核心素养下的生物教学体验

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  【摘要】本文阐述了核心素养的内涵,生物学科核心素养的内容,即生命观念、理性思维、科学探究和社会责任。生物课堂应该以生物知识为载体,着力培养学生的生物学核心素养
  【关键词】核心素养;教学体验
  “十九大报告再一次将‘立德树人’作为人才培养的德育目标。教师的一言一行、一字一句,关系立德树人。特别重视学生发展核心素养在各科课程标准中的落实,并将制订发展学生核心素养体系纳入新课程标准中。生物学核心素养作为高中生物课程体系的核心和灵魂,在新课程标准中发出璀璨的光芒。所以身为中学生物教师应深人研究生物学核心素养与中学生物课程及教学的关系,关注其内涵及其维度,理解理论的精髓,落实教学改革与实践,回归教育本源,促进学生核心素养的发展,为适应学生终身发展和社会发展相统一的需求应具有的必备能力和品格。
  生物学核心素养具体表现为生命观念、理性思维、科学探究和社会责任四个维度的基本要求。“生命观念”是在较好地理解生物学概念的基础上形成的能够理解或解释相关生物学现象或事件的品格和能力。“理性思维”是运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。“科学探究”是指发现问题、提出假设、进行实验设计、方案实施以及结果的交流与讨论的能力。“社会责任”是指基于生物学的认识尝试解决生产生活中的生物学问题的担当和能力。生命观念是思想,理性思维是方法,科学探究是过程,社会责任则是行动力。
  生物学核心素养的形成不是自然形成的,而是以生物知识为载体,通过具有针对性的有效课堂教学逐步培育的。下面结合本人教学实践,谈谈对生物学核心素养的尝试与一些思考。
  一、以核心概念为依托落实生命观念的教育
  “生命观念”是指对观察到的生命现象及相互关系或特性进行解释后的抽象,是经过实证后的想法或观点,是能够理解或解释相关事件和现象的品格和能力。学生应该在较好地理解生物学概念的基础上形成生命观念,并能够用生命观念认识生物的多样性和统一性,形成科学的自然观和世界观,指导探究生命活动规律,解决实际问题。
  案例1:如讲到必修3神经调节的反射的類型是我给学生看了个小故事:朋友说他小时候没养过什么正而八经的宠物,不过养过小鸡。 每次喂小鸡的时候,不直接给米吃, 而是先冲过去,乘小鸡不备,将其摁倒在地上,然后再喂它。 每每如此,久而久之小鸡一看见他拿着米过来,就会先行躺倒在地,等着吃米。旁人看见,都颇为惊讶。呵呵,喂鸡喂成这样,也真够绝的!!!这样就极大的提高学生的学习生物的兴趣,从而得出反射的类型的概念。
  案例2:染色体组的学习
  “染色体组”这个概念比较抽象,如果让学生直接阅读教材中“染色体组”概念的表述,学生很难把握其本质特征,笔者采用构建物理模型的方法进行学习。课前准备红色和绿色泡沫纸,软磁贴,剪刀等工具,让学生以雄果蝇体细胞中染色体组成为依托,根据已学的减数分裂原理构建出果蝇精子中染色体组成的模型,通过比较雄果蝇体细胞与精子中染色体组成来获得对染色体组内染色体特点的初步认识。(图3-1~3-3)
  图3-1 图3-2 图3-3
  学生对图1中雄果蝇体细胞的染色体组成已经比较熟悉,构建出精子中染色体组成的模型并非难事。此时,教师指出,果蝇精子中的4条染色体就是一个染色体组,学生很容易理解染色体组是一组非同源染色体,形状大小各不相同。教师还可以进一步提问,能否将图2和3中形态相同的一对染色体对调,从而巩固减数分裂中非同源染色体自由组合的知识,再提问能否将图2或3中的染色体减少1条,虽然还是一组非同源染色体,但不包含该生物的全套染色体,没有携带全套的遗传信息。通过构建物理模型,将染色体组的概念直观地呈现在学生面前,学生通过动手做模型,不仅提高了学习的兴趣,还实现了做中学,从实践中获取知识。后面提出的两个问题,则将染色体组的概念深化,加深学生对此概念的理解。
  学习生物学核心概念,需要以生物学事实、现象为支撑,需要以理性思维方法为途径。学生可以通过实验、探究等获得生物学事实、现象的直接经验,也可以从教科书、教师描述的客观事实、科学史经典案例而得到信息。学生根据这些素材,经过比较、归纳等方式建立概念,通过演绎、类比等方式深化概念的理解。特别是结合概念的建构安排合理的实验、探究等科学实践活动,可以让学生亲自探究、实践,从而在获取事实证据、进行批判性思维的过程中,既获得科学方法的训练,理解并参与科学探索实践,又可以理解生物学知识是怎么形成的。
