王亞民 曹冬林

（1.浙江省桐鄉(xiāng)市鳳鳴高級中學(xué) 浙江嘉興 314500）

（2.浙江省嘉興市第四高級中學(xué) 浙江嘉興 314500）

長期以來，受應(yīng)試教育的影響，生物學(xué)教學(xué)常常以“知識點”為線索，以“考試說明”為目標(biāo)，以紙筆測試為評價方式，教師為考試而教，學(xué)生為考試而學(xué)，導(dǎo)致學(xué)生的基本學(xué)習(xí)素養(yǎng)學(xué)科能力和學(xué)科核心價值觀的系統(tǒng)化培養(yǎng)沒有得到重視。隨著課程改革的推進，教師必須關(guān)注學(xué)生的生物學(xué)科能力表現(xiàn)，發(fā)展其關(guān)鍵能力，才能突破教育質(zhì)量評價這一瓶頸，切實促進學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展，全面提高教育質(zhì)量。

關(guān)鍵能力是指即將進入高等學(xué)校的學(xué)習(xí)者在面對與學(xué)科相關(guān)的生活實踐或?qū)W習(xí)探索問題情境時，高質(zhì)量地認(rèn)識問題、分析問題、解決問題所必須具備的能力。它是使學(xué)習(xí)者適應(yīng)時代要求并支撐其終身發(fā)展的能力，是培育核心價值、發(fā)展學(xué)科素養(yǎng)所必須具備的能力基礎(chǔ)，是高水平人才素質(zhì)的重要組成部分?；趯W(xué)科素養(yǎng)導(dǎo)向，承接學(xué)科素養(yǎng)要求，結(jié)合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展實際，高考評價體系確立了符合考試評價規(guī)律3個方面的關(guān)鍵能力群：①以認(rèn)識世界為核心的知識獲取能力群；②以解決實際問題為核心的實踐操作能力群；③涵蓋了各種關(guān)鍵思維能力的思維認(rèn)知能力群。結(jié)合現(xiàn)行高考生物學(xué)科對能力考查的積累和凝練，基于學(xué)科素養(yǎng)發(fā)展、價值塑造的現(xiàn)實要求，反映新課程理念與人才培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)時代性、傳承性、學(xué)科特性，將新高考生物學(xué)科關(guān)鍵能力確立為理解能力、實驗探究能力、解決問題能力、創(chuàng)新能力。

1 指向理解能力作業(yè)設(shè)計

理解能力要求深入了解必備知識的內(nèi)涵并形成知識的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將單一、零散的知識構(gòu)建成系統(tǒng)的知識網(wǎng)絡(luò)體系，作為能力培養(yǎng)與素養(yǎng)發(fā)展的基石。不同層次的理解能力的內(nèi)涵不一樣（表1）。

表1 理解能力層級解釋表

例如，在學(xué)習(xí)細胞膜時，課前，教師布置學(xué)生搜集有關(guān)細胞膜研究的。課堂上，針對細胞膜的結(jié)構(gòu)成分的探索系列實驗，教師提出一系列問題，以引發(fā)學(xué)生深度學(xué)習(xí)：細胞膜的組成成分是什么呢？（歐文頓實驗的實驗方法是什么？實驗結(jié)論是什么？20世紀(jì)初，科學(xué)家的化學(xué)分析實驗：膜主要是由什么組成的？）脂質(zhì)在細胞膜上是怎樣分布的呢？（1925年，兩位荷蘭科學(xué)家的實驗：實驗操作如何？實驗結(jié)論是什么？小組討論：畫出連續(xù)排布的兩層磷脂分子層，并構(gòu)建模型。）細胞膜中還有蛋白質(zhì)，那么蛋白質(zhì)又存在于什么位置呢？（1959年，羅伯特森的實驗：實驗結(jié)論是什么？“三明治”結(jié)構(gòu)模型有什么不足？1970年，熒光標(biāo)記小鼠細胞和人細胞融合實驗：實驗結(jié)論是什么？蛋白質(zhì)如何分布在磷脂雙分子層中？）小組討論：根據(jù)上面科學(xué)家的探索歷程得出的結(jié)論，嘗試畫出生物膜結(jié)構(gòu)模型和生物膜的概念模型。

