周麗萍

生物學(xué)是研究生物的結(jié)構(gòu)、功能、發(fā)生和發(fā)展規(guī)律的科學(xué)，是自然科學(xué)的一部分，理科課程不僅要落實基礎(chǔ)知識，還要注重培養(yǎng)解決問題能力和提升學(xué)科核心素養(yǎng)?！镀胀ǜ咧猩飳W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》明確將科學(xué)探究作為生物學(xué)學(xué)科四個核心素養(yǎng)之一?？茖W(xué)探究的目標(biāo)追求，包括掌握探究思路方法，包括培養(yǎng)實踐能力、合作能力、創(chuàng)新能力等關(guān)鍵能力，也包括養(yǎng)成探究精神、科學(xué)態(tài)度、團隊精神、創(chuàng)新精神等品格。培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)往往需要通過情境教學(xué)實現(xiàn)。教學(xué)情境就是指作用于學(xué)習(xí)主體，產(chǎn)生一定的情感反應(yīng)的客觀環(huán)境。教學(xué)情境可以貫穿于全課一境到底，也可以是課的開始、課的中間或課的結(jié)束。

1 情境在生物學(xué)科學(xué)探究中的作用

1.1依托情境幫助學(xué)生探究基本概念

科學(xué)本質(zhì)的知識屬性是科學(xué)哲學(xué)的范疇，教師如果僅以簡單的講授方式授課，學(xué)生會感到難以理解和接受。如果采用科學(xué)探究的方式，學(xué)生就能體驗親歷發(fā)現(xiàn)的快樂，參與知識的生成過程。對于一些復(fù)雜、抽象的生物學(xué)概念，學(xué)生很難深入理解，合理設(shè)置教學(xué)情境、創(chuàng)造學(xué)習(xí)氛圍就顯得尤為重要。種群是高中生物學(xué)中的一個重要概念，2019年人教版高中生物學(xué)《選修2·生物與環(huán)境》第一章第一節(jié)“種群的數(shù)量特征”的問題探討欄目以我國東北長白山脈北部地區(qū)的東北豹為情境展開教學(xué)，這個情境可以貫穿整節(jié)，比如研究調(diào)查東北豹種群密度方法，探究影響其種群密度的其他數(shù)量特征。

1.2以真實情境為素材組織科學(xué)探究

問題是思維的起點，科學(xué)探究以問題解決為目的。為了讓科學(xué)探究落到實處，為達(dá)到教學(xué)目標(biāo)服務(wù)，創(chuàng)設(shè)好的情境就顯得尤為重要。教師通過創(chuàng)設(shè)學(xué)生樂于接受的與生活相關(guān)的真實學(xué)習(xí)情境，靈活多樣地組織教學(xué)，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和積極主動的發(fā)展提供充分的空間。源于實際的真實情境更能引起學(xué)生興趣，激發(fā)學(xué)生在探究中發(fā)現(xiàn)和解決問題。表觀遺傳對于高中學(xué)生來說很抽象，教材設(shè)計了兩個真實的情境：柳穿魚花的兩種形態(tài)結(jié)構(gòu)和小鼠毛色的遺傳。在分析理解了柳穿魚的輻射對稱花的產(chǎn)生是由于Lcyc 基因高度甲基化導(dǎo)致不表達(dá)后，教師繼續(xù)追問：Lcyc 基因的甲基化可以遺傳嗎？要回答這個問題就需要具體情境的支撐：Pilar等人把兩側(cè)對稱花和輻射對稱花雜交，子一代都是兩側(cè)對稱花，把兩側(cè)對稱花自交，子二代有兩側(cè)對稱花，也有輻射對稱花。根據(jù)這個真實情境，學(xué)生可以探究得出甲基化是可以遺傳的結(jié)論。接著根據(jù)子二代的比例并不是3∶1還可以進行進一步的深入探究。

