◎ 李增嬌 鄭曉蕙

當前，國家提出將“立德樹人”作為我國教育的根本任務(wù)，并組織教育專家集中研究各學科的核心素養(yǎng)。生物學科的核心素養(yǎng)一般包括生命觀念、科學探究、理性思維、社會責任這四個方面。一線教師對生物學科核心素養(yǎng)有了一定認識，但對如何在教學中貫徹和落實核心素養(yǎng)尚缺乏了解。借鑒和學習國外生物探究教學的案例，將有助于我國生物學教師開拓視野。本文選取了美國WISE科學探究平臺中一個典型的生物探究教學案例，通過對該教學案例的特點分析，以期為基于核心素養(yǎng)的課堂教學提供思路。

一、基于WISE的高中生物科學探究項目

（一）WISE簡介

WISE，全稱為Web-based Inquiry Science Environment，譯為“基于網(wǎng)絡(luò)的科學探究環(huán)境” （網(wǎng)址：http：//wise.berkeley.edu）。它由美國加利福尼亞大學伯克利分校主持研發(fā)，并受到美國國家自然基金贊助。該平臺自1997年投入使用，為全球數(shù)以億計的四至十二年級師生提供了一個完全免費的科學探究環(huán)境。該平臺有兩種界面, 包括學生的學習界面和教師的工作界面。其中學生的學習界面包含一系列由教師預先設(shè)計好的科學探究活動，每個活動又根據(jù)科學探究的一般步驟設(shè)置了若干個活動步驟。學生通過自主探究、合作交流、反饋評價的步驟，建構(gòu)科學知識。而教師的工作界面則為探究學習提供了設(shè)計、開發(fā)環(huán)境，教師還可以對學生的探究活動進行實時監(jiān)控、在線學習評價、及時指導、學生賬戶管理、教師信息維護等。

目前，WISE 中提供的探究教學項目涵蓋了中學物理、化學、生物、地球科學等多個學科, 其中與生物學科密切相關(guān)的項目涉及細胞呼吸、光合作用、人類遺傳病、DNA的結(jié)構(gòu)與功能、生物多樣性與進化等30多個領(lǐng)域。本文以“走近單基因遺傳病”（Simple Inheritance）項目為例來介紹生物學科的具體案例。

（二） “走近單基因遺傳病”項目介紹

有關(guān)遺傳病的遺傳方式及遺傳特點向來是高中生物科學中的難點知識。此項目的教學目標就是通過“解密囊性纖維化”這一單基因遺傳病的科學探究活動，理解單基因遺傳病的遺傳方式，總結(jié)單基因遺傳病的遺傳特點，學會關(guān)愛遺傳病患者。

項目共設(shè)計了由易到難、層層相扣的7個探究活動，每個活動又以一定的探究步驟有序進行（圖1）。學生在一系列環(huán)環(huán)相扣的探究任務(wù)的引導下以校報記者的身份去了解疾病的癥狀、治療方式及患者的生活困難（活動1）；利用內(nèi)嵌互動式遺傳系譜圖（圖2），與患者家庭進行虛擬采訪，尋找疾病發(fā)生的相關(guān)證據(jù)，并對疾病的發(fā)生機制提出自己的假設(shè)（活動2）；進入遺傳學家的模擬實驗室，逐步建構(gòu)等位基因、基因型、表現(xiàn)型之間的知識網(wǎng)絡(luò)（圖3），并嘗試解釋囊性纖維化的發(fā)病機制（活動3）；將已有的遺傳學知識遷移，嘗試寫出患者及其家人的基因型（活動4）。通過前面4個活動，學生的遺傳與變異的生命觀念便自然而然地建立起來。隨著探究活動的逐步深入，新的疑問不斷產(chǎn)生：“為什么患病男孩的父母及兄弟都是健康人？”“子代的患病概率到底是多少……”。為了突破這一難點，學生進入數(shù)學模擬實驗室，進行投擲硬幣的模擬實驗和派納方格的使用，理解概率理論，并將其用于解決生命科學的實際問題（活動5—7）。

