例析“学习环”教学模式在发展学生生物学学科核心素养中的应用

马建兴

摘 要 采用案例分析的方式，探讨如何合理运用“学习环”教学模式发展学生的生物学学科核心素养，以试图寻找到适合当下高中生物学课堂教学变革的路径与方式，最终达成促进学生核心素养形成与发展的愿景。

关键词 “学习环”教学模式核心素养生物学学科核心素养概念教学教学策略

1 “学习环”教学模式

“学习环”教学模式最初源自于皮亚杰的认知发展理论。学习环由最初的3个阶段发展到现今的5个阶段（图1），其基本观念、主要环节及教学策略基本保持不变。即，首先通过创设情境、活动或动手做来引起学习者的学习兴趣;然后，引导学习者自主建构、解释所习得的新概念，教师同时引进新的名词或作概念辨析，促进概念转变;接着，让学生运用所学概念解决复杂情境中的真实问题，教师利用形成性评价来评估学生的学习成效。

在中学生物学课程实施中，教师应坚持“核心素养为宗旨，内容聚焦大概念，教学过程重实践，学业评价促发展”的理念引领，运用“学习环”教学模式优化教与学的活动设计，引导学生开展深度学习，以发展学生的生物学学科核心素养。

2 促进概念转变：优化问题情境创设，搭建探究学习支架

学生基于以往的学习和生活所形成的前概念具有个体差异性和稳定性。前概念并不都是错误的，但往往是零碎的，缺少连贯性和完整性。因此，教师在教学前要充分了解学生的前概念，通过“引入”创设特定的情境让学生产生认知冲突，再通过“探究”帮助学生丰富概念，实现概念转变或者重建概念。在实际教学过程中，只注重科学探究过程而忽视引导学生形成科学概念的现象比较普遍。“学习环”教学模式能够较好地帮助学生建构科学概念。如，在“人类遗传病”部分内容的教学中，可以采取如下策略，促进概念转变。

2.1 教学活动设计（片段）

教师借助PPT，以视频结合解说的形式，呈现一组关于家族性疾病、人类遗传病和先天性疾病的典型病例及介绍，并引导学生讨论以下问题：①家族性疾病都属于人类遗传病吗？②先天性疾病都属于人类遗传病吗？③人类遗传病都是先天性疾病和家族性遗传病吗？学生结合问题，观看视频，听取讲解，积极思考，分组讨论，通过判断、论证，能正确说出家族性疾病、先天性疾病和遗传病的联系与区别。例如，因饮食缺碘导致的家族性呆小症，是家族性疾病，但不是遗传病;某些因生殖细胞产生过程中的基因突变、基因重组和染色体变异，亲代正常而在子代才表现或出现的病征属于遗传病;某些因怀孕期间饮食或病菌感染导致的新生儿疾病属于先天性疾病，但不属于遗传病;有些遗传病可能在一定年龄阶段才发病。然后，在教师的引导下，学生归纳事实，提炼属性，在修正前概念的基础上，建构“人类遗传病”的科学概念。即，通常是由遗传物质改变（基因突变、基因重组、染色体变异）所导致的疾病，通常分为3类单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病。

设计意图：学习遗传病的主要价值在于认识遗传病的发病机理、遗传方式及防治办法。所以，教师帮助学生明晰遗传病的概念内涵尤为重要。教师引导学生判断辨析实例，进一步帮助学生认识前概念的不足与漏洞，进而建构科学概念，发展学生的批判性思维能力。

2.2 发展学科核心素养分析

“遗传信息控制生物性状，并代代相传”是本模块的大概念之一，而“人类遗传病”为该大概念的显性表达提供了事实支撑，并丰富了大概念的内涵。本案例中，教师在充分了解学生“人类遗传病”前概念的基础上，利用图文、视频等信息创设具有强烈冲突的问题情境，搭建学习支架，引导学生辨析“人类遗传病”“家族性疾病”“先天性疾病”的关系，凸显“人类遗传病”的本质——遗传病通常是由遗传物质改变引起的疾病。概念建构源于学生对前概念的不满，教师运用正例、反例和特例，帮助学生不断修正前概念形成科学概念。探究、解释的过程有助于学生认识人类疾病成因的复杂性，有利于顯性化表达生命观念;还有助于学生形成与发展归纳与概括、模型与建模、批判性思维等科学思维能力;还可促进提升关注健康、关爱生命的社会责任意识。