再如，教師引導(dǎo)學(xué)生繪制光合作用過程圖、細胞結(jié)構(gòu)示意圖、減數(shù)分裂過程圖以及水鹽平衡調(diào)節(jié)、血糖平衡調(diào)節(jié)、體溫調(diào)節(jié)等人體示意圖等，開展主動學(xué)習(xí)。“畫”一個主題及其分支的思維導(dǎo)圖時要運用大量色彩、圖像，需調(diào)動多種感官，刺激左右腦之間的神經(jīng)聯(lián)結(jié)。每個人的思考習(xí)慣、知識結(jié)構(gòu)、生活學(xué)習(xí)經(jīng)驗不同，其制作的思維導(dǎo)圖也千姿百態(tài)，有學(xué)生做出的是Q版漫畫風(fēng)，有學(xué)生做出的是中國古風(fēng)，有學(xué)生做出的是自然田園風(fēng)……

教師通過問題串的作業(yè)設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生的初、中級理解能力，即讓學(xué)生知道“是什么？怎么樣？”。學(xué)生嘗試構(gòu)建生物膜的結(jié)構(gòu)模型和生物膜的概念模型，將單一、零散的知識構(gòu)建成系統(tǒng)了知識網(wǎng)絡(luò)體系，即重新建立或者調(diào)整認(rèn)知結(jié)構(gòu)。上述作業(yè)培養(yǎng)了學(xué)生從生物學(xué)視角獲取關(guān)鍵信息、解釋生物學(xué)現(xiàn)象、解決生物學(xué)問題，從而能夠用科學(xué)準(zhǔn)確的語言或圖表等形式進行表達。這是對學(xué)生獲取信息能力的延續(xù)和提升，也是理解能力的提高，還為學(xué)科素養(yǎng)作了鋪墊。

2 指向?qū)嶒炋骄磕芰Φ淖鳂I(yè)設(shè)計

實驗探究能力是生物學(xué)自然科學(xué)屬性的鮮明體現(xiàn)。通過對《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》、中學(xué)教學(xué)實際、高中學(xué)生認(rèn)知水平的充分考量，提出學(xué)生要具備實驗探究能力，即在對所學(xué)實驗的實踐和學(xué)習(xí)后，能夠?qū)ο嚓P(guān)生物學(xué)問題進行科學(xué)探究，如分析問題、設(shè)計實驗、預(yù)測結(jié)果并得出結(jié)論或作出解釋，掌握科學(xué)探究的整個流程。

例如，筆者將浙江省歷年高考試題中的實驗題進行整編設(shè)計作業(yè)，要求學(xué)生分析每一道實驗題的自變量和因變量，并根據(jù)分析寫出實驗?zāi)康?。為了提高學(xué)生設(shè)計實驗的能力，教師從邏輯學(xué)講起，數(shù)學(xué)邏輯中的充要條件在數(shù)學(xué)邏輯中，充要條件等命題邏輯屬于演繹邏輯?！叭绻鸄，那么B”，就可以得出：A是B的充分條件，B是A的必要條件。若需證明B是A充分條件，依據(jù)原命題和逆否命題是邏輯等值的原理，可以證明“B是A充分條件”的逆否命題——非A則非B。綜上所述，“若A，則B”并且“若非A，則非B”，就能證明A是B的充分必要條件（A當(dāng)且僅當(dāng)B，A和B是等值的）。然后，教師出示2020年1月浙江高考實驗題：

