基于高中生物学学科核心素养培养的教学策略——2108年诺贝尔奖获得者的启示

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(1.淮北师范大学生命科学学院，山东省枣庄市第四十六中学；2.淮北师范大学生命科学学院)

《普通高中生物学课程标准(2017年版)》中指出，生物学课程既要让学生获得生物学的基础知识，也要让学生领悟到生物学研究过程中解决问题的思路和方法。在探究过程中，养成科学思维的习惯，树立社会责任意识，运用生物学知识解决实际问题。因此，通过诺贝尔生理学或医学奖获得者的研究过程，启发对培养高中生物学学科核心素养教学策略的思考。

一、2018年诺贝尔生理学或医学奖给我们的启示

(一)2018年诺贝尔生理学或医学奖

2018年诺贝尔生理学或医学奖授予两位免疫学家：美国的詹姆斯·艾利森(James P.Allison)与日本的庶佑(Tasuku Honjo)，以表彰他们“发现负性免疫调节治疗癌症的疗法”，人体的T细胞能够识别“自己”和排除“异己”。

20世纪90年代，詹姆斯·艾利森实验室中研究到T细胞蛋白CTLA-4具有T细胞“刹车”功能，可以抑制人体的免疫反应，其他研究团队探索了该蛋白质在自体免疫疾病的治疗中作为目标的机制。然而艾利森具有完全不同的想法，他们研发了一种可以结合到CTLA-4并抑制其作用的抗体，并促使免疫系统攻击癌细胞，他们治愈了患有癌症的小鼠。

与此同时，庶佑的发现与詹姆斯·艾利森有异曲同工之妙。庶佑发现了另一种在T细胞表面表达的蛋白质PD-1也是具有T细胞“刹车”功能的，但作用机制完全不同。这种癌症疗法已在临床被证明效果显著。

由此可以看出，在一个问题的研究上，从不同的角度去思考，可能会有不同的发现，甚至有时会有意想不到的发现。这就要求我们在平时的教学工作中注意培养学生的发散思维和求异思维能力。

(二)对生物教学的启示

2018年诺贝尔生理或医学奖给我们一个启示：通过生物学概念和原理的学习，形成生命观念去探究生命规律；具备科学思维，归纳、推理、批判、创造等能力去思考问题；在团队合作的基础上，勇于创新去探究现实生活问题；树立社会责任意识，用所学概念和原理解决实际问题。

二、生物学科核心素养培养的教学策略

生物学科核心素养不是简单的学习知识就能自然形成的，而是学生通过生物学科的学习逐步形成的正确的价值观念、必备品质和关键能力。包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任四个维度。

北师大肖川教授认为：“从学科角度讲要为素养而教，学科及其教学是为学生素养服务的，而不是为学科而教，把教学局限与狭隘的学科本位中，过分的注重本学科的知识和内容，任务和要求，这样讲十分不利于培养视野开阔、才思敏捷并具有丰富学科素养和哲学气质的人才。”

笔者结合教学实践谈谈自己对培养学生的生物学科核心素养的一些思考。

(一)基于核心素养下的生命观念的渗透策略

1.生命观念

生命观念是在理解生物学的概念、原理基础上形成的。包括结构与功能观、进化与适应观、稳态与平衡观、物质与能量观等要素。

2.生物学科教学中生命观念的形成

在教学过程中，生命观念的形成需要老师正确引导学生掌握生物学概念、原理，同时引导学生理解生命观念要素之间关系。并运用生命观念解决实际问题。

如结构与功能观的渗透，在学习细胞呼吸时，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，而有氧呼吸的主要场所线粒体。线粒体内膜的某些部分向线粒体的内腔折叠形成嵴，嵴使内膜的表面积大大增加。嵴的周围充满了液态的基质。线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。学习这部分内容时，可以通过学习线粒体的结构，从而理解线粒体时有氧呼吸的主要场所这一功能。线粒体的这种结构决定了这种功能，内膜向内凹陷增大膜面积，增大了酶的附着的面积，从而有利于有氧呼吸的进行，为细胞生命活动提供能量。

再如，稳态与平衡观的渗透，“生态系统稳定性”一节学习过程中，引导学生掌握生态系统的结构，理解生态系统结构组成部分之间的关系。包括生产者、消费者、分解者之间与非生物物质的之间关系及能量流动与物质循环的相互关系等，并引导与生态平衡的关系的重要性。通过学习，学生自然形成稳态与平衡的生命观念。

这两个例子分别说明了生物体的结构决定功能、功能与结构相适应以及生态系统的结构的复杂程度与调节生态平衡的关系。这些生命观念的形成，有助于学生在以后的学习和生活中去思考和解决实际问题。

(二)基于核心素养下的科学思维的培养策略

1.科学思维

科学思维是认识事物、解决实际问题的基础。科学思维包括归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等要素。学生科学思维的习惯需要通过科学探究的过程不断养成。

