苗娟 陳忠

【摘要】從2018年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲得者的研究過程看，科學(xué)家的學(xué)科核心素養(yǎng)得到充分體現(xiàn)。反思基礎(chǔ)教育，與我國《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提出的高中生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的要求是契合的，由此體會到培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要性。就科學(xué)家研究過程的脈絡(luò)，反思如何培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)并提出基本的教學(xué)策略。即通過對高中生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的四個(gè)維度的認(rèn)知，探究發(fā)展學(xué)生生物核心素養(yǎng)的培養(yǎng)途徑。

【關(guān)鍵詞】諾貝爾獎 核心素養(yǎng) 培養(yǎng)策略

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中指出，生物學(xué)課程既要讓學(xué)生獲得生物學(xué)的基礎(chǔ)知識，也要讓學(xué)生領(lǐng)悟到生物學(xué)研究過程中解決問題的思路和方法。在探究過程中，養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣，樹立社會責(zé)任意識，運(yùn)用生物學(xué)知識解決實(shí)際問題。因此，通過諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲得者的研究過程，啟發(fā)對培養(yǎng)高中生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)教學(xué)策略的思考。

一、2018年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎給我們的啟示

（一）2018年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎

2018年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予兩位免疫學(xué)家：美國的詹姆斯·艾利森（James P.Allison）與日本的庶佑（Tasuku Honjo），以表彰他們“發(fā)現(xiàn)負(fù)性免疫調(diào)節(jié)治療癌癥的療法”，人體的T細(xì)胞能夠識別“自己”和排除“異己”。

20世紀(jì)90年代，詹姆斯·艾利森實(shí)驗(yàn)室中研究到T細(xì)胞蛋白CTLA-4具有T細(xì)胞“剎車”功能，可以抑制人體的免疫反應(yīng)，其他研究團(tuán)隊(duì)探索了該蛋白質(zhì)在自體免疫疾病的治療中作為目標(biāo)的機(jī)制。然而艾利森具有完全不同的想法，他們研發(fā)了一種可以結(jié)合到CTLA-4并抑制其作用的抗體，并促使免疫系統(tǒng)攻擊癌細(xì)胞，他們治愈了患有癌癥的小鼠。

與此同時(shí)，庶佑的發(fā)現(xiàn)與詹姆斯·艾利森有異曲同工之妙。庶佑發(fā)現(xiàn)了另一種在T細(xì)胞表面表達(dá)的蛋白質(zhì)PD-1也是具有T細(xì)胞“剎車”功能的，但作用機(jī)制完全不同。這種癌癥療法已在臨床被證明效果顯著。

由此可以看出，在一個(gè)問題的研究上，從不同的角度去思考，可能會有不同的發(fā)現(xiàn)，甚至有時(shí)會有意想不到的發(fā)現(xiàn)。這就要求我們在平時(shí)的教學(xué)工作中注意培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維和求異思維能力。

（二）對生物教學(xué)的啟示

2018年諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎給我們一個(gè)啟示：通過生物學(xué)概念和原理的學(xué)習(xí)，形成生命觀念去探究生命規(guī)律;具備科學(xué)思維，歸納、推理、批判、創(chuàng)造等能力去思考問題;在團(tuán)隊(duì)合作的基礎(chǔ)上，勇于創(chuàng)新去探究現(xiàn)實(shí)生活問題;樹立社會責(zé)任意識，用所學(xué)概念和原理解決實(shí)際問題。

二、生物學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)策略

生物學(xué)科核心素養(yǎng)不是簡單的學(xué)習(xí)知識就能自然形成的，而是學(xué)生通過生物學(xué)科的學(xué)習(xí)逐步形成的正確的價(jià)值觀念、必備品質(zhì)和關(guān)鍵能力。包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任四個(gè)維度。

北師大肖川教授認(rèn)為：“從學(xué)科角度講要為素養(yǎng)而教，學(xué)科及其教學(xué)是為學(xué)生素養(yǎng)服務(wù)的，而不是為學(xué)科而教，把教學(xué)局限與狹隘的學(xué)科本位中，過分的注重本學(xué)科的知識和內(nèi)容，任務(wù)和要求，這樣講十分不利于培養(yǎng)視野開闊、才思敏捷并具有豐富學(xué)科素養(yǎng)和哲學(xué)氣質(zhì)的人才?！?/p>

筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)踐談?wù)勛约簩ε囵B(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)的一些思考。

（一）基于核心素養(yǎng)下的生命觀念的滲透策略

1.生命觀念

生命觀念是在理解生物學(xué)的概念、原理基礎(chǔ)上形成的。包括結(jié)構(gòu)與功能觀、進(jìn)化與適應(yīng)觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀、物質(zhì)與能量觀等要素。