2 在生物學(xué)科學(xué)探究中的情境創(chuàng)設(shè)途徑

德國一位學(xué)者曾有過一個精辟的比喻：“將15克鹽放在你的面前，無論如何你都難以下咽。但將15克鹽放入一碗美味可口的湯中，你就在享用佳肴時，不知不覺間將15克鹽全部吸收了?！丙}溶解在湯里，很容易被吸收；知識融入情境，才能進行遷移與應(yīng)用。借助具體有效的教學(xué)情境開展教學(xué)活動是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科科學(xué)探究能力的最好形式。教師通過處理教材，以問題為導(dǎo)向，合理設(shè)置教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生思考和探究的欲望。教學(xué)情境有多種形式：生活情境、想象情境、模擬情境、沖突情境、科技情境、試題情境、實驗情境等。教師深入思考，挖掘與教材知識相關(guān)的素材，創(chuàng)設(shè)具有現(xiàn)實意義的教學(xué)情境，能鍛煉學(xué)生在閱讀、觀察、分析、推理、整合、語言表達(dá)、實驗操作等能力。優(yōu)化課堂情境的創(chuàng)設(shè)途徑，實現(xiàn)有效探究，就顯得尤為重要。

2.1串聯(lián)問題，設(shè)計問題情境引發(fā)科學(xué)探究

美國著名哲學(xué)家、教育家、心理學(xué)家杜威認(rèn)為教育的目的就在教育的過程之中。杜威提出五步教學(xué)法：一是教師創(chuàng)設(shè)疑難的情境；二是學(xué)生確定疑難的所在；三是提出解決疑難的各種假設(shè)；四是對這些假設(shè)進行推斷；五是驗證或修改假設(shè)。這種教學(xué)方法與遺傳學(xué)之父孟德爾的假說演繹法有異曲同工之妙，與高中生物學(xué)的思維方式很契合。在學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”內(nèi)，教師可以安排一個從易到難的任務(wù)序列，比如可以逐步增加任務(wù)的難度設(shè)置問題情境。

例如，在人教版《必修2遺傳與進化》的“伴性遺傳”的教學(xué)中，首先課前把學(xué)生分為親友團與咨詢團各若干個，讓親友團提前準(zhǔn)備咨詢的問題，咨詢團結(jié)合遺傳學(xué)知識分析病情并給出建議。經(jīng)過學(xué)生們的精心準(zhǔn)備和教師的組織，創(chuàng)設(shè)了很多有探究意義的問題情境。親友團1提出以下情況：小王，女，患紅綠色盲，其父親也患此病，其母親正常，其丈夫正常，最近和丈夫計劃生育第3胎。如果你是他的遺傳咨詢師，你會給他們的優(yōu)生優(yōu)育提供什么建議？親友團2提出以下情況：妻子患抗維生素佝僂病但癥狀較輕，丈夫正常。你會給他們的優(yōu)生優(yōu)育提供什么建議？咨詢團按照遺傳咨詢的一般內(nèi)容和步驟：身體檢查，了解家庭病史，診斷是否患病——分析遺傳方式——推算后代再發(fā)風(fēng)險率——提出生育對策和建議。親友團3通過查找資料提出以下情況：家蠶的性別決定方式為 ZW 型。雄蠶桑葉利用率高，蠶絲質(zhì)量高。家蠶體色的黑色對赤色為顯性，位于Z 染色體上，如何通過設(shè)計雜交方式，根據(jù)體色即可選擇雄蠶進行飼養(yǎng)。咨詢團同學(xué)就親友團同學(xué)提出的案例充分探究討論畫出遺傳圖解并進行演繹推理，對咨詢者提出的實踐問題提出合理建議。經(jīng)過實例討論和探究，不斷修正方案，學(xué)生對于伴性遺傳的過程和本質(zhì)有了深入理解，并能把抽象的遺傳學(xué)真實運用于生活實踐。生物學(xué)課程要求學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)，親歷科學(xué)探究過程?？茖W(xué)探究是指能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實世界中的生物學(xué)問題，針對特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進行觀察、提問、實驗設(shè)計、方案實施以及對結(jié)果的交流與討論的能力。學(xué)生通過這幾個問題情境中問題串的深入探究，教師在結(jié)果交流時進行正確引導(dǎo)和適度深化，促進了生物學(xué)核心素養(yǎng)的提升。

