基于文献资料学习的大概念复习设计

摘 要：“稳态与平衡”是生物学学科核心素养生命观念中的重要观念。高中生物学中，植物生命活动调节部分，内容主要是从个体水平阐述生长素的发现和各种激素的功能介绍，缺乏对植物生命活动机制在分子水平和细胞水平的阐释。基于文献资料自主学习，在分子和细胞水平认识植物适应环境的“稳态与平衡”机制。建立“稳态与平衡”的生命观念和大概念。

关键词：文献资料学习;大概念;稳态与平衡

一、 引言

2017版普通高中生物课程标准提出“核心素养为宗旨”的课程理念，具体要求是：“能运用结构与功能观、物质与能量观、稳态与平衡等观念，阐释生物体组成结构和功能之间的关系、遗传与变异的物质和结构基础、稳态的维持和调节机制、生态系统的平衡原理等。运用进化与适应观阐释生物的多样性和统一性以及与环境的关系。在新的问题情境中，能以生命观念为指导，解释生命现象，探究生命活动的规律”。“生命观念”是生物学的特有素养，包括结构与功能观、物质与能量观、进化与适应观和稳态与平衡观等。在科学概念层次中，生命观念属于较上位层次，是基于核心概念的大概念，具有更高的概念统摄作用。科学概念的层级逻辑关系是：事实支撑基本概念，基本概念构成核心概念，核心概念构成生命观念，生命观念构成科学观点。在复习课中，以大概念为统摄进行复习可构架结构化的知识体系，概念结构化的过程中发展和提升学科核心素养。本文以“植物细胞中的稳态与平衡”为例，通过事实——基本概念——核心概念——生命观念的概念层次，以新颖的文献资料创设真实情境，进行文献资料的自主学习，提升学科核心素养，强化“稳态与平衡”的生命观念。

二、 学情分析

在二轮复习阶段，学生已具备一定程度的生命活动调节知识体系，但缺乏系统性和深度理解，难以上升和内化到生命观念层次的高度。从教学实践中分析上述情况的原因主要是学习碎片化，知识体系不牢固，知识体系缺乏支撑，学习视野窄、视野低。调查发现，碎片化和知识体系不牢固是由于复习的阶段性和复习深度不够造成的;学习视野的限制与优质的阅读匮乏和学习肤浅密切有关，优质的阅读需要优质的资料支撑和教师的引领，深度的学习同样需要真实的情境和教师的引领。生命观念是课程标准确定的学科核心素养之一，其中的观念“稳态与平衡”即是本单元教学确定的大概念。在大概念统摄的教材知识体系中，动物与人体生命活动调节较为系统和全面。学生学习完成后，能对动物和人体某一方面的生命活动稳态进行原理性解释和概念表达。如：人体的体温调节，血糖平衡等。但对植物生命活动调节部分，教材提供的学习资源主要是两个方面，生长素的发现史与其功能，以及其他植物激素的简要介绍。资源丰富性略显单薄，学习结束后，学生还不足以对植物生命活动进行分子水平和细胞水平的解释和概念表达。例如，植物细胞内酸碱平衡，植物细胞抗氧化机制，植物细胞抵抗低温机制等。本教学设计就是基于高中教材对于植物细胞层次的调节机制解释的欠缺，由教师搜集整理相应科学论文文献，补充植物生命活动调节的几个主要机制，在文献资料学习过程中重点发展培养“稳态与平衡”的生命观念。

在核心素养背景下，高考试题中素养的考查与PISA国际测试非常相似，在PISA测试中，主要测试科学素养、阅读素养和数学素养。生物学科属于自然科学，在素养立意的高考题中，以非连续文本为主的阅读题已经活跃在今年高考适应性考试题中，科技论文为素材改编的阅读类试题，实现对科学素养的评价，同时，也能对学生阅读素养和高考应试需要的信息获取、分析和整合能力进行评价。因此，在高考复习中，组织文献资料阅读学习的教学活动和学习活动是必要而紧迫的。在文献资料阅读学习活动中，资料具有真实性、情境性，设问具有开放、思辨与创新的特点，问题的解析与回答能充分提升学生高阶的思维能力。在植物细胞层次知识体系建立，需要文献自主学习，概念自主构建，对于高考复习阶段的学生而言，存在一定的难度。文献资料自主阅读学习中的素养提升，在备考中也是需要不断强化和巩固提升的任务。

三、 教学目标

依据课程标准中学业质量标准要求，参考近一两年新高考改革高考题的命题趋向，根据高考考前大概念专题复习的蓝图，围绕“稳态与平衡”生命观念的学科核心素养评价目标，制定如下教学目标：

1. 阐述植物在低温胁迫下多项理化指标保持稳态与平衡的机制，对自然界相关生命现象进行解释。

2. 熟练进行专业文献的阅读，提取关键信息，并能分析整理;理解并能应用所学知识综合分析文献资料，依據文献阅读构建概念，并能应用概念阐释自然界的生命现象和生命活动规律。