2.生物學(xué)科教學(xué)中生命觀念的形成

在教學(xué)過程中，生命觀念的形成需要老師正確引導(dǎo)學(xué)生掌握生物學(xué)概念、原理，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生理解生命觀念要素之間關(guān)系。并運(yùn)用生命觀念解決實(shí)際問題。

如結(jié)構(gòu)與功能觀的滲透，在學(xué)習(xí)細(xì)胞呼吸時(shí)，有氧呼吸是細(xì)胞呼吸的主要形式，而有氧呼吸的主要場所線粒體。線粒體內(nèi)膜的某些部分向線粒體的內(nèi)腔折疊形成嵴，嵴使內(nèi)膜的表面積大大增加。嵴的周圍充滿了液態(tài)的基質(zhì)。線粒體的內(nèi)膜上和基質(zhì)中含有許多種與有氧呼吸有關(guān)的酶。學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容時(shí)，可以通過學(xué)習(xí)線粒體的結(jié)構(gòu)，從而理解線粒體時(shí)有氧呼吸的主要場所這一功能。線粒體的這種結(jié)構(gòu)決定了這種功能，內(nèi)膜向內(nèi)凹陷增大膜面積，增大了酶的附著的面積，從而有利于有氧呼吸的進(jìn)行，為細(xì)胞生命活動提供能量。

再如，穩(wěn)態(tài)與平衡觀的滲透，“生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性”一節(jié)學(xué)習(xí)過程中，引導(dǎo)學(xué)生掌握生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，理解生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成部分之間的關(guān)系。包括生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者之間與非生物物質(zhì)的之間關(guān)系及能量流動與物質(zhì)循環(huán)的相互關(guān)系等，并引導(dǎo)與生態(tài)平衡的關(guān)系的重要性。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生自然形成穩(wěn)態(tài)與平衡的生命觀念。

這兩個(gè)例子分別說明了生物體的結(jié)構(gòu)決定功能、功能與結(jié)構(gòu)相適應(yīng)以及生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度與調(diào)節(jié)生態(tài)平衡的關(guān)系。這些生命觀念的形成，有助于學(xué)生在以后的學(xué)習(xí)和生活中去思考和解決實(shí)際問題。

（二）基于核心素養(yǎng)下的科學(xué)思維的培養(yǎng)策略

1.科學(xué)思維

科學(xué)思維是認(rèn)識事物、解決實(shí)際問題的基礎(chǔ)?？茖W(xué)思維包括歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等要素。學(xué)生科學(xué)思維的習(xí)慣需要通過科學(xué)探究的過程不斷養(yǎng)成。

2.生物教學(xué)中科學(xué)思維的培養(yǎng)

在生物膜的流動鑲嵌模型學(xué)習(xí)中，可以培養(yǎng)學(xué)生模型與建模的能力，教師在教學(xué)中通常利用動畫模擬過程，模擬建模，然后設(shè)置相應(yīng)的習(xí)題。在這樣的過程中學(xué)生成了被動接受者，在看老師的表演，而沒有成為主動者和參與者。這一生物知識的學(xué)習(xí)如果能讓學(xué)生主動參與進(jìn)去，自己動手設(shè)計(jì)模型，制作模型，學(xué)生的科學(xué)思維將會得到訓(xùn)練。在“生物膜的流動鑲嵌模型”教學(xué)中，筆者是這樣設(shè)計(jì)的：給學(xué)生提供不同顏色的橡皮泥（用來代表脂質(zhì)和蛋白質(zhì)）、硬紙板（用來起支撐，便于展示）。然后在教學(xué)中按以下過程嘗試建模。

1925年，兩位荷蘭科學(xué)家得出結(jié)論細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列成連續(xù)的兩層?？梢砸龑?dǎo)學(xué)生以小組為單位用橡皮泥在硬紙板上擺出雙層脂質(zhì)分子的模擬結(jié)構(gòu)。這一過程可能會出現(xiàn)幾種不同的結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生小組討論，得出結(jié)論。

1959年，羅伯特森觀察到細(xì)胞膜三明治結(jié)構(gòu)時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生動手去完成。

1970年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜具有流動性后，引導(dǎo)學(xué)生動手制作鑲嵌的靜態(tài)模型。并結(jié)合動畫演示熟悉流動鑲嵌模型。

這一建模的過程，學(xué)生不僅熟悉了細(xì)胞膜的各成分的空間結(jié)構(gòu)，對細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)有了直觀的認(rèn)識，而且鍛煉了動手能力、獨(dú)立思考能力、小組合作能力。模型建構(gòu)的過程不是簡單的生物學(xué)知識的學(xué)習(xí)，在這一過程中以學(xué)生為主體，學(xué)生主動去動手，去思考，去探究。這種科學(xué)思維的獲得將受益終生。