圖1 “走近單基因遺傳病”探究地圖

圖2 內(nèi)嵌互動式遺傳系譜圖

圖3 動畫操作工具幫助學生分析基因型、表現(xiàn)型

二、WISE對我國基于核心素養(yǎng)的生物學教學的啟示

（一）利用真實情境，培養(yǎng)學生的社會責任

社會責任是生物學科核心素養(yǎng)的組成要素之一，是較為欠缺的核心素養(yǎng)。所以生物教師在日常的教學中更應注重在教授知識和培養(yǎng)能力的同時，提升學生的社會責任，培養(yǎng)學生關(guān)心國家和社會發(fā)展的家國情懷。美國的“21世紀核心素養(yǎng)框架”中就提出要培養(yǎng)學生的生活觀和職業(yè)觀，而WISE的開發(fā)者之一馬西婭·林（M.C.Linn）教授也認為，科學知識與學生的生活環(huán)境應該整合在一起（即Knowledge Integration Environment, 簡稱 KIE），［1］這樣不僅能有效地激發(fā)學生的學習興趣，幫助學生逐步建立生命觀念，也能讓學生理解生物學科與日常生活的緊密聯(lián)系，逐步培養(yǎng)社會責任。例如，本項目為學生創(chuàng)設(shè)了一個真實的職業(yè)情境——報社記者。學生通過患者采訪和病史調(diào)查、報道文章撰寫、向主編（教師）匯報工作進度、回復讀者來信、進行模擬實驗等揭示疾病的遺傳機制和計算疾病的發(fā)生概率。通過一系列新奇又有趣的模擬職業(yè)體驗活動，學生不僅激發(fā)了對遺傳病知識的探究興趣，也了解記者這一職業(yè)的社會責任，知道如何善待社會上患有遺傳性疾病的人。

生物學科與醫(yī)學、藥學、營養(yǎng)學、心理學及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等多個領(lǐng)域息息相關(guān)，且我國現(xiàn)行中學生物教材中也有不少對與生物學相關(guān)職業(yè)的介紹，但是很多教師未能將這些資源進行充分利用。如果生物教師能夠?qū)⑦@些職業(yè)資源與生物教學整合，將有助于培養(yǎng)學生的社會責任。例如，在高中必修2“伴性遺傳”內(nèi)容的教學中，教師結(jié)合課后的有關(guān)遺傳學醫(yī)師的職業(yè)資料，設(shè)置教學情境：有一對夫婦，妻子是紅綠色盲患者，而丈夫是正常人，他們希望在懷孕前進行遺傳咨詢。如果你是婦產(chǎn)科醫(yī)生，從優(yōu)生角度來看，他們是否適合懷孕？你會給出怎樣的建議？在妻子懷孕之后，是否需要進行產(chǎn)前診斷？通過類似真實情境問題的設(shè)置，學生能夠迅速進入醫(yī)生角色，在學習知識的同時，培養(yǎng)自身的社會責任感。

（二）搭建探究階梯，幫助學生建立生命觀念、體驗科學探究過程

生命觀念簡而言之，是對生命本質(zhì)的看法。生命觀念主要包括三大觀念群：系統(tǒng)觀、進化觀、生態(tài)觀。對于遺傳病這一內(nèi)容來說，屬于進化觀中的遺傳與變異子觀念。科學探究是對我國新世紀基礎(chǔ)教育生物課程改革理念之一“倡導探究式學習”的傳承，然而受傳統(tǒng)教育觀念的影響，許多教師都缺乏探究的體驗，所以一開始就讓學生走進“自主探究”的王國，是非常困難的。此時，走“引領(lǐng)探究”之路便成為了一種轉(zhuǎn)變學生學習方式最有效的辦法。例如，本項目通過這種 “探究地圖”式的學習方式，讓學生一步步建立起生命觀念，并體驗科學探究的一般過程，了解科學探究的演繹推理、數(shù)學建模等一般方法。這種環(huán)環(huán)相扣的探究在一系列學習任務(wù)的驅(qū)動下，會讓學生像科學家一樣，不斷獲得探究的成就感。［2］

