新课程标准下学生生物学核心素养培养的案例研究

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  【内容摘要】核心素养的提出,成为新一轮课程改革的新指向,也为新一轮课程改革提供了新动力。教师的教学活动,是培养学生核心素养的重要阵地,也是体现教师对学科核心素养的理解与应用。本文以“酶为生活添姿彩”教学活动为例,在新课程标准下,教师在教学活动中,从精准教学分析、撬动课堂落实目标、多元的课程评价,浅谈如培养学生的学科核心素养。
  【关键词】核心素养课程标准教学活动理性思维社会责任
  党的十九大明确提出:要全面贯彻党的教育方针,落实立德树人根本任务,发展素质教育,推进教育公平,培养德智体美全面发展的社会主义建设者和接班人。深化发展学生核心素养的教学改革,落实立德树人是课程改革的核心和根本任务[1]。
  核心素养的提出,是顺应国际教育发展潮流的产物,它可以帮助学生更好的适应时代发展。它已经成为新一轮课程改革的新指向,也为新一轮课程改革提供了新动力。在这场课程改革中,站在一线教育行业我们,将面临“认识转型、目标转型、学习转型”三大能力提升[2]。
  学科核心素养强调科学性、独特性,是基于核心素养在学科层面实践层面的具体表述和要求,也是核心素养的进入课程实施环节的一个过渡桥梁。
  生物科学素养是公民参加社会生活、经济活动、生产实践和个人决策所需的生物科学知识、探究能力以及相关的情感态度与价值观,是公民科学素养构成中重要的组成部分。高中生物核心素养是高中阶段的学生通过高中生物课程的学习,初步形成生命科学的核心素养,提炼出生物学科中关注个人发展和社会发展的必备品格及关键能力,主要包括生命观念、理性思维、科学探究和社会责任。
  下面本人以“酶为生活添姿彩”教学活动为例,浅谈新课程标准下,教师在教学活动中如培养学生的学科核心素养。
  一、精准教学分析
  基于核心素养的背景,新的教学活动必须将课程目标定位在核心素养上,需要我们从关注知识点的落实转向素养的养成,从关注教什么转向关注学生学会什么,需要更多地思考如何让知识成为素养,让知识变成智慧[3]。在新的课程改革背景下,更关注学生的主体地位,更努力提高学生的自主学习能力。在课堂中,学生在学习过程主体地位越巩固,学习主动性越大,力求占有的学习资源就越丰富,最终习得的核心素养就会越丰盈。教师的地位也从主体地位转为主导地位,从关注“如何教”到“如何引导学生学”,教学内容从“落实双基”到“落实三维目标”,再“培养四大核心素养”。
  1.指向目标
  精准、合理的课堂目标是判断课堂教学好坏的第一准则。课程标准是学生学习目标最重要的设计依据,它被视为“该课程的一种教学宗旨和意图,被陈述的目的在于激发想象和给课程受用者提供他们努力追求的某种东西”。课程标准是学习目标的总体把握,学习目标则是课程标准的具体化,课程标准不但确定了学习的内容范围和要求,更能折射出学生生物学习的认知特点、基础和能力,映射出高考考纲的范围和要求[4-5]。《普通高中生物课程标准》(2017年版)里明确提出《酶的催化作用》的要求:说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质,酶活性受到环境因素(如pH和温度等)的影响。
  《酶为生活添姿彩》是人教版必修一《第5章细胞的能量供应和利用》中《第1节 降低化学反应活化能的酶》课后有关“科学·技术·社会”部分内容。此部分内容结合酶的作用和本质、酶的特性,简要介绍了酶在生活中的应用。此部分设置,为教师提供了相关教学素材、延伸了学生的课后知识、拓展了酶有关知识的思考,为培养学生的核心素养提供一个很好的机会。在教学中,由于课时的限制和考试范围的影响,教师往往容易忽略。
