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摘要 : 文章以“核酸是遗传信息的携带者”为例 , 通过科学史资料学习 、新型冠状病毒感染情境的贯穿式使用和模型的构建 , 落实生物学学科核心素养要求 , 促进学生深度学习 。本文通过设计教学活动 , 进行了教学实践研究 , 从制定核心素养取向的教学 目 标 、 依托现实生活和热点情境 、利用多种模型构建 、创设三位 一 体的逻辑问题 、运用多 元化 和持续性的评价等方面 , 引导学生进行深度学 习 , 发展学生的学科核心素养 。
关键词 : 情境,深度学习,模型建构
核心素养深度学习强调的是 , 在教师的主导下 , 学生基 于一定的先行知识主动参与 、积极建构 , 通过学习 把新知识融入原有认知结构 , 并能将知识迁移到新情 境中解决实际问题 。在生物学教学中 , 如何构建情境 组织课堂教学 , 引导学生进行深度学习 , 发展学生的 学科核心素养 , 成为当前生物学课堂的主要任务。
一 、制定核心素养取向的教学目标 , 引导学生 进行深度学习
开展教学活动的首要环节就是设定教学 目标 , 它是导向 , 也是评价标准 。合理的教学目标能最大 限度地调动学生学习的积极性 , 引导学生进行深度 学习 。现行教学目标的设定是核心素养取向 , 它和 三维目标的关系不是取而代之 , 而是更加综合 , 更 关注真实问 题 解 决 过 程 中 表 现 出 的 学 科 品 质 和 能 力 。我们可以依据学业质量标准 , 按照“通过学 习 任务 , 指导学生整合相关的知识内容和思维方 法 , 在特定的问题情境中完成学习任务 , 由此展现生物 学学科核心素养的发展水平”的范式表述作为具体 行为目标 。
1. 概念解析
“核酸是遗传信息的携带者”是人教版高中生物 学必修一《分子与细胞》第 2 章第 5 节的内容 。必修 一模块学生是从细胞与分子水平认识生命的本质 ,要认识细胞这个基本的生命系统 , 首先要分析组成 细胞的分子 , 第 2 章“组 成 细 胞 的 分 子”是 第 1 章 “走进细胞”的深化 , 也 是 进 一 步 认 识 细 胞 的 结 构 、 功能 、发展和变化的基础 。“概述核酸由核苷 酸 聚 合而成 , 是储存与传递 遗 传 信 息 的 生 物 大 分 子”是 学生通过本节课学习需要理解和掌握的重要概念 , 本概念是学生理解必修 一 大概念“细胞是生物体结 构和功能的基本单位”的 重 要 支 撑 点 , 同 时 也 是 学 习必修二大概念“遗 传 信 息 控 制 生 物 性 状 , 并 代 代 相传”的基础 。
2. 学情分析
高一学生有一定的知识和技能基础 , 但未曾学 习有机化学 , 又由于核酸分子属于微观层面 内 容 , 学生对繁杂的专有名词容易混淆 、对核酸的抽象功 能较难形成科学解释 。教师不能让学生对“核酸”这 一重要概念的理解和掌握一蹴而就 , 不能让学生仅 停留在记忆零散的生物学事实层面上 。 因此 , 本节 课搭建了许多脚手架 : 课前研学核酸的发现史 、构 建核酸结构的物理模型和核酸多样性的数学模型 、 结合新型冠状病毒(以下简称“新冠病毒”)感染进行 情境分析等 , 目的是构 建“核 酸 是 遗 传 信 息 的 携 带 者”这一重要概念 , 促进学生掌握“模型与建模”这 一重要思维工具 , 并使其建立“结构和功能相适应” 的生 命 观 念 , 培 养 学 生 的 社 会 责 任 感 与 正 确 价值观 。
3. 制定核心素养取向的教学 目 标
通过课 前 核 酸 科 学 史 的 学 习 , 比 较 DNA 和 RNA 的区别与联系 , 使学生 初 步 形 成 物 质 观 , 发 展学生归纳与概括的思维方法 ; 通过核苷酸及核苷 酸链模型的构建 , 能让学生阐述核酸由核苷酸聚合 而成 , 发展学生模型与建模的思维方法 , 通过模型 与情境分析学生能阐明核酸是储存与传递遗传信息 的生物大分子 , 使学生初步形成结构与功能观 ; 通 过回忆 、观察和归纳概括 , 让学生概述生物大分子 以碳链为骨架的结构特点 ; 通过新冠病毒感染预防 中核酸应用的合作探究 , 引导学生关注社会热点问 题并参与和解决 , 培养学生的民族自信心 。
