黃東姐

關(guān)鍵詞：初中生物;科學(xué)史教學(xué);學(xué)科核心素養(yǎng);深度學(xué)習(xí)

《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》把核心素養(yǎng)確定為課程學(xué)習(xí)的主要目標(biāo)，要求教師在生物學(xué)科教學(xué)過(guò)程中應(yīng)注重發(fā)展學(xué)生的關(guān)鍵能力和必備品格[ 1 ]。生物科學(xué)史描述著科學(xué)家探索生命科學(xué)的過(guò)程，承載著科學(xué)家對(duì)生命科學(xué)探索的智慧和結(jié)晶，蘊(yùn)含著科學(xué)家的科學(xué)思維與精神，具有重要的科學(xué)教育意義。對(duì)于課堂教學(xué)來(lái)說(shuō)，是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的良好素材。本文以“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”的科學(xué)史教學(xué)為例，闡述如何引導(dǎo)學(xué)生對(duì)生物科學(xué)史進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，從而提升對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解，以提高學(xué)科核心素養(yǎng)。

1 ?基于科學(xué)史深度學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的實(shí)踐

1.1 ?提煉科學(xué)史重要概念，感悟生命觀念

生命觀念是生物核心素養(yǎng)中最具特色的部分，是指人們能夠?qū)τ^察到的生命現(xiàn)象或事件進(jìn)行解釋的品格和能力。具體表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)與功能觀、物質(zhì)與能量觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀、進(jìn)化與適應(yīng)觀等。教學(xué)中，學(xué)生在理解生物學(xué)相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)上，形成生命觀念，為解釋生命現(xiàn)象、探索生命規(guī)律打下基礎(chǔ)[ 1 ]。

“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”是“細(xì)胞膜”這一教學(xué)內(nèi)容中的重要概念。前幾節(jié)的教學(xué)中，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了“細(xì)胞膜的功能”“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例”，明晰了細(xì)胞膜和其他生物膜是選擇透過(guò)性膜這一特性。在課堂導(dǎo)入，教師展示實(shí)驗(yàn)情境模擬，提問(wèn)：正常形態(tài)的紅細(xì)胞，內(nèi)含豐富的血紅蛋白，為什么里面的血紅蛋白不會(huì)流出？生物膜應(yīng)具有怎樣的結(jié)構(gòu)才能實(shí)現(xiàn)這些功能？引發(fā)學(xué)生對(duì)知識(shí)探索的興趣，滲透了細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能相應(yīng)的觀點(diǎn)。課堂教學(xué)中，教師引導(dǎo)學(xué)生沿著科學(xué)家的足跡體驗(yàn)探索過(guò)程，并讓學(xué)生完成模型的建構(gòu)，從中提煉“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”這一重要概念，深化了學(xué)生對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)和理解，形成生命觀念。

在科學(xué)史教學(xué)中關(guān)注“生命觀念”的育人價(jià)值，把“生命觀念”落實(shí)于課堂教學(xué)中，使學(xué)生對(duì)于生命本質(zhì)有了科學(xué)、系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。從生命的視角，感悟生命結(jié)構(gòu)的巧妙，感悟生命現(xiàn)象的奇特，從而熱愛(ài)生命，熱愛(ài)自然。

1.2 ?體驗(yàn)科學(xué)史探索歷程，發(fā)展科學(xué)思維

科學(xué)思維貫穿于科學(xué)本質(zhì)學(xué)習(xí)的全過(guò)程，是一種基于證據(jù)和邏輯推理的思維方式。教師通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”中相關(guān)科學(xué)家的探索歷程，分析相關(guān)資料，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

