基于科學思維視域的高中生物學支架式教學策略

【摘要】科學思維是生物學核心素養(yǎng)的四大維度之一，而支架式教學是發(fā)展學生核心素養(yǎng)的有效渠道。在開展高中生物學教學時，教師可以應用支架式教學模式，根據(jù)教學內(nèi)容，使用不同方式，搭建多樣支架，助力學生掌握生物學知識，發(fā)展科學思維。文章以人教版生物學必修一第二章第四節(jié)“蛋白質是生命活動的主要承擔者”的教學為例，探討高中生物支架式教學的相關策略。

【關鍵詞】高中生物學；科學思維；支架式教學；教學策略

作者簡介：范懷華（1970—），女，云南省昭通市第一中學。

隨著課程改革的推進，培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)成為學科教學的重中之重，教師需要改革教學模式，創(chuàng)新教學形式。而支架式教學模式是學生發(fā)展核心素養(yǎng)的有效路徑。支架式教學模式是建構主義理論指導下的一種教學模式，倡導以學生為本，以教學內(nèi)容為依據(jù)，搭建各種支架，為學生提供發(fā)展科學思維的機會，有助于學生逐步提高認知水平，系統(tǒng)建構認知體系，發(fā)展核心素養(yǎng)。對此，教師可在高中生物學教學中引入支架式教學，以搭建支架、進入情境、獨立探索、協(xié)作學習和效果評價這五大環(huán)節(jié)為立足點，搭建不同支架，引導學生科學學習生物學。筆者以人教版生物學必修一第二章第四節(jié)“蛋白質是生命活動的主要承擔者”為例，展示支架式教學在高中生物學教學中的具體應用。

一、搭建支架，做好準備

支架式教學的第一步是搭建支架［1］。在實施支架式教學時，教師可先根據(jù)教學內(nèi)容、學生學情等梳理教學內(nèi)容，逐步分解學習任務，搭建不同的支架，做到心中有數(shù)，有備無患，在課堂上游刃有余，靈活使用不同的支架推動課堂教學的順利開展。

“蛋白質是生命活動的主要承擔者”是人教版高中生物學教材必修一第二章第四節(jié)內(nèi)容，是“細胞是生物體結構與生命活動的基本單位”大概念下的內(nèi)容。本節(jié)課的主要內(nèi)容包括蛋白質的結構及其多樣性、蛋白質的功能。通過學習該節(jié)內(nèi)容，學生可以了解細胞內(nèi)的物質組成，為學習細胞各部分結構與功能夯實基礎。

實際上，在學習該節(jié)內(nèi)容之前，學生已經(jīng)了解了蛋白質、細胞中的糖類和脂質、有機物的元素組成等內(nèi)容，同時具備了一定的科學思維和基礎抽象概括能力。因此，在教學之時，教師可基于此學情引導學生遷移已有認知，如利用紙質模型模擬氨基酸脫水縮合形成肽鏈的過程，由此幫助學生掌握重點內(nèi)容，發(fā)展科學思維能力。

基于此，教師應搭建多樣化的教學支架，并將其應用于不同的教學環(huán)節(jié)。如教師可搭建如下問題支架：“氨基酸結構通式有怎樣的特點？部分氨基酸分子中含有一個及以上的氨基或羧基，其他氨基或羧基在哪個位置？”又如工具支架，準備氨基酸卡紙模型、氨基酸形成血紅蛋白的視頻等。教師可借助不同的支架引導學生通過建模、演繹、推理、歸納、總結等，發(fā)展科學思維能力。

二、情境切入，進入課堂

課堂學習是學生科學思維形成的起點。情境式教學，是支架式教學的第二步，也是學生課堂學習的主要模式之一。情境切入的方式多種多樣，搭建支架是其中之一［2］。搭建科學合理的支架可以幫助學生順利進入積極的思考狀態(tài)，為發(fā)展科學思維奠定基礎。所以，在開展生物學支架式教學時，教師可以結合教學內(nèi)容搭建支架，創(chuàng)設情境，促使學生在情境中活躍思維，高效學習。

比如，在教學“蛋白質是生命活動的主要承擔者”這一小節(jié)之初，教師使用溫故知新法，引導學生回顧氨基酸的結構。教師在交互式電子白板上展示氨基酸的結構通式，同時搭建問題支架，促使學生積極思考，回顧所學內(nèi)容，具體問題包括“氨基酸的結構通式有怎樣的特點？”“部分氨基酸分子中含有一個及以上的氨基或羧基，其他氨基或羧基在哪個位置？”“各種氨基酸有怎樣的區(qū)別？”“人體中一共有多少種組成氨基酸的蛋白質？如何對其進行分類？”等。

