周 紅

(浙江省杭州學(xué)軍中學(xué) 310012)

如何把生物學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落實到生物學(xué)科的教學(xué)過程中，已成為生物學(xué)教師必須思考的問題。本文基于高中校本選修課程“生命科學(xué)漫談”中“生物科學(xué)史話”的教學(xué)，從教學(xué)目標(biāo)、學(xué)生主體、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式等維度，探討對學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

1 定位生物科學(xué)史學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)

發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受相應(yīng)學(xué)段的教育過程中，逐步形成起的來適應(yīng)個人終身發(fā)展與社會發(fā)展的人格品質(zhì)與關(guān)鍵能力[1]。生物學(xué)核心素養(yǎng)是指學(xué)生通過學(xué)習(xí)生物學(xué)的知識與技能、思想與方法而習(xí)得的重要觀念、關(guān)鍵能力與必備品格。而生物科學(xué)史的教學(xué)目標(biāo)契合了生物學(xué)核心素養(yǎng)的要求。

1.1 聯(lián)接生命觀念，認識生物學(xué)規(guī)律和生命現(xiàn)象 生物科學(xué)史蘊含著豐富的科學(xué)思想、方法、世界觀、科學(xué)精神和態(tài)度等內(nèi)容，其教學(xué)目標(biāo)應(yīng)定位于幫助學(xué)生形成理解或解釋生物學(xué)相關(guān)事件和現(xiàn)象的意識、觀念和思想方法，從而形成一些基本的生命觀念，并以此認識生物的多樣性和統(tǒng)一性。

例如，在介紹細胞膜結(jié)構(gòu)時，教師可先呈現(xiàn)“1925年兩位荷蘭科學(xué)家用丙酮從人的紅血細胞膜中抽提出脂質(zhì)，在空氣—水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層的面積恰為紅血細胞表面積的2倍”這一實驗事實，請學(xué)生推測細胞膜中脂質(zhì)分子的排列情況。而后，請學(xué)生推測蛋白質(zhì)分子位于質(zhì)膜的什么位置？在學(xué)生提出各種假設(shè)的基礎(chǔ)上，教師介紹“20世紀(jì)40年代，有人認為質(zhì)膜是‘蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)’的‘三明治’結(jié)構(gòu)模型，經(jīng)計算認為細胞膜至少厚約20 nm。但到了1959年羅伯特森用電鏡獲得了清晰的細胞膜照片，顯示暗—明—暗三層結(jié)構(gòu)，厚度僅約7.5 nm?！庇眠@2個科學(xué)發(fā)現(xiàn)事實引發(fā)學(xué)生思考：厚度變薄如何解釋？最后，教師再介紹冰凍蝕刻電子顯微法的研究成果，并請學(xué)生推測細胞膜這樣的結(jié)構(gòu)可完成哪些生理活動？幫助學(xué)生形成結(jié)構(gòu)與功能統(tǒng)一的生命觀念，加深學(xué)生對科學(xué)研究過程和本質(zhì)的理解，學(xué)會用這些生命觀念去認識生命現(xiàn)象，探索生命規(guī)律。

1.2 聯(lián)接理性思維，培養(yǎng)生物學(xué)科學(xué)方法和品質(zhì) 生物科學(xué)史不僅有著豐富的生物科學(xué)知識，更重要的是蘊含著人類為探索生物的奧秘而堅持不懈的科學(xué)精神。因此，在教學(xué)目標(biāo)定位時應(yīng)尊重事實和證據(jù)，崇尚嚴謹務(wù)實的求知態(tài)度，讓學(xué)生在體驗生物科學(xué)發(fā)生、發(fā)展的過程中逐步發(fā)展理性思維。

例如，在學(xué)習(xí)光合作用發(fā)現(xiàn)史時，用多媒體展示薩克斯的實驗。請學(xué)生將本組的方案與薩克斯的實驗方案進行對照分析，不僅要思考薩克斯的實驗假設(shè)，還要思考實驗設(shè)計中采用實驗方法的最初用意：為什么要將選用的植株事先放在黑暗處處理一晝夜？是基于怎樣的研究目的來設(shè)計實驗的？葉片如何進行遮光處理？實驗變量是什么？用酒精處理目的何在？這種實驗研究方法設(shè)計目的何在？為什么要隔水加熱？根據(jù)用碘液檢驗可推測出薩克斯實驗的假設(shè)是什么？以此幫助學(xué)生運用已有的知識和邏輯進行思考或論證，培養(yǎng)他們的批判質(zhì)疑能力和理性思維。