二 、依托现实生活和热点情境 , 引导学生进行 深度学习
自 2020年新型冠状病毒感染在全 球 暴 发 , 疫 情的发展牵动着我们的心 。新冠病毒感染作为时事 热点情境受关注度很高 , 其涉及分子 学 、 细 胞 学 、 免疫学等生物学知识 , 除了相关知识的普及 , 教师 可以对学生进行思政教育 , 引导学生形成正确的价 值观 , 增强其民族自信 。本节课以核酸的结构和功 能为中心 , 深度开发和挖掘这个情境的育人价 值 。 本节课重点为核酸是遗传信息的携带者 , 首先将知 识概括 为 核 酸 的 结 构 、核 酸 的 功 能 、核 酸 的 应 用 3个部分 , 接着将大情境拆成与核心知识对应的次 级情境 。教学中 , 从新冠病毒感染患者这一学生熟 悉的话题入手 , 在解释为何核酸检测能准确识别新 冠病毒的同时 , 促进学生初步理解核酸是遗传信息 的携带者这一标题性的重要概念 ; 通过核酸结构模 型的建构 , 教师抛出“新冠病毒为何容易变异”的讨 论题目 , 请学生类比已有的语言信息 , 进一 步深入 体会遗传信息蕴藏在核苷酸的排列顺序中 , 核酸在 生物的遗传变异和蛋白质的生物合成中具有重要作 用 ; 最后 , 教师请学生自查资料分析新冠病毒核酸 序列在疾病防治中的应用 , 并强调治疗新冠病毒感 染过程中的精神力量 , 增强学生的民族自豪感 。
三 、利用多种模型构建 , 促进学生进行深度学习
深度学习是在教师的指导下学生的 知 识 建 构 , 狭义的理解就是建模 , 把孤立的知识融入模型中建 立联结 , 进行有意义的学习 。模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所做的一种简化的概括性的描述 , 包括物理模型 、概 念 模 型 、数 学 模 型 等 。其中 , 物理模型有助于发展学生的空间认知 能 力 ,数学模型有助于培养学生的类比推理能力 , 概念模型有助于培养学生系统的逻辑思维 。
本节课三种模型都有所涉及 :第一 , 构 建 核 酸 结 构 的 物 理 模 型 。 设 计 思 路是 : 由简到繁用学具制作核苷酸链的模型 , 直观地由局部到整体呈现核酸分子的结构 ; 再化繁 为 简 ,将这个模型简化抽象为碱基序列 , 助力学生理解和落实“核酸是遗传信息的携带者”这一重要概念 。第二 , 核酸从元素到大分子的结构层次是 一个概念模型 , 类比蛋白质的学习 , 学生可以 自主构建完成 。第三 , 核酸物理模型的分析过程中还加入了核苷酸链排列种类的推测 , 属于数学模型范畴 , 完成科学 、 工 程 、 数 学 等 多 学 科 的 交 叉 融 合 , 符 合STEAM 的教学理念 。
中学教师有必要在进行模型构建过程中把建模思想传递给学生 , 授之以鱼不如授之以渔 , 让学生有应用模型认识生命现象和遇到问题应用模型解决问题的思路 。
四 、创设三位 一体的逻辑问题 , 进阶学生的深度学习
深度学习是学生为主体 、教师为主导 。用什么导? 用问题 , 用符合教学逻辑的问题 。教学逻辑是教的逻辑 、学的逻辑与学科逻辑三位 一 体的 概 念 ,教的逻辑是课堂观察和教学评价的主要对象 , 而学的逻辑与学科逻辑是教学逻辑设计与实施背后的指导性规律 。我们的课堂设问所体现的教的逻辑 , 应该以学科逻辑(学科知识体系和学科认知方法) 为基础 , 同时符合学生的认知发展规律 。可以说 , 学的逻辑与学科逻辑是课堂教学的“灵魂”, 教的逻辑是课堂教学的 “骨 架”。基 于 以 上 思 考 , 本 节 课 问 题 设 计如下 :
(1) 为 什 么 核 酸 检 测 能 准 确 识 别 新 冠 病 毒呢? — 热点情境导入
以核酸检测创设课堂情境 , 引导学生思考核酸检测的原理 , 初步体会核酸的重要性 、普遍性和独特性 。引导学生关注并参与对社会热点中生物学议题的
2) 核酸由什么组成? 你能完成 DNA 和 RNA 的比较表格吗? —科学史研学
核酸的研究含有多个经典实验 , 学生自主阅读 科学史 , 通 过“DNA 和 RNA 的 比 较”在 信 息 提 取 的过程中建构概念模型并得出结论 。