3 发展科学思维：探究实践获取事实，归纳提炼建构概念

科学思维是一种能力，发展学生的科学思维能力是中学生物学教学的重要目标之一。科学思维是指形成并运用于科学认识活动、对感性认识材料进行加工处理的方式与途径的理论体系。《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称《标准》）中明确指出：科学思维是指“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、创造性思维等方法，探讨、阐释生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题”。如，在“降低化学反应活化能的酶”内容的教学中，可以采取如下策略，发展学生的科学思维能力。

3.1 教学活动设计（片段）

教师借助实物向学生介绍实验室中H2O2的保存方法和条件，指导学生以小组为单位，利用现有的实验器材完成“温度对H2O2分解速率的影响”实验。学生结合教材内容，展开讨论，设计实验方案并实践。

学生在教师指导下，继续以小组为单位，利用新鲜肝脏研磨液、Fe3+、注射器、气球等实验器材，自行设计“比较不同催化剂对H2O2分解速率的影响”实验方案，并根据实验方案进行“气球实验”，结合气球胀大的速率，得出结论：H2O2酶催化H2O2分解的效率比Fe3+更高。

教师引导性提问：由于受到气球材质、肉眼观察的准确性等多种因素的制约，气球体积的变化以及最后的大小并不能准确反应出过氧化氢分解的速率。那么，怎样才能定量地分析O2产生和H2O2分解的速率呢？并适时呈现O2传感器，介绍其工作机理和使用方法。学生立刻领悟可以利用O2传感器来优化本实验中数据的采集，进而让研究从定性走向定量，继续以小组为单位进行实验。在实验过程中，将O2产生的速率以坐标曲线的形式呈现出来，并与上述“气球实验”中的O2产生的总量进行对比。最后发现：两个实验产生的O2总量相等，表明了“酶是一种活细胞产生的催化剂，与其他催化剂一样，提高了反应的速率而不改变反应的平衡”。

5 结语

学科核心素养是核心素养的课程化与具体化，是联系核心素养与课堂教学间的纽带，是学科育人价值的集中体现，对教学内容、教学方法、教学策略和评价方式均提出了新的要求和期待。实践证明，合理运用“学习环”教学模式——精心选择“引入”情境，恰当开展“探究”“解释”“精致”等活动，合理“评价”，是能达成发展学生生物学学科核心素养的课程目标的。

但是，“学习环”教学模式不可能适用于生物学课程的所有内容，也没有哪一种教学模式可以一劳永逸地解决所有的学科教学问题。要促进学生生物学学科核心素养全面、持续提升，教师需以课程理念为引领，合理运用“学习环”教学模式的各个环节，并根据学习内容，合理选择多种学习策略，引导学生开展深度学习，以真正达成发展学生学科核心素养的课程愿景。

参考文献：

[1]林芸，张军朋.“5E学习环”在物理教学中的应用[J].中学物理教学参考，2010，（9）：29-30.

[2]代鸣，姚宝骏.5E学习环教学模式在生物学教学中的运用[J].生物学教学，2008，（7）：18-19.

[3]钟圣校.科學教育研究[M].台北：师大书苑有限公司，1990， 5-23.

[4]谭帮换，胡绪.试论探究教学的“学习环”模式[J].教育与教学研究，2011，25，（7）：38-40.

[5]王健，李秀菊.5E教学模式的内涵及其对我国理科教育的启示[J].生物学通报，2012，（3）：39-41.

[6]刘欣颜，麦纪青，刘恩山.运用SE教学模式发展学生的核心素养[J].教育导刊，2017，（6）：48-53.

[7]袁维新.论基于概念重建的教学模式与策略[J].课程·教材·教法，2007，（11）：15-19，8.

[8]陶杨娟.5E教学模式应用于高中生物核心概念的教学——以“DNA复制”为例[J].中学生物学，2017，（12）：27-30.

[9][美]杜威著，王承绪译.民主主义与教育[M].北京：人民教育出版社，1990：1，8，70-72.

[10]谭永平.生物学学科核心素养：内涵、外延与整体性[J].课程·教材·教法，2018，（8）.86-91.

[11]中华人民共和国教育部制订.普通高中生物学课程标准（2017年版）[s].北京：人民教育出版社，2018：4.

[12]李连杰，齐永平.指向核心素养的生物教学[J].基础教育课程，2017，（1）：78-80.

[13]张颖之.美国科学教育改革的前沿图景——透视美国K-12科学教育的新框架[J].比较教育研究，2012，（3）：72-76.

[14]National Academic of Engineering. Grand Challenges forEngineering [EB/OL]. http： //"-ww.engineering challenges.org/cms/8996.aspx， 2013-04-02.

[15]王威，刘恩…，李倩.将跨学科概念融入高中生物学课程初探[J].生物学通报，2012，（8）：29-33.