  基于以上课程标准的要求、教学内容的分析,确定本节指向生物学核心素养的学习目标:(1)科学思维:基于“酶的作用和本质、酶的特性”相关概念,设计一则加酶洗衣服的商业广告,体现准确性、科学性、生活化。(2)社会责任:基于对“酶的作用和本质、酶的特性”等认识,辨别社会“酵素”伪科学,作出理性解释和判断,解决生产生活问题的担当和能力。(3)科学探究:课后留意“加酶洗衣服粉”的使用说明,探究影响“加酶洗衣服粉洗涤效果”因素。
  2.开发教材
  虽然教材提供资料有限,若教师在设计此部分内容时,发挥学生的能动性,收集“酶在生活的中应用”的相关资料,并将内容标准再加工、呈现,使蕴含其中的核心素养具体化、策略化、表显化,使其可操作、可观察、可测评。当然,由于这部分涉及“科学·技术·社会”部分,教师若能关注学科教学之间整合,则能更好地提高学生削减融汇贯通的能力,提高学生的综合素质。
  3.分析学情
  经过上一节课的学习,学生基本掌握“酶的作用和本质、酶的特性”等原理,对于“科学·技术·社会”部分不太重视。课后,教师布置作业,以学习小组的形式,收集有关“酶在生活中的应用”、或参考教材P86页,拓展题,“请设计一则加酶洗衣服的商业广告,广告时间1min。设计广告时,既要注意广告用语的科学性,又要给人以美的享受”;既反映产品的科技含量,又有浓郁的生活气息,还要符合广告法。
  二、撬动课堂落实目标
  教师的教学活动,是培养学生核心素养的重要阵地,也是体现教师对学科核心素养的理解与应用。本文从课堂“立足点、切入点、支撑点、创新点”四个点,体现教师学习、理解新课程标准下,落实学习目标,培养学生核心素养。
  1.立足点
  核心素养目标的落实,离不开基础知识的载体。本文,立足于“酶的作用和本质、酶的特性”等原理,理解酶在生活中的应用。在课堂引入时,与学生共同构建知识网络图(图1),复习酶的基础知识,回归教材原理。
  2.切入点
  前概念,又叫前科学概念,在教学中泛指学生在新课教学前,对所学知识已有的认识和了解。在学生原来理解酶的概念基础上,引入资料1、资料2,叙述酶的概念和种类,引导学生思考:什么是酶?酶的本質是?以上资料3、4体现了酶的什么特性?利用学生已经掌握的前概念,为学生提供更多的拓展材料,激发学生的求知欲,激发学生投入新知识情景中,达到温故知新的目的。同时,也提醒学生,科学在不断发展,人们对“酶的概念与特性”的认识不断深入。   【资料1】核酶(ribozyme)主要指一类具有催化功能的RNA,亦称RNA催化剂。核酶是1982年,Cech 等研究原生动物四膜虫rRNA时,首次发现rRNA基因转录产物的I型内含子剪切和外显子拼接过程可在无任何蛋白质存在的情况下发生,证明了RNA具有催化功能。为区别于传统的蛋白质催化剂,Cech 给这种具有催化活性的RNA定名为核酶。
  1983年Altman等人在研究细菌RNase P时发现,当约400个核苷酸的RNA单独存在时,也具有完成切割rRNA前体的功能,并证明了此RNA分子具有全酶的活性。
  【资料2】自然界中是否还存在具有催化活性的DNA?但是目前没有发现天然的催化性DNA,只在人工进化体系中筛选到了这类催化性DNA。至今未发现天然的脱氧核酶,1994年Breaker等利用体外选择技术首次发现了切割RNA的DNA分子,称之为脱氧核酶。其优点如下:①脱氧核酶结构稳定;②成本低廉;③易于合成。
  【资料3】转化数是指每分子酶或每个酶活性中心在单位时间内能催化的底物分子数(TN)。相当于酶反应的速度常数kp。也称为催化常数(Kcat)。1/kp称为催化周期。碳酸酐酶是已知转换数最高的酶之一,高达36×106每分,催化周期为1.7微秒。