2.生物教学中科学思维的培养

在生物膜的流动镶嵌模型学习中，可以培养学生模型与建模的能力，教师在教学中通常利用动画模拟过程，模拟建模，然后设置相应的习题。在这样的过程中学生成了被动接受者，在看老师的表演，而没有成为主动者和参与者。这一生物知识的学习如果能让学生主动参与进去，自己动手设计模型，制作模型，学生的科学思维将会得到训练。在“生物膜的流动镶嵌模型”教学中，笔者是这样设计的：给学生提供不同颜色的橡皮泥(用来代表脂质和蛋白质)、硬纸板(用来起支撑，便于展示)。然后在教学中按以下过程尝试建模。

1925年，两位荷兰科学家得出结论细胞膜中的脂质分子必然排列成连续的两层。可以引导学生以小组为单位用橡皮泥在硬纸板上摆出双层脂质分子的模拟结构。这一过程可能会出现几种不同的结果，引导学生小组讨论，得出结论。

1959年，罗伯特森观察到细胞膜三明治结构时，引导学生动手去完成。

1970年，科学家发现细胞膜具有流动性后，引导学生动手制作镶嵌的静态模型。并结合动画演示熟悉流动镶嵌模型。

这一建模的过程，学生不仅熟悉了细胞膜的各成分的空间结构，对细胞膜的结构有了直观的认识，而且锻炼了动手能力、独立思考能力、小组合作能力。模型建构的过程不是简单的生物学知识的学习，在这一过程中以学生为主体，学生主动去动手，去思考，去探究。这种科学思维的获得将受益终生。

(三)基于核心素养下的科学探究能力的养成策略

1.科学探究

科学探究是学习自然科学必备的能力，在探究过程中不断形成良好的科学思维习惯，勇于创新和善于团队合作精神。组成要素包括观察提问、设计实验、方案实施、交流讨论几个方面。

2.生物教学中学生科学探究能力的养成

高中生物课本中的实验内容非常多，把课本中的实验利用好，就是对学生科学探究能力最好的培养。我们所说的探究的过程即“提出问题→做出假设→进行设计实验→分析与论证→得出结论”，在教学中很多情况下科学探究能力的养成和科学思维的培养是同时存在的。

在“生物膜的流动镶嵌模型”教学中，模型构建的过程中也在进行着科学探究能力的养成。比如，引导学生以小组为单位用橡皮泥在硬纸板上摆出双层脂质分子的模拟结构。这一过程可能会出现几种不同的结果，引导学生小组讨论，对可能出现的几种情况进行论证，最后得出结论。再如，学习孟德尔的遗传规律时，引导学生利用假说演绎法去探究，学生知道孟德尔用假说演绎法证明了遗传定律，也熟知遗传规律。但是对于探究过程中的怎样提出假设并演绎，然后通过设计实验证明假设和演绎的结果的正确性。有时候教师可以把教材中的验证性的实验改组成探究性实验，既可以巩固基础知识，又能够培养学生科学探究的能力。

(四)基于核心素养下的社会责任的培养策略

1.社会责任

社会责任的组成要素包括关注社会议题、参与相关事务的讨论、参与环境保护实践、主动宣传相关知识、解决现实生活问题等。“学习的最终目标是为了服务生活。因此，教学应当与生活相联系，培养学生的生命观念和社会责任。教师可以适当选取一些社会热点话题组织学生进行生物知识相关的讨论。”所以，在教学过程中，树立社会责任的意识是“立德树人”培养目标的更好体现。

2.生物教学中社会责任的培养

通过免疫调节的学习，了解艾滋病，自主自觉洁身自好，远离疾病，并传播预防相关知识。认识免疫系统的功能，从而积极主动锻炼，提高自身免疫力。如学习“生命活动的主要承担着——蛋白质”一节时，提前让学生查阅人类基因组计划，国际人类蛋白组计划(HPP)的相关知识，这一环节把课堂交给学生来介绍自己查阅的资料，小组讨论引导完成相关的质疑、困惑，完成教学过程。引导学生认识到人类肝脏蛋白组计划的实施，将极大的提高肝病的治疗和预防水平。这一环节的教学设计将生物学知识的学习和社会实际结合在一起，从而引导学生运用生物学知识关注社会议题，关爱生命，使学生在学习知识的同时培养社会责任感。

高中生物核心素养应以关注学生个人发展和社会发展的必备品格及关键能力为主要方式，来促进学生核心素养的提升。落实生物学学科素养的培养和发展，教师仍起着重要作用。作为一线教师及时了解、学习高中生物课程标准，根据课程标准要求不断更新教育教学方法。在学习生物学知识的同时，以合适的方式方法培养学生的生物学核心素养，将课程标准与日常教学相结合，才能更好地促进学生全面发展，满足学生成长的素质需要。