實踐證明，隨著一個個問題的提出，大部分學生都能積極主動地思考，充分調動知識儲備，聯(lián)想各種相關的知識點，踴躍作答。如針對其中一個問題，有學生回答道：“人體中有21種組成氨基酸的蛋白質，而蛋白質自身多達1010種—1012種?！?/p>

針對學生的回答，教師及時地評價、講解、總結結論，幫助學生完善認知。此外，教師還通過繼續(xù)追問，推動學生深入探究，如：“氨基酸數(shù)量是有限的，那么，它是如何形成如此繁多種類的蛋白質的？”在這個問題的引導下，大部分學生對蛋白質的形成過程產(chǎn)生了濃厚的興趣，繼而積極投入探究蛋白質的形成過程中，自然而然地在教師搭建的教學支架下思考、探究和學習。

由此可見，搭建支架，不僅能有效地將知識與情境關聯(lián)起來，調動學生的積極性，還能使學生通過積極思考，回顧所學，實現(xiàn)溫故知新，并對新知產(chǎn)生強烈的探究興趣，從而推動課堂教學的高質量開展。

三、獨立探索，深化認知

獨立探索是支架式教學的第三步。實際上，獨立探索的過程正是學生發(fā)展科學思維的過程。支架是學生進行獨立探索的支撐［3］。在支架的支撐下，學生會發(fā)揮主觀能動性，或進行演繹推理，或進行歸納總結，學習和掌握新知，發(fā)展科學思維能力。所以，在實施生物學支架式教學時，教師可通過搭建支架，引導學生獨立探索，鞏固對新知的認識。

在教學“蛋白質是生命活動的主要承擔者”時，教師在課堂上利用交互式電子白板播放視頻，展示氨基酸脫水縮合的過程，由此搭建工具支架。在播放視頻之際，教師先采用整體播放法，完整地播放一遍視頻，讓學生初步建構整體認知。

接著，教師采用定格播放的方式，引導學生逐步觀看，從細節(jié)入手，了解氨基酸脫水縮合的過程。通過反復觀看視頻，大部分學生了解了氨基酸脫水縮合的過程。于是，教師為他們發(fā)放氨基酸卡紙模型，繼續(xù)搭建工具支架，促使他們遷移現(xiàn)有認知，操作氨基酸卡紙模型，模擬氨基酸脫水縮合的過程。

大部分學生能夠基于模型積極思考，模擬氨基酸脫水縮合的過程，并進行演示，直觀地展現(xiàn)全過程，加深對這部分知識的理解。在學生操作之際，教師巡視課堂，了解每個人的情況，并進行指導。

在學生模擬完氨基酸縮合脫水的過程后，教師提出問題：“通過觀看視頻，演示氨基酸脫水縮合的過程，大家發(fā)現(xiàn)此過程有怎樣的特點呢？”在問題的驅動下，學生再次回顧氨基酸脫水縮合的過程，細心審視，總結發(fā)現(xiàn)，認真歸納。

在歸納出特點后，不少學生暢所欲言，有學生說：“兩個氨基酸分子縮合成一種化合物?！边€有學生說：“縮合過程主要是以氨基酸分子結合的方式進行接連，同時脫去一分子水?！绷⒆阌趯W生的作答情況，教師順勢講解二肽、脫水縮合、肽鍵等概念，促使學生掌握更多的生物學概念。

教師搭建支架，使學生在支架的支撐下獨立探索，加深了對所學知識的理解，同時鍛煉了模型與建模能力。同時，學生不斷地思考、解決問題，逐步掌握生物學概念，發(fā)展了歸納總結能力，增強了科學思維能力。

四、協(xié)作學習，深入探究

協(xié)作學習是支架式教學的第四步，也是學生進行深入探究的重要環(huán)節(jié)［4］。事實上，深入探究離不開科學思維。在科學思維的助力下，學生會使用不同的方式進行探究，由此深刻理解生物學知識。支架是學生進行深入探究的輔助工具。對此，在實施生物學支架式教學時，教師要根據(jù)學生的初步認知情況搭建相應的支架，促使學生與小組成員通力協(xié)作，進行深入探究。

在學生了解了相關的生物學概念后，教師向他們提出如下問題：“在氨基酸脫水縮合的過程中，兩個氨基酸可以形成一個肽鍵。那么，在此過程中，三個氨基酸可以形成多少個肽鍵？四個氨基酸可以形成多少個肽鍵？n個氨基酸可以形成多少個肽鍵？”在問題支架的作用下，學生積極思考，踴躍回答。為了增強探究效果，教師順勢提出小組合作探究任務：“請與小組成員合作探究，完成交互式電子白板上的表格（見表1）?！?/p>