在“歐文頓的物質(zhì)通透性實(shí)驗(yàn)”教學(xué)中，教師引導(dǎo)學(xué)生提出假說(shuō)：膜是由脂質(zhì)組成的。部分學(xué)生提出質(zhì)疑：這樣推導(dǎo)出的假說(shuō)可靠嗎？為什么不直接對(duì)生物膜進(jìn)行提取、分離和鑒定呢？教師引導(dǎo)學(xué)生嘗試解釋問(wèn)題，最后師生共同分析尋找證據(jù)。在“荷蘭科學(xué)家Gorter和Grendel的紅細(xì)胞膜實(shí)驗(yàn)”教學(xué)中，教師引導(dǎo)學(xué)生大膽推測(cè)細(xì)胞膜中有兩層磷脂分子，并讓學(xué)生利用教師提供的“磷脂分子的圖片”在紙上貼出它們可能的排列方式，嘗試說(shuō)出理由。羅伯特森（J.D.Robertsen）的電鏡實(shí)驗(yàn)，羅伯特森把生物膜看作了靜止的結(jié)構(gòu)。教師引導(dǎo)學(xué)生小組討論：你們認(rèn)為這個(gè)觀點(diǎn)正確嗎？能不能根據(jù)我們所學(xué)的知識(shí)找到反駁的證據(jù)？

教師創(chuàng)設(shè)情境讓學(xué)生進(jìn)行推理得出假說(shuō)，并鼓勵(lì)學(xué)生提出質(zhì)疑，師生共同探討，對(duì)觀點(diǎn)進(jìn)行辯駁，最后得出相關(guān)主張。整個(gè)過(guò)程，師生的思維進(jìn)行激烈的碰撞，學(xué)生的批判與質(zhì)疑、歸納與總結(jié)、演繹與推理等科學(xué)思維方法都得到充分的呈現(xiàn)與發(fā)展。

1.3 ?關(guān)注科學(xué)史探究方法，提升探究能力

科學(xué)探究是一種基于觀察、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等的綜合能力，滲透著科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。其核心內(nèi)涵主要包括提出問(wèn)題，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，收集并記錄數(shù)據(jù)，小組合作討論交流，并得出相關(guān)結(jié)論[ 2 ]。

學(xué)生要真正理解“Larry Frye等的人、鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)”中的免疫熒光染色技術(shù)，必須聯(lián)系到免疫學(xué)和化學(xué)知識(shí)。在這環(huán)節(jié)的教學(xué)中，教師先簡(jiǎn)單介紹熒光標(biāo)記技術(shù)，抗原抗體特異性結(jié)合的原理，細(xì)胞融合技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，教師提出問(wèn)題：如何利用免疫熒光染色技術(shù)將人和鼠細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)進(jìn)行標(biāo)記呢？實(shí)驗(yàn)應(yīng)在什么條件下進(jìn)行？可能出現(xiàn)什么實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？然后引導(dǎo)學(xué)生小組合作，交流討論，并嘗試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。師生共同分析該實(shí)驗(yàn)原理，教師利用課件展示科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，學(xué)生通過(guò)推測(cè)得出相關(guān)結(jié)論：細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)可以運(yùn)動(dòng)。教師進(jìn)一步拋出問(wèn)題：生物膜的分子結(jié)構(gòu)具有什么特點(diǎn)？從而順理成章地引出“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”。

生物科學(xué)史資料蘊(yùn)藏著大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究方法，教師有選擇地引導(dǎo)學(xué)生對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行分析，挖掘其內(nèi)在的核心價(jià)值，讓學(xué)生體驗(yàn)知識(shí)的形成過(guò)程，感悟科學(xué)家設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的巧妙和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。這樣，學(xué)生既能深刻理解并掌握科學(xué)知識(shí)，又能提升探究能力。

1.4 ?感悟科學(xué)史育人價(jià)值，樹(shù)立社會(huì)責(zé)任

社會(huì)責(zé)任教育在生物教學(xué)中不容忽視，主要是培養(yǎng)學(xué)生具有與生物學(xué)科相關(guān)的社會(huì)責(zé)任意識(shí)與擔(dān)當(dāng)能力。具體表現(xiàn)為關(guān)愛(ài)生命、健康生活，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，社會(huì)參與、科學(xué)實(shí)踐的意識(shí)，與能運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)正確地判斷與解決所遇到的相關(guān)問(wèn)題的能力[ 3 ]。