1.3 聯(lián)接科學(xué)探究，形成生物學(xué)探究思維和能力 高中生物科學(xué)史的教學(xué)，應(yīng)通過對科學(xué)史的材料進行適當(dāng)?shù)剡x擇和組織，讓學(xué)生沿著科學(xué)家的邏輯思維路線，經(jīng)歷一個“發(fā)現(xiàn)”的歷程，去體驗和理解知識發(fā)生、發(fā)展和形成的過程，領(lǐng)悟生物學(xué)家解決問題的思路和方法，從而理解科學(xué)的本質(zhì)和實驗方法，并體會科學(xué)家獻身科學(xué)的精神。

例如，學(xué)習(xí)細胞膜的成分這一知識時，先介紹E.Overton曾用500多種化學(xué)物質(zhì)對植物細胞的通透性進行過上萬次的實驗，發(fā)現(xiàn)細胞膜對不同物質(zhì)的通透性不一樣：凡是脂溶性的物質(zhì)，很容易透過細胞膜；而不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，透過細胞膜則十分緩慢。請學(xué)生據(jù)此實驗現(xiàn)象推測細胞膜的主要成分是什么？在學(xué)生分析后，請學(xué)生繼續(xù)思考如何判斷是該種物質(zhì)？再介紹20世紀(jì)30年代，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)細胞的表面張力遠小于油-水界面的事實，請學(xué)生推測可能的原因是什么？引導(dǎo)學(xué)生進一步思考如何驗證其中含有其他物質(zhì)？在學(xué)生探究的基礎(chǔ)上，教師介紹提取分離鑒定的直接驗證法和用脂質(zhì)溶劑與蛋白酶處理細胞膜的間接驗證法，然后呈現(xiàn)哺乳動物成熟紅細胞膜的化學(xué)成分表。這樣的學(xué)習(xí)，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)史中體驗科學(xué)探究的一般過程，親歷如何發(fā)現(xiàn)問題、如何假設(shè)問題的“答案”，考慮從哪些途徑去解決問題。使學(xué)生初步掌握科學(xué)探究的方法和過程，形成科學(xué)探究的能力。

1.4 聯(lián)接社會責(zé)任，做出生物學(xué)理性解釋和判斷 生物學(xué)核心素養(yǎng)中的社會責(zé)任，是指基于生物學(xué)的認識，參與個人與社會事務(wù)的討論，做出理性解釋和判斷，嘗試解決生產(chǎn)生活問題的擔(dān)當(dāng)和能力。生物科學(xué)史的教學(xué)目標(biāo)還應(yīng)使學(xué)生能以造福人類的態(tài)度和價值觀，學(xué)會珍愛生命，熱愛大自然，運用生物學(xué)的知識和思想方法，對生物學(xué)問題做出理性的解釋。

例如，學(xué)習(xí)“生命的起源”這段科學(xué)史時，介紹生命演化歷程的三個階段，闡釋生物進化論學(xué)說，介紹偉大的生物學(xué)家達爾文通過多年的研究、考察和標(biāo)本的采集，在積累了大量令人信服的證據(jù)的基礎(chǔ)上發(fā)表了劃時代的巨著《物種起源》，提出以自然選擇理論為基礎(chǔ)的生物進化學(xué)說。達爾文進化學(xué)說被恩格斯稱為19世紀(jì)自然科學(xué)三大重要發(fā)現(xiàn)之一。通過這段科學(xué)史的學(xué)習(xí)，破除神創(chuàng)論的說法，幫助學(xué)生辨別迷信和偽科學(xué)。又使學(xué)生了解到環(huán)境污染、生物多樣性的減少和飲食健康等基本常識。還引導(dǎo)學(xué)生懂得需要他們承擔(dān)宣傳生物科學(xué)知識、開展環(huán)境保護和社會實踐活動等力所能及的責(zé)任，從而培養(yǎng)學(xué)生承擔(dān)社會責(zé)任的意識和能力。

2 制定選修課程學(xué)習(xí)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)

2.1 全面關(guān)注學(xué)生主體，彰顯核心素養(yǎng)的追求 關(guān)注學(xué)生的主體性，就是要激發(fā)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)習(xí)積極性，引導(dǎo)學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)，真正讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主宰者。

例如，在“生物科學(xué)史話”一節(jié)的教學(xué)中，可采用的教學(xué)方式之一是設(shè)置學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生自主選擇一位感興趣的、在生物科學(xué)史上有過重大發(fā)現(xiàn)或貢獻的科學(xué)家，收集有關(guān)素材，專門安排時間讓學(xué)生介紹展示。這一學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)置，一方面給予學(xué)生更多的選擇空間，每一位學(xué)生都可以選擇自己感興趣的科學(xué)家進行資料的收集，關(guān)注學(xué)生的主體差異性；另一方面，每一位學(xué)生收集資料的途徑、收集資料的過程不一樣，使得每一位學(xué)生都有屬于自己的學(xué)習(xí)體驗，培養(yǎng)了學(xué)生收集信息、處理信息和歸納總結(jié)的能力，在請學(xué)生展示他們收集的生物科學(xué)史有關(guān)內(nèi)容時，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性普遍高漲，有效地落實學(xué)科核心素養(yǎng)中發(fā)展學(xué)生終身學(xué)習(xí)能力的要求。