在任務的驅動下，學生們帶著問題開展了小組合作學習。在小組中，每個成員根據(jù)具體的肽鍵數(shù)，聯(lián)系相關數(shù)據(jù)和所學知識，展開深入探究。在此過程中，當數(shù)據(jù)相同時，小組成員做簡單說明，并將其填寫在表格中。當數(shù)據(jù)不同時，小組成員有針對性地進行探究，碰撞思維，得到統(tǒng)一數(shù)據(jù)，完善表格內(nèi)容。

在規(guī)定的任務時間結束后，教師組織探究成果展示活動。部分小組毛遂自薦，走上講臺，展示表格內(nèi)容，結合相關生物學知識詳細說明數(shù)據(jù)情況。在此過程中，教師進行點撥、講解和總結。

通過協(xié)作學習，學生深入探究了新知內(nèi)容，加深了對新知的理解。在深入探究的過程中，各組成員或進行類比推理，或進行建模，或進行歸納總結，由此發(fā)展了類比推理能力、模型與建模能力、歸納總結能力等，有利于提升科學思維能力，增強課堂學習效果。

五、效果評價，歸納總結

效果評價貫穿支架式教學的始終，是師生進行歸納和總結的重要方式［5］。在實施支架式教學的過程中，教師要立足于學生的學習表現(xiàn)，及時應用多樣化方式進行效果評價，助力學生歸納總結所學內(nèi)容，增強課堂學習效果。

比如，在學生了解了“氨基酸形成血紅蛋白的過程及蛋白質的結構層次”這一內(nèi)容后，教師展示了一道課堂檢測題：“假設用10個氨基酸組成長鏈，一共可以獲得多少個不同的長鏈？假設用15個氨基酸組成長鏈，可以獲得多少個不同的長鏈？有多少種排列方式？”

面對這道題，學生紛紛回顧課堂所學內(nèi)容，自覺進行類比思考，遷移數(shù)學經(jīng)驗，建立數(shù)學模型。教師根據(jù)學生的模型建構情況進行評價和總結，一方面表揚學生的良好表現(xiàn)，助其提升學習自信心，一方面梳理問題答案，做好知識歸納。

教師應用教學評價，不但使學生加深了對所學知識的理解，還使學生發(fā)展了模型與建模能力、類比思考能力等核心素養(yǎng)。

再比如，在結束課堂教學之際，教師立足于本節(jié)課教學內(nèi)容，向學生提出如下問題：“通過這節(jié)課，大家學習了哪些內(nèi)容？”圍繞問題，教師提出任務：“請建立思維導圖，回顧自己學習的內(nèi)容，凸顯知識點間的聯(lián)系?！痹趩栴}和任務的驅動下，學生在腦海中回顧課堂學習過程，由此梳理不同知識點之間的聯(lián)系，建立思維導圖，形成知識脈絡。

學生完成思維導圖的制作之后，教師隨機選擇學生，鼓勵其展示自己制作的思維導圖。在該生介紹的同時，教師順勢做出評價和總結。如指出學生制作的思維導圖的不足之處，提出完善建議，幫助學生查漏補缺，完善知識體系；或是表揚學生的優(yōu)秀之處，促使其建立自信心。結合教學評價，學生在系統(tǒng)掌握所學知識的同時，也獲得了綜合能力的發(fā)展。

結語

綜上所述，在核心素養(yǎng)培養(yǎng)階段，教師可應用支架式教學模式，沿著搭建支架、情境切入、獨立探索、協(xié)作學習和效果評價的路徑，靈活應用問題支架、工具支架、圖表支架等多樣化支架，助推學生靈活應用科學方法探究并掌握生物學知識，發(fā)展科學思維能力和生物學學科核心素養(yǎng)。

【參考文獻】

［1］馬燕.核心素養(yǎng)視域下的高中生物科學思維培養(yǎng)策略［J］.新課程研究，2021（33）：94-95.

［2］李鈺聰.生物學科學史教學對培養(yǎng)高中生科學思維能力的研究［D］.重慶：西南大學，2021.

［3］牛重娥.“支架式教學”模式在高中生物教學中的構建策略分析［J］.理科愛好者（教育教學），2021（02）：156-157.

［4］黨振緒.基于核心素養(yǎng)的高中生物科學思維培養(yǎng)策略探究［J］.考試周刊，2020（59）：131-132.

［5］李慧婷，李學斌.支架式教學在高中生物課堂合作學習中的應用策略［J］.中學生物學，2020，36（05）：12-14.