以“探索遗传物质的过程”为例谈生物学科核心素养的培育

易兴无

培育核心素养是党的教育方针的具体化，是深化课程改革、落实立德树人的有效途径，生物学科核心素养是核心素养学科化的体现，是学生在学习过程中逐步发展起来的，在解决真实情境中实际问题时表现出来的价值观念、必备品格和关键能力，是学生知识、能力、情感态度与价值观的综合体，生物学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究、社会责任四个方面。生物学学科核心素养的培养应在教育教学的每一环节、每一节课、每一活动中灵活实施。笔者以苏教版必修二第四章第一节“探索生物遗传物质的过程”教学活动为载体，探讨在该节课中培育生物学科核心素养的具体措施。

一、确定基于核心素养的学习目标

1.体现“生命观念”要素：通过对经典实验的分析与探究，理解实验的设计思路，认同结构与功能观。

2.反映“科学思维”要素：根据遗传现象与实验证据，结合猜想与质疑、归纳与概括、分析与推理判断生物的遗传物质，领悟尊重事实和证据、严谨务实的实证精神。

3.指向“科学探究”要素：通过对遗传实验的分析讨论，认同传承与合作在科学探究中的作用;学习并运用控制实验变量法进行实验设计;理解并认同科学探究的一般方法。

4.蕴含“社会责任”要素：在实验材料的选择过程中理解并认同生物多样性的意义，在探究学习中逐步树立科学研究的责任感和自信心，感悟科学探究过程的快乐与艰辛

二、生命观念的培育

生命观念汇总了生命世界中的自然法则，是科学自然观和世界观在生物学课程的具体展现，是学生讨论和研究生命现象的基本思想方法。对学生而言，生命观念是他们学习生物学课程后获得的标志性的学习成果，是学生是否收到了良好生物学教育的标尺，与细碎的生物学知识不同，生命观念有助于学生理解较大范围的生物学事件和生命现象，生命观念一旦形成一般就不会随时间流逝。在教学中首先要依托教材落实，其次要主动挖掘、注意总结提炼，第三要依托概念教学建立生命观念，第四是在习题教学中总结应用。以本节课为例，学生主要通过对实验案例的分析探讨，理解并认同结构与功能观，并解释相关遗传现象。如：在学习“T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验”时，探讨 T2噬菌体由蛋白质和DNA组成，结构简单，与其寄生生活相适应，这是结构与功能观的具体体现;在肺炎双球菌转化实验中，介绍肺炎双球菌多糖荚膜生物学功能时，让学生猜测“有荚膜——有毒、无荚膜——无毒”的原理，S型细菌具有毒性的原因不在教学内容之列，但学生对此普遍存有疑惑，让学生猜一猜、想一想，教师再适时点拨，让学生知道因为荚膜的存在可以对抗小鼠体内免疫系统的攻击，从而大量繁殖，加深生对物体的结构与功能观的理解。在观看“T2噬菌体侵染大肠杆菌动画视频”时，教师引导学生观察T2噬菌体的侵染、合成与组装过程，让学生感知新合成T2噬菌体的物质与能量来源，思考T2噬菌体与宿主细菌的关联，可以帮助学生构建正确的物质与能量观。生命观念的培育需长期坚持、反复实践和学生主动认同。

二、科学思维的培育

科学思维的发展要在三个方面聚焦，即：“质疑是思考的视角”，“实证是判断的尺度”和“逻辑是论辩的准绳”。生物学课堂非常适合开展科学思维教学，教师要将科学思维的培养常态化融入教学。在研讨艾弗里在进行“肺炎双球菌体外转化实验”时，引导学生分析为什么还要设置“DNA水解酶与S型细菌的DNA、R型菌混合培养”实验呢？引发学生思考讨论。这样可以从侧面进一步证明具有遗传功能的物质是DNA，培育学生严谨务实的科学态度;在研讨“噬菌体侵染细菌实验”时，引导学生沿着这样的逻辑思路去推理：要证明T2噬菌体的遗传物质是蛋白质还是DNA？就要证明蛋白质/DNA谁能进入大肠杆菌并指导子代噬菌体合成？要观察到蛋白质/DNA谁能能进入大肠杆菌？就要采用放射性同位素标记法。在此分析、推理的基础上，有效训练学生的猜想、推理思维。在学习“T2噬菌体侵染大肠杆菌实验”后，教师设问：通过该实验可以说明“生物体的遗传物质是DNA”吗？说出你的理由？学生思考讨论后认为：不严密，该实验只能证明T2噬菌体的遗传物质是DNA，并不能确定其他生物的遗传物质，还有少数生物体内只含有RNA，这些生物的遗传物质不可能是DNA，因此应该继续探究。这样设计可以有效训练学生的批判性思维。