  【资料4】人教版P83 相关信息
  每一种酶只能催化一种或一类化学反应。目前发现的酶有4000多种,它们分别催化不同的化学反应。
  教师收集相关专业材料,拓展学生的知识面,引导学生多关注科学的发展,同时,也关注教材的相关信息。本部分以具体阅读内容为载体,引导学生理性思维,对教材文本中文字标注补充的信息、参考资料等进行分析,使学生从文本素材中提取关于这个知识点的核心线索。
  3.支撑点
  支撑点1:小组分组分享——酶为生活添姿彩
  课前引导学生分小组讨论并收集“酶在生活中的应用”资料,课堂上小组分组分享——酶为生活添姿彩。这样的教学安排,让学生分小组学习,共同学习、讨论,进行思维碰撞,激发学生的积极性。小组长代表上讲台演讲,加深认识,也使小组成员更加团结。让教师惊讶的是,学生收集的信息更为广泛,观点、立场更鲜明。其中,一组成员认为“受到环境、食物、生活习惯等因素影响,酶的量不足,导致新陈代谢减弱,人体容易衰老”。此时,教师组织学生讨论、思考:酶具有哪些特性?酶是如何产生的?如何证明该小组的观点是正确或错误呢?
  《中国学生发展核心素养》提出, 理性思维是崇尚真知,能理解和掌握基本的科学原理和方法;尊重事实和证据,有实证意识和严谨的求知态度;逻辑清晰,能运用科学的思维方式认识事物、解决问题、指导行为等[4]。理性思维不是与生俱来的,需要教师在生物课堂中,通过多种策略和方式培养的。在本环节中,给予学生足够的时间、空间呈现自己的观点和看法,通过及时呈现问题,让学生思考、讨论,及时提供文献资料,给予学生再次论证表达,修正自己的观点。“酶量是否充足”只是培养学生理性思维的一个契机,关键在于发展学生论证的技能,对于网络上的信息,不要盲目崇拜。研究表明,学生开展理性思维最大的挑战不是获得正确的研究技能,而是学会用新的证据调整已有的观点,激发兴趣,追求真理。
  课程改革的教学归宿在于引导学生对知识的来龙去脉,知识的本质、规律、价值和意义的全然认识,帮助学生建立知识与历史、当下及未来生活的联系,让学生感受到如何在生活中灵活地运用知识来解决实际问题。
  支撑点2:辨别“真假科学”——酵素与酶
  近些年来,酵素成为人们养生的宠儿。人们热衷于购买酵素产品,一是商家大肆宣传,夸大酵素的作用,二是消费者对于酵素的认识不深入,存在一些错误的观点,如:酶=酵素;随着年龄增长和饮食安全、环境等问题,人体内的酵素(酶)含量逐年的下降,身体会由于酵素含量的流失使身体代谢率下降;酵素存在越多,身体越健康……
  “问题情境”是指在具体目标指引下,能够通过分析、理解、归纳等策略达成目标的空间学习环境,具有一定的针对性、启发性、新颖性、趣味性、互动性。教师根据真实的生活经历,找准真实问题情景——“全民皆酵素”,市场上很多酵素产品,广告上夸大酵素的作用,似乎生活离不开酵素。为此,教师创设问题情境,让学生辨别“酵素=酶”、“酵素的功能”等问题,让学生讨论、阅读相关文献《“酵素”和酶的辨异——论酶和“酵素”制品的保健功能》[6],列表格比较酶与酵素的区别与联系。这样能够激发学生探究问题和解决问题的积极性和创造性的思维活动,真正促进学生变被动学习为主动学习,由“学会”向“会学”的学习方式转变,培养学生的求异思维和创新精神。这也是实现培养与发展学生核心素养的有效手段。
  “真理往往掌握在少数人手中”,如何成为“掌握真理的少数人”呢?对于社会上的热点问题、有争议的问题,作为中学生应该有生物学素养,主动寻找问题背后的真理,善于利用网络资源,收集相关资料。在课堂中,教师引导学生学会使用中国期刊网,收集研究者的相关资料,更有助于学生拓展阅读范围,更进一步接近科学事实。