學(xué)生通過(guò)“羅伯特森（J.D.Robertsen）的電鏡實(shí)驗(yàn)”與“Larry Frye等的人、鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)”這兩段科學(xué)史的學(xué)習(xí)，明白了科學(xué)學(xué)說(shuō)并不是一成不變的，幫助學(xué)生樹(shù)立正確的科學(xué)態(tài)度，理性地分析與解釋科學(xué)現(xiàn)象。生物科學(xué)史描繪著生命起源的探索，生命規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，生物技術(shù)的發(fā)展等?？茖W(xué)史的學(xué)習(xí)能幫助學(xué)生辨別“神創(chuàng)論”迷信，能理性地參與社會(huì)議題討論，正確地解釋生產(chǎn)生活中的生物學(xué)問(wèn)題。同時(shí)也幫助學(xué)生更深刻地理解生命來(lái)之不易，從而產(chǎn)生關(guān)愛(ài)生命、保護(hù)環(huán)境等的責(zé)任感。

2 ?基于科學(xué)史深度學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的若干思考

2.1 ?哲學(xué)分析科學(xué)史資料，以達(dá)到深度學(xué)習(xí)

本課例中，教師對(duì)每個(gè)科學(xué)史實(shí)驗(yàn)資料的分析，都提出哲學(xué)式的問(wèn)題：為什么會(huì)這樣？實(shí)驗(yàn)在什么條件下才能進(jìn)行？可能出現(xiàn)什么樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？引導(dǎo)學(xué)生批判質(zhì)疑，促進(jìn)學(xué)生理性思考。初、高中生物教材中都有著豐富的科學(xué)史資料，教師在使用這些資料時(shí)，不應(yīng)只停留于講科學(xué)小故事的層面，而是在課堂教學(xué)中引入哲學(xué)分析，把科學(xué)史與科學(xué)哲學(xué)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深度加工。觸及到科學(xué)本質(zhì)的學(xué)習(xí)，生物科學(xué)史的育人價(jià)值才能得到真正的體現(xiàn)。

2.2 ?適度拓展科學(xué)史資料，以完善知識(shí)體系

教師在分析“免疫熒光標(biāo)記實(shí)驗(yàn)”后，補(bǔ)充了“冰凍蝕刻技術(shù)顯示了雙層膜脂中存在膜蛋白顆?！钡南嚓P(guān)資料，讓學(xué)生明白蛋白質(zhì)不是全部平鋪在磷脂的表面，而是鑲在、嵌入、或橫跨在磷脂雙分子層中，使學(xué)生對(duì)于“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”的理解更為形象與深刻。教材中的科學(xué)史由于受到版面等方面的限制，往往不能面面俱到。教師可結(jié)合學(xué)生已有的認(rèn)知水平和最近發(fā)展區(qū)適當(dāng)拓展科學(xué)史資料，創(chuàng)造持續(xù)性的歷史情境，引導(dǎo)學(xué)生層層遞進(jìn)，從而形成完整的知識(shí)體系。

2.3 ?遷移科學(xué)史資料于課外學(xué)習(xí)，以增強(qiáng)科學(xué)認(rèn)識(shí)

學(xué)校組織的課外學(xué)習(xí)主要包括研究性學(xué)習(xí)，校本課程等。它超越了課堂教學(xué)時(shí)間和教材內(nèi)容的局限，給予學(xué)生更大的學(xué)習(xí)空間。教師引導(dǎo)學(xué)生確立幾個(gè)與認(rèn)知水平相當(dāng)?shù)目茖W(xué)史課程內(nèi)容，鼓勵(lì)學(xué)生搜集材料，自主學(xué)習(xí)，教師適時(shí)進(jìn)行點(diǎn)撥、解惑。將科學(xué)史教學(xué)遷移到課外學(xué)習(xí)活動(dòng)中，能有效地彌補(bǔ)課堂教學(xué)的不足，增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)認(rèn)識(shí)，同時(shí)提高學(xué)生的生物學(xué)科素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖安慶.高中生物核心素養(yǎng)的內(nèi)涵與培養(yǎng)策略[J].中學(xué)生物學(xué)，2017（3）.

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