(3) 你能摆出核苷酸和核苷酸链的模型吗? 它 们有多少种排列方式? 代表了什么? —模型建构
本环节是本节课重难点 , 主要以设问和讲解为主 , 用语 言 信 息 (The catsaton the mat. → The hatsatonthemat. ) 类比遗传信息 , 推测核酸是通 过核苷酸序列储存和携带遗传信息, 再结合新冠病毒 核酸检测的情境分析, 从结构上升到对核酸功能的认 识 , 使学生初步形成结构与功能相适应的生命观念。
(4) 核苷酸链就是核酸吗? 奥密克戎变异株 是 什么改变了? —模型分析
结合新冠病毒德尔塔、 奥密克戎的变异株 , 进 一 步深刻理解核酸在生物体遗传、 变异和蛋白质合 成中的重要作用 , 为必修二的学习埋下伏笔 。
(5) 你还学过哪些生物大分子? 它们的结构 如何? — 大单元教学
学生通过知识迁移回忆蛋白质和多糖的结构层次 , 理解单体和多聚体的概念 , 归纳总结“生物 大 分子以碳链为骨架”的重要概念 , 这个过程落实了 生物体的统一性 、物质性、 结构与功能观等生命观 念 , 还发展了归纳概括、 演绎推理的科学思维 , 形 成了第二章的大单元框架 。
(6) 你能利用所学完成 一 份新冠病毒核酸序列 的应用报告吗? 遵守病毒感染治疗中除了科学技术,贡献更大的是什么?
以开放式的问题和课下资料查阅的形式 , 将情 境资源的利用最大化 , 同时评价学生的学习效 果 。 另外 , 学生在这部分通过感受、 体会等心理情感层 面活动 , 将会激发强烈的社会责任感 。
五 、运用多元化 、持续性的评价 , 引起学生的深度反思
深度学习的发生必然需要综合多个方面进行持 续性评价 。持续评价、 及时反馈是引导学生深度反 思 、及时调整学习策略的有效途径 。
1. 希沃与典例的经典评价— 总结性评价
学生课前资料学习后完成的表格经过教师批改讨论 , 关注生物科学技术在生产生活中的应用。
在上课之初进行纠错与评价 , 并借助希沃白板中的 趣味课堂活动进行概念的辨析与检测 。另外 , 课堂 中还有一些典例训练 , 这些传统评价虽有弊端 , 但 在现行教育考查制度下 , 对学生已有事实性 知 识、 概念和观点的检测是很有参考价值的 , 能够驱动学 生继续学习 。
2. 登台秀的交流与互评— 过程性评价
本节课学生有三次小组模型建构登台展示的机会 , 不登台的学生也可以在同学互评中有所 思 考 。 这个过程性 评 价 不 只 是 单 纯 观 察 或 比 较 学 生 的 表 现 , 关注的是教学过程中学生思维的过程性 发 展 , 如模型与建模能力、 观察与分析能力等 , 比较和评 价的是学生的过去和现在 。
3. 真实情境中的问题分析评价— 真实性评价
新冠病毒核酸检测、 新冠病毒变异等探究性问题 , 是基于真实任务情境的评价 , 它要求学生应用 知识和技能去分析与解决问题 , 能检测出学生对知 识的实际运用能力、 交流合作能力、 批判性思考能 力和创造力等 。另外 , 真实性评价对学生的未来生 活有一定的指导意义 , 但学生目前还达不到完全能 够解决真实情境问题的程度 。
六 、结语
在“知识社会”大背景下 , 在“新课程、 新教材、 新高考”的大环境下 , 社 会 对 人 才 的 需 求 是 具 有 真 实能力的人 。不仅要促进学生的深度学习 , 作为教 师 , 实现人才培养方式转变的关键就是进行课堂转 型 , 从“教的专家”走向“学的专家”。高中生物学课 堂教学的深化 , 靠教师学习 , 而学习的一种方式就 是教学研究实践 , 在做中学 , 在学中做 , 研究着前 进 , 摸着石头过河 , 落实核心素养 , 要永远走在深 度学习的路上 。
参考文献
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[2] 杨媛. 基于生物学学科核心素养的教学设计:以“遗传信息的携带者— 核酸 ”为例 [J]. 中学生物学 , 2020. 36(11) : 37- 39.
[3] 钟启泉 . 有效教学研究的价值[ J] . 江西教育 , 2008(Z2) : 80.
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