基于科学思维视域的高中生物学支架式教学策略

【摘要】科学思维是生物学核心素养的四大维度之一，而支架式教学是发展学生核心素养的有效渠道。在开展高中生物学教学时，教师可以应用支架式教学模式，根据教学内容，使用不同方式，搭建多样支架，助力学生掌握生物学知识，发展科学思维。文章以人教版生物学必修一第二章第四节“蛋白质是生命活动的主要承担者”的教学为例，探讨高中生物支架式教学的相关策略。

【关键词】高中生物学；科学思维；支架式教学；教学策略

作者简介：范怀华（1970—），女，云南省昭通市第一中学。

随着课程改革的推进，培养学生的核心素养成为学科教学的重中之重，教师需要改革教学模式，创新教学形式。而支架式教学模式是学生发展核心素养的有效路径。支架式教学模式是建构主义理论指导下的一种教学模式，倡导以学生为本，以教学内容为依据，搭建各种支架，为学生提供发展科学思维的机会，有助于学生逐步提高认知水平，系统建构认知体系，发展核心素养。对此，教师可在高中生物学教学中引入支架式教学，以搭建支架、进入情境、独立探索、协作学习和效果评价这五大环节为立足点，搭建不同支架，引导学生科学学习生物学。笔者以人教版生物学必修一第二章第四节“蛋白质是生命活动的主要承担者”为例，展示支架式教学在高中生物学教学中的具体应用。

一、搭建支架，做好准备

支架式教学的第一步是搭建支架［1］。在实施支架式教学时，教师可先根据教学内容、学生学情等梳理教学内容，逐步分解学习任务，搭建不同的支架，做到心中有數，有备无患，在课堂上游刃有余，灵活使用不同的支架推动课堂教学的顺利开展。

“蛋白质是生命活动的主要承担者”是人教版高中生物学教材必修一第二章第四节内容，是“细胞是生物体结构与生命活动的基本单位”大概念下的内容。本节课的主要内容包括蛋白质的结构及其多样性、蛋白质的功能。通过学习该节内容，学生可以了解细胞内的物质组成，为学习细胞各部分结构与功能夯实基础。

实际上，在学习该节内容之前，学生已经了解了蛋白质、细胞中的糖类和脂质、有机物的元素组成等内容，同时具备了一定的科学思维和基础抽象概括能力。因此，在教学之时，教师可基于此学情引导学生迁移已有认知，如利用纸质模型模拟氨基酸脱水缩合形成肽链的过程，由此帮助学生掌握重点内容，发展科学思维能力。

基于此，教师应搭建多样化的教学支架，并将其应用于不同的教学环节。如教师可搭建如下问题支架：“氨基酸结构通式有怎样的特点？部分氨基酸分子中含有一个及以上的氨基或羧基，其他氨基或羧基在哪个位置？”又如工具支架，准备氨基酸卡纸模型、氨基酸形成血红蛋白的视频等。教师可借助不同的支架引导学生通过建模、演绎、推理、归纳、总结等，发展科学思维能力。

二、情境切入，进入课堂

课堂学习是学生科学思维形成的起点。情境式教学，是支架式教学的第二步，也是学生课堂学习的主要模式之一。情境切入的方式多种多样，搭建支架是其中之一［2］。搭建科学合理的支架可以帮助学生顺利进入积极的思考状态，为发展科学思维奠定基础。所以，在开展生物学支架式教学时，教师可以结合教学内容搭建支架，创设情境，促使学生在情境中活跃思维，高效学习。

比如，在教学“蛋白质是生命活动的主要承担者”这一小节之初，教师使用温故知新法，引导学生回顾氨基酸的结构。教师在交互式电子白板上展示氨基酸的结构通式，同时搭建问题支架，促使学生积极思考，回顾所学内容，具体问题包括“氨基酸的结构通式有怎样的特点？”“部分氨基酸分子中含有一个及以上的氨基或羧基，其他氨基或羧基在哪个位置？”“各种氨基酸有怎样的区别？”“人体中一共有多少种组成氨基酸的蛋白质？如何对其进行分类？”等。

