知識意義化、知識功能化和知識素養(yǎng)化存在著進階與轉(zhuǎn)化的關(guān)系，這就意味著，知識教學(xué)與能力培養(yǎng)、素養(yǎng)提升是可以融合統(tǒng)一的。參照上述模型，高三生物復(fù)習(xí)課中的知識復(fù)習(xí)，應(yīng)本著讓學(xué)生實現(xiàn)生物學(xué)知識的意義化、功能化和素養(yǎng)化來進行，這可使學(xué)生對生物學(xué)知識的復(fù)習(xí)有效地轉(zhuǎn)化為生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 王健.基于學(xué)生核心素養(yǎng)的生物學(xué)科能力研究[M]. 北京：北京師范大學(xué)出版社，2018：4-6.

[2]? 桑建利.細胞生物學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2016：282-283.

（責(zé)任編輯 黃春香）