合理选择和呈现生物学课程资源的方法

董 晶 （上海市复兴高级中学 上海 200434）

生物学课程资源是指生物学课程实施可利用的所有资源，它不仅影响教师的教学过程和教学方式，也影响学生的学习过程和学习方式，是决定课程实施和课程目标能否有效达成的重要因素[1]。学生的生命观念、科学思维、科学探究、社会责任的培养与生命科学课程资源的选择和呈现密不可分。在信息技术与人工智能快速发展的时代背景下，更要探索教学资源的合理选择和呈现方式，以最大限度地发挥其优势契合学生的学习。

1 课程资源的选择依据

目前，国家精品课程资源中心，以及网易、超星等各大互联网平台陆续吸收了世界各大名校的教学产品。语言识别、可视化、大数据分析、人工智能等技术逐渐渗透到教育领域，集成学习终端、无线网络、多屏互动、自然交互等技术为学习者提供了交互式、智能化的学习环境；网络多媒体技术与虚拟现实技术的交叉融合，推动了虚拟学校、虚拟实验室等虚拟学习资源研发，呈现移动教学、混合教学、精准教学等多种在线教学样态[2]。无论资源如何丰富，学习活动的产生都应遵循教学的基本规律。

杜威（John Dewey）在《儿童与课程》一文中指出，“有必要把各门学科或知识分支的教材恢复到经验之中，必须恢复到它所被抽象出来的原来的经验之中，它必须心理化，必须转化为直接的和个人的经验，在其中有着它的根源和意义”[3]，并提出“教育应该被认为是经验的继续改造，教育的进程和目的是同一个东西”[4]。由此可见，生物科学学科逻辑与学生已有的心理逻辑之间可实现转化和统一。《普通高中生物学课程标准（2017年版）》指出，发展学生的学科核心素养是生物学课程设计的基本理念。很多专家对此都提出了有价值的观点，认为教育或教学的功能在于选择或创设合理的情境，通过适当活动以促进学习的发生。引导学生广泛参与学习过程，让学生投入到学习活动中，使课堂教学更有活力是现代教育改革所提倡的教学方式[5]。

根据此理念，选择课程资源的参考依据如下：

1）需适度打破教学活动的科学性与有序性，重视教学过程中人的向度和生成性教学的价值。

2）在重视知识理解和记忆的基础上，增加能引起学习者高阶思维发展的资源，突现学习者个性发展和思维发展。

3）所选资源能预留师生互动、生生互动的空间，引导学习者积极投入学习。

4）拓展校外生物科学教学资源，例如，上海自然博物馆、公园、绿地、高校及科研部门等。

2 课程资源的使用案例

2.1 课堂教学案例 “基因工程与转基因生物”是沪科版《生命科学》第2 册第6 章“遗传信息的传递和表达”第3 节。本案例为第1 课时，学习内容为基因工程的基本过程及应用。通过本节课的学习，学生能说明基因工程的原理及基本过程。

导入环节：教师呈现“重组牛碱性成纤维细胞生长因子滴眼液”的药品图片，文字显示生产原理：“牛碱性成纤维细胞中含有生长因子，该生长因子是一种蛋白质，可促进细胞生长、修复组织结构。此药物是将牛成纤维细胞生长因子的基因通过大肠杆菌进行高效表达”。

学习活动1：根据已有知识结合该药物的生产原理，提出问题。

新授课环节：教师根据学生所提问题，引导学生细化问题。由于文字信息较为抽象，学生对生物学名词陌生，教师将文字信息转化为模式图。模式图中利用已学过的“中心法则”在牛成纤维细胞、大肠杆菌细胞中体现基因表达的过程。

学习活动2：根据模式图，提出该药品生产的基本步骤。

师生互评，生生互评，对基本步骤进行完善补充。学习基因工程的3 种必要工具和基因工程的基本过程。教师展示常用质粒pBR322 的结构，说明该质粒上不同基因的作用。

学习活动3：讨论质粒能成为基因工程常用载体的原因。拓展延伸环节：短视频播放小番茄、紫薯、杂色玉米、小黄瓜的培育过程。

学习活动4：讨论视频中的植物是否属于转基因产品，并说出原因。

在此案例中，教师所选课程资源“重组牛碱性成纤维细胞生长因子滴眼液”源于生活。教师将生产原理转化为模式图，由牛碱性成纤维细胞内的生长因子基因如何在大肠杆菌细胞中表达引起学生的认知冲突，激发学习兴趣。通过学习活动推进学习进程，重视课堂的生成性。同样的教学内容，在不同班级由于学生差异，学习的进程会略有不同。师生互动、生生互动使课堂充满活力。拓展延伸环节的小视频，巩固学生对于基因工程及其产品的理解，提高学生信息甄别、评价的意识和能力，增强抵制伪科学的社会责任感。

2.2 网络研究性课程案例 WISE（web-based inquiry science environment）是基于网络的探究性学习环境的简称。其中，关于生物学的案例共有18 个，涉及中学生物学课程的诸多方面，例如，光合作用、细胞呼吸、有丝分裂、进化等。“移民太空”案例全称为“Space Colony! - Genetic Diversity and Survival ”，即“太空移民：基因的多样性和保存”，于2015年11月10日被收入WISE 项目库（http://wise.berkeley.edu/previewproject.html?projectId=175），适用于9～12年级的学生，在计算机上需要学习4～5 h。通过构建“太空移民”模型，介绍有性生殖和无性生殖在遗传多样性上的差异，以及遗传多样性和自然选择之间的联系。此项目包含了进化论、基因、细胞分裂、自然选择、减数分裂、克隆、生殖方式等多个生物学概念。