实践证明，随着一个个问题的提出，大部分学生都能积极主动地思考，充分调动知识储备，联想各种相关的知识点，踊跃作答。如针对其中一个问题，有学生回答道：“人体中有21种组成氨基酸的蛋白质，而蛋白质自身多达1010种—1012种。”

针对学生的回答，教师及时地评价、讲解、总结结论，帮助学生完善认知。此外，教师还通过继续追问，推动学生深入探究，如：“氨基酸数量是有限的，那么，它是如何形成如此繁多种类的蛋白质的？”在这个问题的引导下，大部分学生对蛋白质的形成过程产生了浓厚的兴趣，继而积极投入探究蛋白质的形成过程中，自然而然地在教师搭建的教学支架下思考、探究和学习。

由此可见，搭建支架，不仅能有效地将知识与情境关联起来，调动学生的积极性，还能使学生通过积极思考，回顾所学，实现温故知新，并对新知产生强烈的探究兴趣，从而推动课堂教学的高质量开展。

三、独立探索，深化认知

独立探索是支架式教学的第三步。实际上，独立探索的过程正是学生发展科学思维的过程。支架是学生进行独立探索的支撑［3］。在支架的支撑下，学生会发挥主观能动性，或进行演绎推理，或进行归纳总结，学习和掌握新知，发展科学思维能力。所以，在实施生物学支架式教学时，教师可通过搭建支架，引导学生独立探索，巩固对新知的认识。

在教学“蛋白质是生命活动的主要承担者”时，教师在课堂上利用交互式电子白板播放视频，展示氨基酸脱水缩合的过程，由此搭建工具支架。在播放视频之际，教师先采用整体播放法，完整地播放一遍视频，让学生初步建构整体认知。

接着，教师采用定格播放的方式，引导学生逐步观看，从细节入手，了解氨基酸脱水缩合的过程。通过反复观看视频，大部分学生了解了氨基酸脱水缩合的过程。于是，教师为他们发放氨基酸卡纸模型，继续搭建工具支架，促使他们迁移现有认知，操作氨基酸卡纸模型，模拟氨基酸脱水缩合的过程。

大部分学生能够基于模型积极思考，模拟氨基酸脱水缩合的过程，并进行演示，直观地展现全过程，加深对这部分知识的理解。在学生操作之际，教师巡视课堂，了解每个人的情况，并进行指导。

在学生模拟完氨基酸缩合脱水的过程后，教师提出问题：“通过观看视频，演示氨基酸脱水缩合的过程，大家发现此过程有怎样的特点呢？”在问题的驱动下，学生再次回顾氨基酸脱水缩合的过程，细心审视，总结发现，认真归纳。

在归纳出特点后，不少学生畅所欲言，有学生说：“两个氨基酸分子缩合成一种化合物。”还有学生说：“缩合过程主要是以氨基酸分子结合的方式进行接连，同时脱去一分子水。”立足于学生的作答情况，教师顺势讲解二肽、脱水缩合、肽键等概念，促使学生掌握更多的生物学概念。

教师搭建支架，使学生在支架的支撑下独立探索，加深了对所学知识的理解，同时锻炼了模型与建模能力。同时，学生不断地思考、解决问题，逐步掌握生物学概念，发展了归纳总结能力，增强了科学思维能力。

四、协作学习，深入探究

协作学习是支架式教学的第四步，也是学生进行深入探究的重要环节［4］。事实上，深入探究离不开科学思维。在科学思维的助力下，学生会使用不同的方式进行探究，由此深刻理解生物学知识。支架是学生进行深入探究的辅助工具。对此，在实施生物学支架式教学时，教师要根据学生的初步认知情况搭建相应的支架，促使学生与小组成员通力协作，进行深入探究。