2.2 合理設(shè)置知識結(jié)構(gòu)，凸顯生物科學(xué)史價值 核心素養(yǎng)要求學(xué)科課程內(nèi)容與任務(wù)的設(shè)置要能夠超越學(xué)科，應(yīng)基于高中生對生物科學(xué)史的興趣及對生物學(xué)科學(xué)習(xí)的需求。

例如，本校本課程是以生物科學(xué)史為主旨，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活和社會、關(guān)注身邊的科學(xué)和技術(shù)，并給學(xué)生的職業(yè)生涯規(guī)劃以適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和幫助，為今后從事生物學(xué)以及相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究打下堅實的基礎(chǔ)。該課程設(shè)置了7個章節(jié)，共18個課時(表1)。從該課程結(jié)構(gòu)中看出，直接與生物科學(xué)史有關(guān)的內(nèi)容有8個學(xué)時，占總課時的44.4%。

表1 “生命科學(xué)漫談”課程內(nèi)容與任務(wù)設(shè)置

3 落實學(xué)科核心素養(yǎng)可搭建多樣化學(xué)習(xí)模式

3.1 開展小組合作學(xué)習(xí) 小組合作學(xué)習(xí)能最大限度地吸引學(xué)生的主動參與，讓每一位學(xué)生都能發(fā)揮自己的優(yōu)勢、特長，更有助于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。在生物科學(xué)史教學(xué)中，可積極探索并深化小組的合作學(xué)習(xí)。

例如，在學(xué)習(xí)細胞核的功能時，將全班學(xué)生分成4個小組，請各小組自行選擇傘藻嫁接和核移植實驗、蠑螈受精卵橫縊實驗、變形蟲切割和核移植實驗等不同題目，經(jīng)分析討論并根據(jù)實驗現(xiàn)象推測實驗結(jié)論。然后，各小組派代表發(fā)言，向全班學(xué)生反饋本組的學(xué)習(xí)成果，其他學(xué)生共享研究成果。通過此種教學(xué)模式能培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、團結(jié)合作和成果的交流與討論等學(xué)科核心素養(yǎng)。

3.2 實施探究性學(xué)習(xí) 可引導(dǎo)學(xué)生通過分析生物科學(xué)史中的實驗來提出問題、作出各種假設(shè)并設(shè)計探究方案，再由教師介紹科學(xué)家的研究過程和方法，啟發(fā)學(xué)生思考實驗中的問題，然后由學(xué)生推測結(jié)論，最后由教師呈現(xiàn)科學(xué)家的研究結(jié)果，讓學(xué)生把自己的實驗與科學(xué)家的實驗進行對照、糾正。

例如，在探究核酸是遺傳物質(zhì)的學(xué)習(xí)過程中，先介紹格里菲思肺炎雙球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗，請學(xué)生思考從死亡小鼠體內(nèi)分離出的S型活細菌從何而來？啟發(fā)學(xué)生做出各種假設(shè)，并設(shè)計實驗方案進行探究。在推出存在轉(zhuǎn)化因子時，請學(xué)生繼續(xù)探究如何證明該物質(zhì)的存在及其作用。在學(xué)生探究后，教師介紹艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實驗，請學(xué)生再作出假設(shè)并設(shè)計探究方案，然后繼續(xù)新一輪的探究。學(xué)生在不斷地體驗、模仿和練習(xí)著科學(xué)探究的過程，是培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力、自主學(xué)習(xí)能力等核心素養(yǎng)的較好方式。

3.3 開展生物學(xué)實驗 在生物科學(xué)史的教學(xué)中，可將科學(xué)家進行過的實驗，再根據(jù)已有實驗條件改為實驗教學(xué)，讓學(xué)生能夠更直觀地觀察、比較、分析和綜合，更真實地體驗科學(xué)研究的過程。

例如，在植物生長素發(fā)現(xiàn)史的學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)向光性與胚芽鞘的關(guān)系時，啟發(fā)學(xué)生思考：設(shè)計怎樣的實驗可確定是胚芽鞘尖端下面部位明顯伸長？在教師的引導(dǎo)下學(xué)生分析、比較，設(shè)計出方案：在胚芽鞘外畫豎線后繼續(xù)培養(yǎng)。按此方案進行的實驗后，經(jīng)過多小組實驗結(jié)果的觀察，發(fā)現(xiàn)尖端以下部位變?yōu)樘摼€，表明其已明顯生長。這種發(fā)掘生物科學(xué)史中蘊含的實驗因素的教學(xué)，能更好地培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、思維能力和動手能力等學(xué)科核心素養(yǎng)。