3. 能与他人讨论、分享学习成果，认同严谨的科学钻研精神，树立稳态与平衡的生命观念认识植物生命活动的调节过程，认识自然界中的生命活动规律。

四、 教学活动设计与实践过程

（一）整体教学思路

通过文献资料学习，情境分析，由小到大，由低到高，构建植物个体不同层次稳定与平衡的生命观念。对单元学习中“稳态与平衡”观进行巩固复习。

（二）主要教学环节

1. 真实情境导入，导出问题

生物的稳态机制使生物在体形态、结构和生理保持相对稳定。情境资料是校园湖畔同一地点，春夏秋冬的四季植被比较图片。这四幅图片，学生非常亲切熟悉，有强烈的具身性。抓心具身的情境，使本节课从开始起就引人深入思考。根据学习目标设计了两个问题，问题1：“四季植被长势不同，植被生命活动处于稳态吗？”问题2：“由夏入秋，再入冬，叶片脱落，植物是如何抵抗低温？”两个很朴素的问题，看似简单，但又很难做出坚定的判断，如果用所学知识进行专业性解答，需要思辨、寻找逻辑、寻找证据，那么学生的高阶思维就得到了发展。两个问题的设计，引出问题分析的逻辑路线，即从低温下细胞内的物质、结构等变化和面临的胁迫危机入手，阅读六段专业科技论文摘录资料，依次解开抗氧化、保持膜相、能量平衡、抗冻抗寒抗旱的细胞机制。

2. 文献资料学习

本节课提供如下学案式文献资料，分别是低温胁迫下植物细胞内的物质变化;低温胁迫下植物细胞膜相变化与维持;低温胁迫下植物细胞内自由基平衡;低温胁迫下植物细胞抗冻机制;低温胁迫下的抗氰呼吸途径;低温胁迫下脱落酸的调节。每篇摘录资料后，设有相应的问题，针对细胞内的变化与低温适应的关联关系。

文献资料摘录学案由学生自主学习完成，在每个文献资料后都设计了有层次性的设问，通过问题引领，小组讨论交流形成答案。教师在这个过程中，帮助引导学生过滤无关信息，提取关键信息，帮助学生完成对问题的自主分析解答。

3. 概念重构和学科素养提升

通过对文献资料中问题的分析和解决，教师引导构建，得出基于问题的基本概念。六段科技文献摘录资料属于科学实验结果的事实性资料，每个资料中的事实能为植物细胞在低温胁迫下的稳态平衡提供一项证据，构建出一个基本概念。六段资料能构建出六个基本概念。基本概念综合得出核心概念，即植物在细胞生命系统层次中，通过多种平衡机制，抵御外界胁迫，从而达到稳态与平衡。基本概念是：“低温胁迫下，植物细胞通过感知信息，信号转导和反馈调节，利用抗氧化系统保持自由平衡，从而使膜系统保持结构与功能的稳定，利用渗透压调节系统，提升细胞在低温下的抗逆性，通过提高AOU（抗氰呼吸）途径，增加产热，保持细胞内酶活性和能量的相对稳定，上述机制是植物细胞经过长期自然选择形成的结果。”从上述基本概念和已有的概念体系归纳出对应的核心概念，即在外界环境影响下，植物通过多种机制调节，与外界环境相适应。本节核心概念的达成是“稳态与平衡”生命观念大概念的重要支撑。在单元复习设计中，植物生命系统稳态与平衡，人体动物体生命系统稳态和其他生命系统的稳态与平衡共同支撑着生物学科“稳态与平衡”的生命观念。本节课焦点和重点是落实提升学生的稳态与平衡观，另外，本节课资料丰富，情境深入，学习过程自主完成，问题引领层次性强，在真实情境资料学习中，其他生命观念，如物质与能量观、结构与功能观和进化与适应观也能得到发展和提升。知识的理解和综合运用能力，获取信息、整合信息的能力，分析问题、解决问题的能力均能得到训练和提高。

五、 教学效果分析与反思

在基于真实情境和文献资料自主学习基础上，使得课堂对知识体系重构、能力提升和素养发展见实效。从课堂学习的表现性评价看，能专注熟练阅读科技文献，能从文献中获取信息，分析信息，解答相关的问题，并能构建概念。学生能应用本节课获得的概念，对自然界植物在逆境中的胁迫稳态做出合理的解释说明。从学习效果看，阅读素养和书面表达能力得到了训练和提高，对于高考题中以科技论文为背景的习题作答，有了扎实的应答能力。

植物生命系统有多个层次，从最基本的细胞生命层次到最大的生物圈生命系统层次，每一个层次都存在稳态与平衡的机制，本节课设计以細胞层次为对象，从分子和细胞水平重构“稳态与平衡”的生命观念。从植物生命系统层次看，缺失了细胞以上层次的情境资料分析，但对概念的重构、素养的提升并无影响。高考复习中，可灵活掌握复习的进度和资源状况，进一步补充组织、器官、个体等以上植物生命系统的稳态平衡情境资料，全面系统的构建植物生命系统各层次的稳态与平衡机制。总之，资料是载体，文献阅读是过程，只要有优质载体，设计科学的学习过程，学科大概念、核心素养和多项应试能力均能得到发展和提升。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：5.

[2]郑文杰，高中生物教学中引导学生认识个体层次生命系统的整体性和稳态[J].教育现代化，2017（17）.

作者简介：任智安，北京市，北京市通州区永乐店中学。