  二、自主探究,训练理性思维
  “理性思维”是指尊重事实和证据,崇尚严谨和务实的求知态度,运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。学生应该在学习过程中逐步发展理性思维,如能够基于生物学事实和证据运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等方法,探讨、阐释生命现象及规律,审视或论证生物学社会议题。
  案例3:“胡萝卜的组织培养”实验教学
  教学过程
  创设
  情境 教师
  行为 教师提供胡萝卜的组织培养的模拟实验动画软件并布置任务,让学生置身于情境中,引导学生思考。
  布置教学任务:1.在组织培养实验中,为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作?2.外植体的选择和消毒流程是怎样的?3.外植体、脱分化、愈伤组织、再分化分别是指什么?4.组织培养过程中脱分化和再分化都需要光照吗?5.请思考一下,胡萝卜的其他部分(如茎、叶、花),是否也能培养成小植株,你能用实验的方法进行验证吗?6.请根据上面的模拟实验过程,概括出胡萝卜的组织培养流程简图。
  学生
  行为 学生进入情景,对问题表示关注、感兴趣,激发探究动机。并带着老师的问题自己操作电脑,自主研究多媒体模拟动画软件,思考并提出遇到的问题。   自主
  探究 學生根据老师提供的课件材料,进行自主学习,学生在探究的过程中,可以提出自己遇到的疑惑。以下是学生提出的一些问题:
  1.灭菌和消毒有什么区别?
  2.应该选择植物的哪个部位作为外植体才合适?外植体的大小对实验有影响吗?
  3.为什么要在避光条件下培养愈伤组织?
  小组
  讨论 每4位同学为一组,进行小组交流讨论,并形成学习小组的观点。并用word文档、幻灯片等形式投影到大屏幕上。在此过程中,教师进行问题解答和纠错解疑。
  归纳
  小结 教师对学生提出的问题加以引导后,帮助学生理清知识体系,对本节知识进行系统小结。
  评价
  反馈 提供在线测试题,学生进行在线测试,并对反馈出的信息进行评价。
  三、利用课本实验,体现科学探究
  “科学探究”是指能够发现现实世界中的生物学问题,针对特定的生物学现象,进行观察、提问、实验设计、方案实施以及结果的交流与讨论的能力。在教学中训练思维方式和培养科学探究能力有时是可以合二为一的。
  案例4:酶的特性
  1.展示资料:
  资料一:妈妈用加酶洗衣粉时,温水的洗涤效果要比冷水好;
  资料二:我们患感冒发烧时,常常不思饮食,其原因是什么?
  资料三:阅读课文第1到3段文字。
  问题:①阅读了上述材料后,你能提出什么问题?
  ②请结合酶的化学本质提出有关酶发挥催化作用所需条件的理论猜想。
  在课堂上通过启发学生联想已有经验,结合教材“问题探讨”等栏目精心设置供学生讨论的贴近生活的问题,活跃课堂气氛,生成知识,引导学生进行自主学习,使学生学会提问,善于提问,由此提高学生的言语/语言智能。
  2.联系生活,结合初中消化酶的知识,导入酶的专一性的知识,逐步训练学生的逻辑推理能力。
  向学生提供分析材料:
  ①单独咀嚼米饭一段时间后,感觉有甜味,试分析是什么原因。(唾液中含有淀粉酶,淀粉在酶的作用下水解成麦芽糖,麦芽糖有甜味。)
  ②早晨起床发现昨晚夹在牙缝中的瘦肉丝依然存在,又是什么原因?(瘦肉的主要成分是蛋白质,唾液中无消化蛋白质的酶,所以无法将其分解。)
  ③指导学生阅读课本83页第三段内容:过氧化氢酶只能催化过氧化氢的分解,淀粉酶只能催化淀粉水解,脲酶只能催化尿素分解;目前已发现了4000多种酶,它们分别催化不同的化学反应。
  问题:①以上事例说明酶还具有哪个特性?(专一性)
  ②专一性的具体含义是什么?(每一种酶只能催化一种或一类化学反应。)
  学生的逻辑推理能力是建立在已有的知识和生活经验上的。通过教师的层层设疑,让学生在已有的知识上,推理出酶具有专一性这个特性。使本来复杂抽象的概念通过启发联想,就迎韧而解了。