2.2融合實驗，設(shè)置實踐情境激發(fā)科學(xué)探究

生物學(xué)是一門實驗科學(xué)，教學(xué)過程重實踐的基本課程理念和“五育并舉”的要求均決定了生物學(xué)學(xué)科“做中學(xué)”的發(fā)展方向。查資料、做實驗是學(xué)生獲得生物學(xué)知識的直接途徑，教師通過合理設(shè)置情境，引導(dǎo)學(xué)生在探究性活動中解決實際問題，可以幫助學(xué)生建立學(xué)科自信、提高解決實際問題的能力。例如，在高中生物學(xué)《分子與細(xì)胞》檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)的實驗中，關(guān)于斐林試劑的使用方法是否一定要甲乙液等量混合均勻，是否一定要溫水浴加熱才能取得實驗結(jié)果。面對這些問題，鼓勵學(xué)生分組進行科學(xué)探究，分別改變使用試劑順序和用量以及是否水浴加熱，分組進行實驗，記錄實驗結(jié)果，根據(jù)結(jié)果反思實驗步驟的合理性。通過動腦設(shè)計和動手操作，學(xué)生明白了斐林試劑中和還原糖起作用的是新制的氫氧化銅的絡(luò)合物，不能長期保存，要現(xiàn)配現(xiàn)用，不經(jīng)過水浴加熱也能產(chǎn)生磚紅色沉淀，但加熱反應(yīng)更快，效果更好。綠葉中色素的提取和分離實驗在學(xué)生掌握實驗原理和方法步驟的基礎(chǔ)上，可以通過改變幾種植物材料，改長條濾紙為圓形濾紙等來開展探究實驗，通過讓學(xué)生動手操作來反思和優(yōu)化實驗。有的小組對“不同植物葉片所含色素種類和含量有區(qū)別嗎？”的探究課題有興趣，于是選擇了菠菜葉、烏蘞莓和紅莧菜葉等作為實驗材料展開探究。有的小組通過討論，確定了“菠菜葉為什么會變黃？”的課題，就選擇新鮮的菠菜葉和變黃的菠菜葉作為對照進行實驗。有的小組在圓形濾紙圓心戳一小孔，將紙捻帶有色素的一端插入小孔，下端浸入層析液，不久就看到圓形濾紙上分離的各種色素的幾個同心圓。在實驗過程中，學(xué)生學(xué)會了主動思考質(zhì)疑和設(shè)計探究，找到了科學(xué)探究的方法。

學(xué)生實驗是培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)的基本途徑，體現(xiàn)了生物學(xué)實驗科學(xué)的特性，也是生物學(xué)考試的基本要求。通過設(shè)置實驗情境，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探究與趣味性的實驗相融合，學(xué)生積極參與到實踐活動中，有助于提升學(xué)科能力。

2.3回顧經(jīng)典，利用實驗情境深化自主探究

科學(xué)探究素養(yǎng)包括科學(xué)探究能力、對科學(xué)探究的認(rèn)知和相關(guān)的情感意識三個方面，所以要從認(rèn)知、能力和情意三個方面去提高學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)。人教版教材中有許多生物學(xué)發(fā)展史的內(nèi)容，以科學(xué)史為情境，除了能滲透生命觀念和體驗社會責(zé)任，還能引發(fā)學(xué)生自主探究，在和科學(xué)家一起同思考共探究的過程中，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。例如，關(guān)于光合作用原理的探究歷程的經(jīng)典實驗比較多，主要選擇如下表的實驗材料進行探究。教師展示實驗過程及現(xiàn)象，由學(xué)生小組分析討論并提出實驗結(jié)論。

通過自主探究，學(xué)生根據(jù)科學(xué)家們的經(jīng)典實驗過程推斷出實驗結(jié)論，理解了光合作用的過程，在科學(xué)探究中提升了分析問題、交流討論、解決問題的能力，也領(lǐng)悟到科學(xué)理論的建立需要嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)探索精神和鍥而不舍的科學(xué)探究態(tài)度。

運用材料和問題串等真實情境開展科學(xué)探究活動，不僅能提升能力，發(fā)展思維，還能幫助學(xué)生養(yǎng)成思考質(zhì)疑、探究實踐的好習(xí)慣，深度培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)。

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