（三）基于核心素養(yǎng)下的科學(xué)探究能力的養(yǎng)成策略

1.科學(xué)探究

科學(xué)探究是學(xué)習(xí)自然科學(xué)必備的能力，在探究過程中不斷形成良好的科學(xué)思維習(xí)慣，勇于創(chuàng)新和善于團(tuán)隊(duì)合作精神。組成要素包括觀察提問、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、方案實(shí)施、交流討論幾個(gè)方面。

2.生物教學(xué)中學(xué)生科學(xué)探究能力的養(yǎng)成

高中生物課本中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容非常多，把課本中的實(shí)驗(yàn)利用好，就是對學(xué)生科學(xué)探究能力最好的培養(yǎng)。我們所說的探究的過程即“提出問題→做出假設(shè)→進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)→分析與論證→得出結(jié)論”，在教學(xué)中很多情況下科學(xué)探究能力的養(yǎng)成和科學(xué)思維的培養(yǎng)是同時(shí)存在的。

在“生物膜的流動鑲嵌模型”教學(xué)中，模型構(gòu)建的過程中也在進(jìn)行著科學(xué)探究能力的養(yǎng)成。比如，引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位用橡皮泥在硬紙板上擺出雙層脂質(zhì)分子的模擬結(jié)構(gòu)。這一過程可能會出現(xiàn)幾種不同的結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生小組討論，對可能出現(xiàn)的幾種情況進(jìn)行論證，最后得出結(jié)論。再如，學(xué)習(xí)孟德爾的遺傳規(guī)律時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生利用假說演繹法去探究，學(xué)生知道孟德爾用假說演繹法證明了遺傳定律，也熟知遺傳規(guī)律。但是對于探究過程中的怎樣提出假設(shè)并演繹，然后通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明假設(shè)和演繹的結(jié)果的正確性。有時(shí)候教師可以把教材中的驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)改組成探究性實(shí)驗(yàn)，既可以鞏固基礎(chǔ)知識，又能夠培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的能力。

（四）基于核心素養(yǎng)下的社會責(zé)任的培養(yǎng)策略

1.社會責(zé)任

社會責(zé)任的組成要素包括關(guān)注社會議題、參與相關(guān)事務(wù)的討論、參與環(huán)境保護(hù)實(shí)踐、主動宣傳相關(guān)知識、解決現(xiàn)實(shí)生活問題等?！皩W(xué)習(xí)的最終目標(biāo)是為了服務(wù)生活。因此，教學(xué)應(yīng)當(dāng)與生活相聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念和社會責(zé)任。教師可以適當(dāng)選取一些社會熱點(diǎn)話題組織學(xué)生進(jìn)行生物知識相關(guān)的討論?！彼裕诮虒W(xué)過程中，樹立社會責(zé)任的意識是“立德樹人”培養(yǎng)目標(biāo)的更好體現(xiàn)。

2.生物教學(xué)中社會責(zé)任的培養(yǎng)

通過免疫調(diào)節(jié)的學(xué)習(xí)，了解艾滋病，自主自覺潔身自好，遠(yuǎn)離疾病，并傳播預(yù)防相關(guān)知識。認(rèn)識免疫系統(tǒng)的功能，從而積極主動鍛煉，提高自身免疫力。如學(xué)習(xí)“生命活動的主要承擔(dān)著——蛋白質(zhì)”一節(jié)時(shí)，提前讓學(xué)生查閱人類基因組計(jì)劃，國際人類蛋白組計(jì)劃（HPP）的相關(guān)知識，這一環(huán)節(jié)把課堂交給學(xué)生來介紹自己查閱的資料，小組討論引導(dǎo)完成相關(guān)的質(zhì)疑、困惑，完成教學(xué)過程。引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到人類肝臟蛋白組計(jì)劃的實(shí)施，將極大的提高肝病的治療和預(yù)防水平。這一環(huán)節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)將生物學(xué)知識的學(xué)習(xí)和社會實(shí)際結(jié)合在一起，從而引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用生物學(xué)知識關(guān)注社會議題，關(guān)愛生命，使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的同時(shí)培養(yǎng)社會責(zé)任感。

高中生物核心素養(yǎng)應(yīng)以關(guān)注學(xué)生個(gè)人發(fā)展和社會發(fā)展的必備品格及關(guān)鍵能力為主要方式，來促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的提升。落實(shí)生物學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)和發(fā)展，教師仍起著重要作用。作為一線教師及時(shí)了解、學(xué)習(xí)高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)要求不斷更新教育教學(xué)方法。在學(xué)習(xí)生物學(xué)知識的同時(shí)，以合適的方式方法培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)，將課程標(biāo)準(zhǔn)與日常教學(xué)相結(jié)合，才能更好地促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，滿足學(xué)生成長的素質(zhì)需要。

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