在学生了解了相关的生物学概念后，教师向他们提出如下问题：“在氨基酸脱水缩合的过程中，两个氨基酸可以形成一个肽键。那么，在此过程中，三个氨基酸可以形成多少个肽键？四个氨基酸可以形成多少个肽键？n个氨基酸可以形成多少个肽键？”在问题支架的作用下，学生积极思考，踊跃回答。为了增强探究效果，教师顺势提出小组合作探究任务：“请与小组成员合作探究，完成交互式电子白板上的表格（见表1）。”

在任务的驱动下，学生们带着问题开展了小组合作学习。在小组中，每个成员根据具体的肽键数，联系相关数据和所学知识，展开深入探究。在此过程中，当数据相同时，小组成员做简单说明，并将其填写在表格中。当数据不同时，小组成员有针对性地进行探究，碰撞思维，得到统一数据，完善表格内容。

在规定的任务时间结束后，教师组织探究成果展示活动。部分小组毛遂自荐，走上讲台，展示表格内容，结合相关生物学知识详细说明数据情况。在此过程中，教师进行点拨、讲解和总结。

通过协作学习，学生深入探究了新知内容，加深了对新知的理解。在深入探究的过程中，各组成员或进行类比推理，或进行建模，或进行归纳总结，由此发展了类比推理能力、模型与建模能力、归纳总结能力等，有利于提升科学思维能力，增强课堂学习效果。

五、效果评价，归纳总结

效果评价贯穿支架式教学的始终，是师生进行归纳和总结的重要方式［5］。在实施支架式教学的过程中，教师要立足于学生的学习表现，及时应用多样化方式进行效果评价，助力学生归纳总结所学内容，增强课堂学习效果。

比如，在学生了解了“氨基酸形成血红蛋白的过程及蛋白质的结构层次”这一内容后，教师展示了一道课堂检测题：“假设用10个氨基酸组成长链，一共可以获得多少个不同的长链？假设用15个氨基酸组成长链，可以获得多少个不同的长链？有多少种排列方式？”

面对这道题，学生纷纷回顾课堂所学内容，自觉进行类比思考，迁移数学经验，建立数学模型。教师根据学生的模型建构情况进行评价和总结，一方面表扬学生的良好表现，助其提升学习自信心，一方面梳理問题答案，做好知识归纳。

教师应用教学评价，不但使学生加深了对所学知识的理解，还使学生发展了模型与建模能力、类比思考能力等核心素养。

再比如，在结束课堂教学之际，教师立足于本节课教学内容，向学生提出如下问题：“通过这节课，大家学习了哪些内容？”围绕问题，教师提出任务：“请建立思维导图，回顾自己学习的内容，凸显知识点间的联系。”在问题和任务的驱动下，学生在脑海中回顾课堂学习过程，由此梳理不同知识点之间的联系，建立思维导图，形成知识脉络。

学生完成思维导图的制作之后，教师随机选择学生，鼓励其展示自己制作的思维导图。在该生介绍的同时，教师顺势做出评价和总结。如指出学生制作的思维导图的不足之处，提出完善建议，帮助学生查漏补缺，完善知识体系；或是表扬学生的优秀之处，促使其建立自信心。结合教学评价，学生在系统掌握所学知识的同时，也获得了综合能力的发展。

结语

综上所述，在核心素养培养阶段，教师可应用支架式教学模式，沿着搭建支架、情境切入、独立探索、协作学习和效果评价的路径，灵活应用问题支架、工具支架、图表支架等多样化支架，助推学生灵活应用科学方法探究并掌握生物学知识，发展科学思维能力和生物学学科核心素养。

【参考文献】

［1］马燕.核心素养视域下的高中生物科学思维培养策略［J］.新课程研究，2021（33）：94-95.

［2］李钰聪.生物学科学史教学对培养高中生科学思维能力的研究［D］.重庆：西南大学，2021.

［3］牛重娥.“支架式教学”模式在高中生物教学中的构建策略分析［J］.理科爱好者（教育教学），2021（02）：156-157.

［4］党振绪.基于核心素养的高中生物科学思维培养策略探究［J］.考试周刊，2020（59）：131-132.

［5］李慧婷，李学斌.支架式教学在高中生物课堂合作学习中的应用策略［J］.中学生物学，2020，36（05）：12-14.