总之，本节内容在科学思维落实层面上可重点做以下尝试，一是通过对实验结果的分析与讨论，引导学生尊重客观事实和证据，形成崇尚严谨务实的实证精神;二是在实验设计过程中引导学生质疑释疑，训练学生的批判性思维;三是在与学生探讨实验思路时，引导学生沿着一定的逻辑顺序分析推理，培养学生基于理性思维的探究与创新能力;四是在师生、生生互动中，注重训练学生自主归纳与概括能力，引导学生在独立思维基础上开展合作学习。

三、科學探究的培育

发现现实世界中的生物学问题，针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及结果的交流与讨论的能力。以本节课为例，研讨“格里菲思的肺炎双球菌转化实验”时，让学生自主感知对照实验的设置、单一变量的处理和实验现象的分析，总结科学探究的主要步骤;在学习“艾弗里的肺炎双球菌转化实验”时，抛出问题“转化因子究竟是什么？”，引导学生思考继续探究的关键思路？引导学生运用“控制变量法”进行分析，形成“把各种化合物分开，单独观察研究”的实验设计思路，学生在分析表达基础上得出初步结论，教师再适时提出“还有没有物质也应该纳入研究范畴”，带领学生探讨“RNA作为研究变量的可行性”，训练学生的实验设计、方案实施技巧，提升学生科学探究能力;学习艾弗里实验后，发现艾弗里实验中提取出的DNA，纯度最高时仍然有0.02%的蛋白质，面对这样的质疑问题，让学生思考如何解决：换一角度，采用新的实验材料设计实验继续探究。本节课中分析四个经典实验的探究历程，可以概括为“发现问题→做出假设→实验验证→得出结论”等一般步骤，同时在每个实验之后又会发现新的问题进而引发新的讨论与探究（如下图）。

科学探究是一个不断解决问题又不断发现问题的过程，在确立了这样一个探究学习的基本模型后，教师引导学生参照模型开展探究实践，运用模型解决问题，更有效地提升科学探究能力。

四、社会责任的培育

社会责任既是高中生物学核心素养的组成部分，又是中国学生发展核心素养的18个要点之一。社会责任既是一种态度和意愿，又高度依赖学生的综合能力。在生物学课堂，教师要从教材中抽离出相关素材，从与学生密切联系的生活实践中寻找素材，引导培养学生关注、参与、解释社会议题，尝试解决现实问题，形成生态意识，养成健康文明的生活方式。以本节课为例，实验材料涉及多种微生物，如：肺炎双球菌和T2噬菌体，学生在学习过程中会逐步理解材料选择对实验成败的重要性，生物圈的每一种生物都是独一无二的，即使是噬菌体这样的微小生物都具有很好的科研价值，一旦灭绝就无法再生，让学生深刻理解生物多样性的现实意义，主动保护生物的多样性;另外，本节课所涉及实验全部由外国科学家完成，在结束教学总结时，教师适时鼓励学生从事生物科学研究，为生物学发展做出应有贡献，帮助学生逐步树立科学研究的荣誉感和责任感，形成积极的情感态度与价值观。

核心素养培育是一个系统的渐进的过程，需要每一节课、每一教育教学环节的积累，在教育教学实践中，应根据某一节课、某一教育教学环节的具体内容侧重培育核心素养的某一方面，千万不能面面俱到，否则适得其反。

（江苏省盐城市龙冈中学）