例谈核心素养导向的高中生物概念教学策略

江苏

新修订的《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称“课标”）指出，高中教育阶段的生物学课程是以提高学生生物学核心素养为宗旨的学科课程。但目前的高中生物课堂中，“死记硬背”生物学概念、原理；黑板或屏幕上“做”实验；“题海”战术等有悖于“课标”理念的教学手段仍大量存在。核心素养导向的概念教学策略，如模型建构、自主探究、演绎与推理等在高中生物课堂中鲜有发现。究其原因，一方面是陈旧的教学思维惯性难以克服；另一方面是对高中生物大概念、重要概念的理解与认识不足。笔者结合教学实践，就核心素养导向的高中生物概念教学策略作浅显阐释，以期共同探讨。

1.准确把握必修教材中概念框架

“课标”指出，大概念是处于学科中心位置、对学生学习具有引领作用的基础知识。在生物学课程中，大概念包括了对原理、理论等的理解和解释，是生物学科知识的主干部分。虽然“课标”中并未明确列出高中生物学大概念有哪些，但目前高中教学领域，较为一致的认知是大概念是在错综复杂的生物学现象、生物学事件和生物学过程的基础上归纳、推理出来的结论，是对同一类生物学问题本质特征的抽象和概括。随着研究的视阈不同，大概念又包含若干重要概念，它们构成了学科“知识树”的主干与分枝，统领着大量具体的学科“细叶”知识点。以人教版教材必修1模块“分子与细胞”为例，通过本模块的学习，学生将在微观层面上，更深入地理解生命的本质，了解生命的物质性和生物界的统一性；细胞生活中物质、能量和信息变化的统一；细胞结构与功能的统一；生物体部分和整体的统一等。这几个“统一”是学生形成结构与功能观、物质与能量观等生命观念的铺垫与支撑。笔者结合“课标”中的相关描述认为统领上述教学内容的大概念为两个：①细胞是生物体结构与生命活动的基本单位；②细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖。这两点是“分子与细胞”模块中最本质、最核心的知识，是必修1教材的骨架，具有普遍的迁移功能，是课堂中教与学活动的出发点与归宿。在这两大概念之下，又可分解为若干重要概念，重要概念往往是教师发挥教学智慧，设计学习活动，进行课时教学、单元教学的基准点，如对必修1“分子与细胞”模块两大概念分析、整理出六个重要概念（如图1），类似地，对必修2“遗传与进化”模块大概念、重要概念的分析、整理（如图2）。

图1 必修 1 中大概念与重要概念框架

图2 必修 2 中大概念与重要概念框架

2. 核心素养导向的概念教学五步流程

学科核心素养是指由学科概念内化而成的一类能力，它使得学生在今后的生活、工作中能自觉地运用生命观念分析实际问题，运用科学思维方法探讨生命现象，针对特定的生物学现象，能进行观察、实验、讨论，从而在参与个人或社会事务时有作出理性解释和判断的担当和能力。由此可见，概念教学是学生核心素养形成的载体。如何从操作层面设计流程，让概念教学真正地为学生核心素养提升奠基呢？笔者尝试绘制核心素养导向的概念教学五步流程示意图（如图3）：①按建构主义理论，学习是学生与学习情境互动的过程，教师从实际生活出发，利用学生已有的知识或经验，创设具体概念教学所涉及或所需要的恰当情境。②教师从教材梳理出概念所指向的基本事实，以文字、图片、动画、视频等形式展示给学生，供学生从中获取信息、寻找证据。③教师依据学生获得的基本事实或材料，组织学生继续探究、分析知识的来龙去脉、因果关系，揭示概念的本质内涵，以进一步认同概念所隐含的生命观念。④在学生逐步领会概念所涉及的显、隐性知识，原理基础之上，教师引导学生自主归纳与总结、演绎与推理，通过学生的思维实践，驱动学生认知结构的个性化重组、概念体系的自主构建，这一环节最常用的方法是引导学生设计、完成概念图。⑤教师设计适量的检测任务（问题、陈述、判断、计算等）来反馈并校正学生的学习成果，训练学生迁移运用能力。

图3 概念教学五步流程示意图

3.概念教学五步流程案例——“DNA分子的结构”

在人教版教材必修2“遗传与进化”模块中，大概念之一“遗传信息控制生物性状，并代代相传”中包含了三个重要概念，其中“亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上”这一重要概念落实在DNA分子的结构、DNA分子的半保留复制、基因控制蛋白质的合成等子概念之中，对“DNA分子的结构”这一概念的教学流程设计如下。