研究大鼠皮膚移植后的皮膚存活率，某同學(xué)提出了下面的實驗思路。請以皮膚存活率為指標(biāo)，預(yù)測實驗結(jié)果并進行分析。

（1）實驗分組與處理：

組1取A系大鼠的皮膚片移植到自身的另一部位；

組2取A系大鼠的皮膚片移植到B系大鼠；

組3取與組2相同處理并出現(xiàn)排斥反應(yīng)后的B系大鼠的T淋巴細胞，注射到未處理的B系大鼠并將A系大鼠的皮膚片移植到該大鼠。

（2）將上述各組若干只處理后的大鼠進行飼養(yǎng)，每隔一定時間觀測皮膚片的存活狀況并記錄，計算皮膚存活率。

（3）回答下列問題：②為了進一步驗證大鼠對移植皮膚起排斥反應(yīng)的主要是T淋巴細胞。實驗思路的分組與處理中。若設(shè)置組4，其處理是給予大鼠免疫抑制劑，再移植皮膚片。用免疫抑制劑處理的理由是______________。還可以設(shè)置組5其處理是______________。理由是______________。

根據(jù)數(shù)學(xué)邏輯關(guān)系“若A，則B”并且“若非A，則非B”，就能證明A是B的充分必要條件。若要驗證大鼠對移植皮膚起排斥反應(yīng)的主要是T淋巴細胞，就是證明在有T淋巴細胞和無T淋巴細胞的情況下大鼠移植皮膚后的排斥反應(yīng)情況。在分析上述例題的基礎(chǔ)上，教師還可以設(shè)計用文字形式、表格形式、柱狀圖形式、折線圖形式等方式來描述實驗結(jié)果的作業(yè)，并讓學(xué)生比較哪一種實驗結(jié)果描述形式更直觀，以此鍛煉學(xué)生預(yù)測實驗結(jié)果的能力。學(xué)生通過反復(fù)練習(xí)高考真題，提高了分析問題、設(shè)計實驗、預(yù)測結(jié)果的能力，從而根據(jù)實驗現(xiàn)象得出結(jié)論或作出解釋，掌握了科學(xué)探究的整個流程。

3 指向解決問題能力的作業(yè)設(shè)計

解決問題能力是學(xué)有所用、學(xué)以致用理念的體現(xiàn)，反映了生物學(xué)與生產(chǎn)生活的密切聯(lián)系，要求學(xué)生能夠運用生物學(xué)知識解釋或解決與生物學(xué)相關(guān)的生活生產(chǎn)實踐等情境中的問題。

例如，在學(xué)習(xí)“果酒及果醋的制作”實驗時，學(xué)生在實驗過程中發(fā)現(xiàn)實驗條件的控制是本實驗的關(guān)鍵要素，如果控制不好就會使實驗結(jié)果不理想，發(fā)酵產(chǎn)品不是很理想。如何更好地控制發(fā)酵條件、發(fā)酵產(chǎn)品的濃度到底是多少？濃度與水果品種有關(guān)系嗎？如何測量？不同水果的出酒率如何？……于是，學(xué)生進行了適當(dāng)?shù)姆纸M，分別進行了深度實驗探索：一組是發(fā)酵裝置設(shè)計組、一組是不同水果果酒釀制組、一組裝置的發(fā)酵效果探索組等。有些學(xué)生甚至還進行了不同水果果酒出酒率和酒精度數(shù)的實驗研究等：利用廢舊物品設(shè)計出了自動放氣裝（只允許氣體出來，不允許氣體進入），實現(xiàn)了氣體的單向放出，有效地控制了反應(yīng)條件，并利用這種裝置與傳統(tǒng)的裝置進行對比實驗以驗證該裝置的發(fā)酵效果；利用不同水果進行果酒釀制，發(fā)現(xiàn)不同水果的出酒率和酒精度數(shù)不同，從而制成不同的果酒，并利用密度比進行酒精度數(shù)的計算，比較修正這種數(shù)據(jù)與利用酒精測定儀進行測量的數(shù)據(jù)，從而獲得酒精度數(shù)的計算公式。