案例的问题设置内容丰富，包括概念辨析、在新情境下对问题的分析处理、对现象作出理性解释和讨论，并用文字表达。在相应页面进行基因、等位基因、基因突变等基本概念的辨析。在已有情境下不断创设新情境，让学生根据所学知识多角度进行判断。案例还采用虚拟进化实验室模拟自然选择的过程。实验中设计蓝色生物需要抓捕昆虫作为食物，其抓取的手臂长度一致，若抓到昆虫即获得食物，意味着能繁殖后代，并将此突变遗传给后代，没有抓到昆虫的蓝色生物处于饥饿状态（蓝色生物下方的红柱的长短代表其饥饿程度）最终死亡，为新出生的蓝色生物提供生存空间。实验设定了基因突变发生的频率，经过一定的周期，蓝色生物手臂长短的表型出现差异。在完成虚拟进化实验室实验后，提出问题：“你认为哪类移民能在多变并充满挑战的环境中有更高的生存率？选项1 遗传多样性较高的种群；选项2 遗传多样性较低的种群；选项3 二者的生存概率无差异；选项4 难以预测，请作出选择并说明理由”。整个案例对于生物学相关的社会责任、育人价值在各级的讨论部分都有所体现，并给予学生充分的思考空间[6]。

2.3 上海自然博物馆资源使用案例 上海市教委-上海科技馆的“馆校合作”项目，每年都有优秀参观方案及精品校本课程，将其融入高中生物学，可扩充中学生物学的课程资源，既能提高学生的学习兴趣，又有助于培养生物学学科核心素养。例如，上海自然博物馆“演化之道”展览参观方案。该方案是建立在高中学生已有的知识基础上设计的，结合上海自然博物馆的相关馆藏及视频资料，通过设计任务单辅助学生在参观的同时增强对自然现象的好奇心和求知欲。

“演化之道”展区及相关展品包括寒武纪生命大爆发（寒武纪生命大爆发剧场）三趾马化石、哺乳动物适应辐射展区、呼吸系统的复杂化式进化、鲸和鱼的趋同进化展品、从原核到真核视频、从单细胞到多细胞视频、真核细胞核原核细胞展板。达尔文中心包括加拉帕戈斯群岛的地雀展台、视频。“缤纷生命”展区重点关注原核生物展区。

活动1：关注微生物。

教师简单回顾“微生物的探究历程”“显微镜下的微生物”（高中生物学拓展型课程，第1 章）。问题引导：1）说出你观察的细菌形态，并尝试画出1～2 种细菌；2）请举例说出至少2 种原核生物；3）说出单细胞藻类的存在有何重要作用。

学生阅读教材、思考，明确任务单上的问题。通过学习教材内容，学生具有一定的知识储备。

活动2：了解原核生物和真核生物。

教师引导学生思考，生命活动的基本单位是什么？具有怎样的结构？问题引导：1）说出真核细胞具有哪些细胞器？2）说出线粒体和叶绿体结构上的共同点是什么？3）说出原核细胞和真核细胞最显著的区别是什么？

学生思考回答。通过教师引导，学生比较原核细胞和真核细胞的区别。

活动3：了不起的达尔文。

教师带领学生聚焦“生物的进化”。问题引导：1）请用你在博物馆内收集到的证据证明生物是进化的；2）请用具体事例证明生物进化的规律是向着多样化和复杂化发展的；3）解释加拉帕戈斯群岛地雀喙形态多样的原因；4）运用达尔文自然选择学解释哺乳动物的适应辐射现象。

学生思考：生物是不是进化而来的？是怎样进化的？达尔文学说如何解释？ 通过问题层层剥茧，探寻演化机制。

3 课程资源使用效果反思

基于学生的认知发展，所选资源能否帮助学生实现以下情感经历可作为对该资源有效性的评价依据。

1）激发学习兴趣。能激发学生学习兴趣的资源为学生提供探究的机会，鼓励学生进行尝试，引导学生对自我及同伴进行观察、反思。教学设计与实施从学生需求出发进行逆向整合设计，更加关注问题的产生过程，而并不局限于得到最终结果。

2）促进学习成就感。课程资源应与课程设计安排结合，注重目标分层，为单元学习目标设计顶层资源，再设置层层嵌套资源，并注重为学生提供自我展示的机会，使其发现自身的进步、有获得认可的机会。

3）促进学习共同体的建立。用一个主题将师生联系在一起，使学生连接彼此的智慧，也在师生互动、生生互动中加深感情。

尽管有的资源从视觉、听觉或感觉上超出寻常，但在后续思维推进方面却缺乏支撑，此类资源需慎重使用。面向未来的生物学课程要求课程资源的选择不能再停留在静态传统课程的层面，而需要强调学生与课程共同发展经历[7]。以转变教师的教学理念为前提，合理选择并呈现生物学课程资源，变革生物学教学方式，是一个漫长复杂的过程，很难一蹴而就，唯有不断实践、反思，再实践、再反思，才能在未来教学与学习的挑战中从容应对。