  在生物学教学中,社会责任既是高中生的一种态度和意愿,更是他们依赖学习过程所获得的综合能力。本节教学中,教师有目的、有计划地贯穿落实社会责任的目标,呈现“酶与酵素”的材料,以供学生参考。对于社会上的一些错误观点,作为中学生除了能辨别真假科学外,还应该主动承担社会责任,用已掌握知识来推广科学,帮助身边的人更好地理解这些社会现象。
  4.创新点
  “从课程的视角来看课堂教学,作为灵魂的目标,既是出发点,也是归宿[7]”。传统的教学评价“見知识,不见情景;见考分,不见表现;见教师,不见学生”[8]。传统的学习评价,已经不能满足指向学生核心素养的课程建设与教学改革。本节,尝试植根于现实情况,把握现实意义,通过本节学习酶的特性,运用广告设计的任务,评价学生是否达成本节学习目标之一。   请设计一则加酶洗衣粉的商业广告,广告时间1min。设计广告时,既要注意广告用语的科学性,又要给人以美的享受;既反映产品的科技含量又有浓郁的生活气息,还要符合广告法。
  学生是学习的主体,为自己学习行为承担责任。发展学生核心素养的根本目的,是学生对自己的成长,对社会的发展承担责任。学习目标的检测,有利于学生及时反馈学习成果。开放性的评价体系,有利于满足不同层次学生的需求,也能帮助教师关注学生的差异性、因材施教,促进落实课程目标。
  三、课后反思总结
  学科核心素养是学科育人价值的集中体现,是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力[9]。生物学学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。这四个核心素养未必在每一节课程都需要落实。核心素养的能力培养也并非单项、短暂发展的,通过教师课堂组织、实施过程。基于生物学核心素养背景下,本文仅仅从案例中尝试开发酶有关的教材,融合学科交叉知识,拓宽学生视野,培养学生的理性思维和社会责任,对于“探究影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素”活动还需要学生课后思考完成。新时代、新目标、新要求,如何在教学课堂中更好地落实核心素养,这还需我们多思考、多创新、多总结。
  【参考文献】
  [1]中华人民共和国教育部制定.普通高中生物课程标准(2017年版)[M].人民教育出版社,2017.
  [2]钟启泉.素养时代教师能力转型三部曲[N].中国教育新闻网-中国教育报2018年7月18日第5版.
  [3]蔡文艺,周坤亮.以“核心素養”为中心的课程设计[J].辽宁教育,2014(7).
  [4]董冬,马瑞,刘飞.学历案:指向核心素养的生物学习新载体——以“细胞的衰老、凋亡和癌变”设计为例[J].课程教学研究,2017(1):62-67.
  [5]L.R.安德森.学习、教学和评估的分类学(布鲁姆的教育目标分类学修订版)[M].上海:华东师范大学出版社,2008:3,14.
  [6]胡学智.“酵素”和酶的辨异——论酶和“酵素”制品的保健功能[J].工业微生物,2016,46(2):60-68.
  [7]崔允漷,雷浩.教-学-评一致性三因素理论模型的建构[J].华东师范大学学报(教育科学版),2015,33(4):15-22.
  [8]董冬,刘飞.走向学科核心素养的学习评价:问题与建议[J].教育导刊,2017(5):64-69.
  [9]核心素养研究课题组.中国学生发展核心素养.中国教育学刊,2016(10):1.
  (作者单位:广州市培英中学)
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