相比美國WISE科學探究平臺的生物學案例，我國中學生物學課堂中，教師容易陷入兩種誤區(qū)：要么設(shè)計的探究任務(wù)開放性太強，讓學生感到太難而無從入手；要么設(shè)計的任務(wù)過于簡單，讓學生有不屑一顧的感覺。其實，我們可以參照WISE中“探究地圖”的方式，為學生搭建探究的階梯，進行引領(lǐng)式探究教學。在探究教學的初期，教師可充分挖掘并完善補充教材上的科學史資料（如光合作用的發(fā)現(xiàn)史、細胞膜結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)史、DNA結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)歷程、植物生長素的發(fā)現(xiàn)史等），并基于科學史提出可實現(xiàn)的探究主題，設(shè)計出一系列具有層次性的探究活動及其每一個具體的探究步驟。當學生已經(jīng)掌握了探究性學習的一般技巧，就可由“引領(lǐng)探究”轉(zhuǎn)變?yōu)椤白灾魈骄俊钡男问剑瑢崿F(xiàn)學習方式的真正轉(zhuǎn)變。

（三）豐富活動方式，培養(yǎng)學生的理性思維

理性思維是一種有明確的思維方向，有充分的思維依據(jù)，能對事物或問題進行觀察、比較、分析、綜合、抽象與概括的一種思維。因此，理性思維就是一種建立在證據(jù)和邏輯推理基礎(chǔ)上的思維方式。理性思維的培養(yǎng)首先要求教師能夠精心設(shè)計學習情境，并對課內(nèi)外的有價值的學習材料進行加工后以多樣化的方式提供給學生，讓學生在充分發(fā)展比較、分析、綜合、抽象與概括能力的基礎(chǔ)上，提升理性思維能力。例如，本案例就提供了包括提出假設(shè)、角色扮演、閱讀討論、小組合作、利用證據(jù)、頭腦風暴、模擬實驗以及模型構(gòu)建等多種活動方式，使學生在情緒高昂的心理條件下進入課題，促進理性思維的發(fā)展，能取得最佳的教學效果。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2010年左右，WISE提供的工具多達20種左右（表1）。［3］

表1 WISE提供的部分支持工具及培養(yǎng)目標

WISE平臺豐富的學習活動不僅促進學生多方面理性思維的培養(yǎng)，也幫助學生在較長的時間內(nèi)保持注意力的穩(wěn)定性，從而提高學習效果。我國的中學生物教師也可以通過豐富課堂教學的方式來培養(yǎng)學生的理性思維，但要注意教學活動的種類和適應性，不能為了活動而活動，要在充分考慮學校條件、教學內(nèi)容、學生特點和自身優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，以“培養(yǎng)全面發(fā)展的人”作為活動選擇的標尺。

總之，WISE中強大網(wǎng)絡(luò)工具的運用為學生提供了一個十分逼真的探究平臺，但基于信息技術(shù)的探究教學并不能完全取代真實生活中的學習活動。目前，我國的很多學校還沒有條件開展大規(guī)?；诰W(wǎng)絡(luò)平臺的學科探究教學，所以如果能將WISE中的資源離線化，以文本或課件的形式展現(xiàn)，合理地借鑒WISE的教學策略，將為我國基于核心素養(yǎng)的教學開展提供一定的思路。

［1］ 吳偉,趙陽陽,熊耀華．基于網(wǎng)絡(luò)的科學探究教學：來自WISE的啟示［J］. 外國中小學教育，2011（2）：33-37.

［2］ 吳成娟,吳偉,楊清華．國外物理探究教學案例及其啟示：以WISE為例［J］. 物理教師，2010（11）：44-46.

［3］ 況姍蕓．WISE科學探究平臺對我國研究性學習平臺建設(shè)的啟示［J］. 中國電化教育，2010（1）：78-81.