3.1 创设情境

借助课件展示北京中关村大街“DNA双螺旋雕塑”、美国冷泉港实验室外“螺旋时代”雕塑；列举DNA在刑事案件侦破中的配型运用；展示央视公益栏目《宝贝回家》中的亲子鉴定、“8·12”天津特大火灾爆炸事故受难者残骸鉴定等具体图文，让学生直观地感受DNA相关知识和技术在实际生活中的应用，引入概念教学，激发学生探究欲望。

3.2 呈现事实

结构决定功能是生物学的基本观念之一，DNA分子之所以能有上述具体的应用，一切源于其独特的结构。课件展示DNA分子结构发现的科学史实（如图4），引导学生以科学史实发现时间为线索，在现有知识基础之上，对每一史实资料展开讨论，如资料1中脱氧核苷酸的结构、种类、元素组成，通过将概念进行有序分解，从而循序渐进、由点及面地逐步感知DNA分子的结构。

图4 DNA结构发现的科学史实

3.3 组织探究

以探究为主线的课堂教学直接影响着学生“科学思维”“科学探究”等核心素养的落实，这是学生主动参与学习、发展学科素养的重要途径，是训练学生科学探究基本思路和方法的最佳载体。教师需提供DNA的相关图文资料、数据、模型，科学设计探究线索（如图5），要敢于放手，鼓励师生、生生间的交流与讨论。学生通过阅读教材、观察图文并进行思维加工，对概念的认知自然地得到丰富，潜移默化中科学素养得到了发展。

图5 “DNA分子的结构”课堂探究主线索

3.4 自主构建

经过自主探究、教师点拨，学生已掌握了DNA分子零散的、碎片化的知识，但概念还是模糊的、非系统化的。为了让学生能理清DNA分子的不同结构层次，将众多琐碎知识进行整合，更深层次地内化概念，从而在头脑中形成可视化的、系统化的概念体系，发展学生归纳与概括、模型与建模等科学思维。教师可在教学中设计两个自主构建任务：①课内完成构建“DNA分子的结构”概念图；②课后运用适当的材料（彩色卡纸，丝带，纸盒，订书器，透明胶带，剪刀，双面胶等）制作DNA双螺旋结构的物理模型。教师可提示学生们概念图的绘制围绕五种组成元素、四种基本组成单位、三种小分子物质、二条主链、一种规则的双螺旋结构。教师也可先提供概念图模板，如以“一段DNA分子平面结构图”为中心，标好各类箭头和方框，留空由学生分析、推理后填入关键词和术语（如图6）。

图6 “DNA分子的结构”自主构建概念图模板

3.5 迁移运用

迁移运用能力是将所学知识应用到新的情境中、解决新问题时所体现的一种素养和能力，它包含对新情境的感知和处理能力，旧知识与新情境的链接能力。通过迁移运用训练，可对学生自主构建的概念体系进行反馈、校正与提升。学生具备DNA结构知识迁移能力后，一方面可避免对知识的死记硬背与生搬硬套，另一方面也为后续讨论DNA的复制、基因的表达等涉及DNA结构知识所需的迁移做好准备。教学中设计了“一个DNA片段”，以它为蓝本，组织学生迁移讨论了下列系列化问题：①游离的磷酸基团数目有多少？②磷酸二酯键的数目与脱氧核苷酸的数量关系是什么？③片段中氢键的数目与不同碱基对的关系是什么？④如何由一种碱基比例推导其他三种碱基的比例？⑤嘌呤与嘧啶碱基的数量关系是什么？⑥DNA多样性与特异性的结构基础是什么？⑦DNA为什么是生物界主要遗传物质的结构基础？⑧生物界DNA分子一定是双链吗？

4.实践后的反思

课堂作为教与学的主阵地，如何真正做到让“学”引“思”充分发挥学生的自主性？怎样切实减轻学生作业负担，让学生思维、观念等核心素养得到发展？笔者认为教师是其中的关键，教师应主动“让”出时间、空间、机会、活动等，给学生以足够的思维实践机会。从教学实践看，概念教学五步流程策略是发展学生核心素养的一种积极、有益的尝试，值得推广。但该教学策略在实施过程中也会遇到一些具体问题，例如自主探究、讨论时，个别学生参与度不高；学生自主建构环节，教师不易把控时间；评价学生自主构建的概念图的工作量较大等，这些问题还需在实践中进一步思考、解决。