  案例5:光合作用
  实验 结论
  实验一:1913年,德国科学家布尔斯泰克对叶绿体中的色素进行了深入的研究,他发现:在光下,叶绿体的含量较高时,CO2转化为糖类的速率也较快。 色素与光合作用有关系,且呈正相关。
  实验二:1937年,英国剑桥大学希尔从细胞器水平上进行了实验:他用离体的叶绿体加入到含有氢受体(可与氢结合的化学物质)的水溶液中,在无CO2条件下给予光照,发现叶绿体中有O2放出。 在光下,叶绿体中,水分解生成了O2和水;水的光解与CO2的还原是两个独立的过程。
  实验三:1954年,美国科学家阿尔农也用离体叶绿体做实验,他发现:当向光反应体系中供给ADP、Pi和氢受体时,体系中就会有ATP和[H]产生。 在光下除了水的光解外,还能发生ADP PiATP。
  实验四:阿尔农在对叶绿体照光时还发现:只要供给了ATP和[H],黑暗中叶绿体也可将CO2转化为糖类。 CO2转化为糖类在黑暗中也能进行。
  实验五:1946年开始,经过10多年的时间,卡尔文的研究小组用同位素标记法研究了小球藻等植物进行光合作用时CO2转化为糖类的路线:用14C标记的CO2,光照几分之一秒的时候95%的放射性最先出现在了一种三碳化合物,在5秒钟光照后,同时检测到了五碳化合物和六碳糖。进而还发现CO2和五碳化合物生成了三碳化合物。
  光合作用的原理很抽象,如果老师直接用讲授的方式,让学生死记硬背,学生是很难理解的,不仅不能培养学生科学探究的思维习惯,还很容易遗忘。但如果我们能沿着科学家的探究之路,披荆斩棘,抽丝剥茧,让学生穿越生物科学研究的时空隧道,不仅能让学生感悟到科学探究的一般思路,发现问题—提出假说—设计实验—实施实验—验证假说,相信通过思维探究后得出结论,也能完整构建光合作用的过程原理图,这样的知识不由自主就印在了学生的脑海里。即使稍有遗忘,学生也可根据研究进程为依托进行回忆。
  四、联系生活,增强社会责任
  “社会责任”是指基于生物学的认识,参与个人与社会事务的讨论,作出理性解释和判断,尝试解决生产生活中的生物学问题的担当和能力。学生应能够以造福人类的态度和价值观,关注涉及生物学的社会议题,参与讨论并作出理性解释,辨别迷信和伪科学;形成生态意识,参与环境保护实践;主动向他人宣传健康生活和关爱生命等相关知识;结合本地资源开展科学实践,尝试解决现实生活中与生物学相关的问题。
  案例6:“光合作用原理的应用”一课中,教师以当地生态农场减产事件引入,当学生通过自主学习和科学探究对“光合作用与农作物的产量”的关系有了深刻理解的情况下,回归实际生活,尝试运用自己所学的知识解决身边发生的问题,提出在大棚生产中提高农作物产量的措施。学生根据初中化学知识及平时生活经验,提出施放干冰、燃烧秸秆、入夜开灯、养殖家禽、合理灌溉、增施肥料等措施,并针对这些建议进行可行性分析,提出优化措施。教师适当加以引导和点评,尤其针对“燃烧秸秆”“养殖家禽”“增施肥料”等措施的优化,引导学生形成生态环境的保护意识。随后,提出我国是农业大国,国家提出了“保持基本农田不动摇”的国策,那么在大田生产中,提高农作物的产量的具体措施有哪一些呢?由于现在大部分学生缺少农村生产实践经验,对于大田生产中的间作、轮作等措施难以理解,教师需要进行简单解释,在解释过程中让学生体会劳动人民在生产实践中节约土地资源,提高土地生产力的智慧。进而提出,学生虽不能直接参与农业生产,但在学习和生活中要注意节约粮食,养成不浪费的习惯。该教学环节对学生的能力提升、情感激发、社会责任提高便成为课堂教学的主旋律。素养是人们基本生活之需,而核心素养则是优质生活之需。
  核心素养的发展是学生通过学校教育形成的解决问题,学会生活,参加社会实践的素养和能力。养成生命观念、理性思维、科学探究和社会责任等生物学核心思想,是学生在生物课程中获得的终身收益的学习成果。生物课堂在向学生传授知识的同时,更应该利用生物知识为载体,采用合适的教学方法培养学生的核心素养,目前只是一些尝试,今后在这方面的研究要逐步深入,最终要将核心素养融入常规教学之中。
  参考文献:
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