這樣以解決實際問題的生物學(xué)作業(yè)設(shè)計，培養(yǎng)了學(xué)生解決實際問題的能力。這也是學(xué)以致用理念的體現(xiàn)，反映了生物學(xué)與生產(chǎn)生活的密切聯(lián)系，提高了學(xué)生運用生物學(xué)知識解釋或解決與生物學(xué)相關(guān)的生活生產(chǎn)實踐問題情境的能力。

4 指向創(chuàng)新能力的作業(yè)設(shè)計

創(chuàng)新能力的提出反映了當(dāng)前社會發(fā)展對創(chuàng)新型人才的強烈需求，要求學(xué)生根據(jù)生活生產(chǎn)實踐等情境中的問題，能夠運用知識、經(jīng)驗、獲取的相應(yīng)信息，提出新解釋、新方法、新思路或得出新結(jié)論；或者在已有知識的基礎(chǔ)上，能夠依據(jù)新證據(jù)得出新的結(jié)論或提出新的觀點。

例如，在高中生物教材實驗活動的基礎(chǔ)上，教師可以布置創(chuàng)新性的實驗設(shè)計，從實驗材料上、實驗裝置和步驟上等改進實驗，如將色素提取分離的材料菠菜葉改用黑藻，將探究滲透作用的半透膜更換為雞蛋膜、豬膀胱膜、魚鰾、腸衣等。

再如，在講到“自然選擇”時，筆者布置了這樣一個作業(yè)：用尺子測量100?；ㄉ实拈L度，并用坐標(biāo)圖表示出來，算出平均值、最大和最小值與平均值的差距，并與其他學(xué)生得出的結(jié)果進行比較。然后分析以下問題：

①影響花生仁大小的因素是什么?如果環(huán)境變化使大花生仁成為一種有利變異，該花生種群將朝著什么方向發(fā)展?

②描述對大花生仁有利的環(huán)境變化。你能想出什么樣的環(huán)境變化對小花生仁是有利的嗎?

③為什么大多數(shù)花生仁不像最小的花生仁那么大?

④你怎樣才能確定一個性狀（如花生仁非常大）是遺傳的結(jié)果還是環(huán)境影響的結(jié)果?

該實驗活動運用了測量、統(tǒng)計、比較這些生物學(xué)上最常用的研究方法。學(xué)生科學(xué)分析實驗結(jié)果，有利于進一步理解自然選擇理論，并且有利于培養(yǎng)思維能力。在該實驗中，教師提出的最后一個思考題并不能通過該實驗得到答案，尚需設(shè)計新的實驗，這有利于培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力。

基于關(guān)鍵能力的作業(yè)設(shè)計，既滿足了學(xué)科關(guān)鍵能力的培養(yǎng)，也提高了應(yīng)對高考評價的要求，還是核心素養(yǎng)落地的途徑。高中生物學(xué)教師要認(rèn)識到高考的重要性，而高考對生物學(xué)科關(guān)鍵能力的考查主要包括：理解能力，即在認(rèn)知的基礎(chǔ)上進行內(nèi)化領(lǐng)會；實驗與探究能力，即能夠自主設(shè)計、進行實驗并進行科學(xué)思維和科學(xué)探究的能力；獲取信息的能力，即通過材料提取有效信息用并運用信息的能力；綜合運用能力，即聯(lián)系實際解釋現(xiàn)象、解決問題的能力。新高考生物科關(guān)鍵能力與高考評價體系、現(xiàn)行高考生物科能力目標(biāo)的關(guān)系是一致的。提高學(xué)生的高考應(yīng)試水平，與提高生物學(xué)科的關(guān)鍵能力并不是矛盾的，高考評價在一定程度上可以促進關(guān)鍵能力的發(fā)展；反之，關(guān)鍵能力的培養(yǎng)也可以應(yīng)對高考評價體系的要求?；陉P(guān)鍵能力設(shè)計高中生物學(xué)作業(yè)，教師要在清楚關(guān)鍵能力內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，聯(lián)系學(xué)生的生活實際，精心設(shè)計作業(yè)。