核心素养导向下的生物概念学习进阶教学研究——以“细胞核的结构和功能”为例

叶舒婷

（福建省南平第一中学 福建南平 353000）

《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》中强调课堂教学要围绕学科思想，构建核心概念，发展学生的生物学核心素养。核心概念是在许多重要概念的基础上概括出来的，能够揭示生物学科的核心内容，是学科骨架的基本组成。核心概念教学中要注重促进学生构建重要概念，进而形成核心概念，发展学生的生物学学科核心素养。

生物学课程不仅要让学生获得基础的生物学知识，还要发展其在科学研究过程中解决问题的能力，主动参与学习，发展科学思维。而“学习进阶”是指学生在某个时间段内学习研究某一个主题时，其思维方式能够依次进阶、逐级深化。以“最近发展区理论”为基础的学习进阶理论要求教师基于学生的认知发展和思维模式，在设计教学时为学生学习重要概念提供科学系统的学习方法，确定教学主线和与学生学习目标后，按照学习进阶的一般教学途径，促进重要概念逐步深入形成、依次进阶。下面以人教版必修一第三章第一节“细胞核的结构和功能”为例，进行概念进阶教学研究。

1 确定教学框架与目标

1.1 构建概念教学框架

“结构与功能观”是生物学科核心素养中“生命观念”的重要组成之一，“细胞核的结构和功能”一节有助于学生理解结构与功能相适应，深化生命观念，进一步认识到生命活动的规律，认识生物界的统一性和复杂性。学生在学习本节课之前，已经了解了组成细胞的分子以及细胞的基本结构。这节课的关键是学生能够“阐明遗传信息主要储存在细胞核中”，从结构与功能相适应的视角，再进一步构建“细胞各部分结构既分工又合作，共同执行细胞的各项生命活动”这一重要概念。教师引导学生在已有的前概念和关联概念之间建立联系，可构建较系统的概念框架。本节课概念的关键词是细胞核的“功能”和“结构”。教师要引导学生围绕这两个关键词，依据结构与功能相适应的特点，依次在零散的知识间建立联系，充实概念的具体内容，进而构建概念框架图（图1）。

图1 “细胞核的结构和功能”概念框架图

1.2 设定学生发展层级学习表现

进行概念进阶学习时，在不同的学习阶段，学生应达到不同的发展水平。教师依据科学概念理解发展的层级模型，确定本节课中学生在经验、映射、关联、系统和整合5个发展层级的学习表现（表1）。经验层级是学生的前概念层级，是基于已有知识和生活经验得到的；映射层级是学生能够依据相关生物学事实作出初步解释；关联层级是学生能够在已有解释上进行发散思考，提出关联性知识的具体特征；系统层级是学生能够从系统层面找出不同知识点关联性，构建不同知识点的共性网络；整合层级是本节课最终要达到的学习状态，也就是学生能够对细胞核的功能进行较全面的阐述，认识到生物界的统一性、多样性，深化生命观念。

表1 发展层级的学习表现

2 分析学情，创设情境

教师要重视教学内容在不同学段的相同主题的知识衔接，定位学生的学习起点，创设真实的任务情境，关注学生在学习进阶阶段中的学习表现，促进重要概念的递进形成。学生在学习“细胞核的结构和功能”之前就已经具有一定的知识基础，了解了克隆是通过细胞核移植实现的，而细胞核控制细胞的生命活动。教师要充分利用学生对多利羊克隆的已有概念，引入更贴近生活的真实情境如“世界上首例体细胞克隆猴的诞生”。克隆猴“中中”和“华华”的诞生标志着中国的克隆技术走在了世界最前列！该情境不仅能够衔接学生的前概念，使已有概念与新概念之间建立联系，促进概念的同化，还能激发学生的民族自豪感，同时激发学生的学习兴趣。

3 问题导向，建构概念

生物学学科核心素养导向下的关键能力是指高中生在学习探索问题情境或与生物学相关的生活实践中，能够正确地认识问题、分析和解决问题的相关能力。教师要多以问题情境为载体，引导学生在任务情境中解决问题，从而获得关键能力的提升。本节课以“世界上首例体细胞克隆猴的诞生”作为情境导入，以“为什么克隆出来的个体与提供细胞核的个体性状相同？”这一问题为主线，围绕这一主线设计问题链开展进阶教学（图2）。首先，教师从学生的经验入手，引导学生分析克隆的技术基础以及克隆个体的性状特点，引出学生对细胞核的功能的探究。学生思考问题②、③、④，总结得出细胞核可以控制细胞的遗传；通过问题⑤和问题⑥，总结得出细胞核控制细胞的代谢；并以这些生物学事实作为基础，总结出细胞核的功能——细胞核控制着细胞的代谢和遗传。这样，学生能对克隆的技术基础以及克隆个体的性状特点作出初步的解释。

图2 问题链与概念进阶的对应关系

在学生了解了细胞核的功能之后，教师继续提出问题⑧，进一步对细胞核能控制细胞的代谢和遗传作出解释，即说明细胞核结构的具体特征：DNA是遗传信息的载体，与蛋白质结合形成染色质（染色体）存在于细胞核中。在细胞分裂时，染色质和染色体相互转化，保证了遗传信息在亲子代间传递的稳定性。进而，学生总结出细胞核是遗传信息库，并且将细胞核的结构和功能系统地联系起来，对细胞核的功能作出较全面的阐述。

在整个教学过程中，学生通过回答问题链，从而达到不同层级的学习表现，逐步完成概念的进阶理解。教师创设真实情境“世界上首例体细胞克隆猴的诞生”，以主线问题“为什么克隆出来的个体与提供细胞核的个体性状相同？”贯穿整节课，引导学生学习进阶最终能够完整回答主线问题。在经验层级中，真实情境可以联系生活实际，唤起学生的前概念，学生依据经验说出细胞核移植技术是克隆的基础，并且引发对细胞核功能的思考；在映射层级中，通过探究四个实验回答问题，总结出细胞核的功能是控制细胞的代谢和遗传，能对主线问题进行初步解释；在关联层级中，思考细胞核能控制细胞的代谢和遗传的原因，将功能与结构相关联，阅读教材说出细胞核的具体结构特征；在系统层级中，将细胞核的结构与功能有机结合，对细胞核的功能作出较全面的阐述，构建出本节课概念“阐明遗传信息主要储存在细胞核中”；在整合层级中，能利用本节课概念对主线问题作出较完整的解释，同时说明克隆个体性状受细胞核的调控，而细胞各部分结构既分工又合作，共同执行细胞的各项生命活动。学生在解决问题中依次进阶，逐步构建重要概念，进一步提高对结构与功能相适应的理解，深化生命观念。

4 多元评价，诊断反馈

教师依据学习进阶理论，构建学习概念框架、确定发展层级学习表现、设计学习进阶教学过程之后，还应对学生的学习进阶情况作出反馈。本节课学习反馈主要包括两个方面：①教师根据学生在课堂上对问题链的回答情况，及时调整。教师要引导学生一步步回答关联性问题，观察学生回答的情况是否符合学生的层级表现，但课堂教学也并非是按部就班一成不变，还应关注课堂的生成性，对学生的课堂学习及时作出适当的调整。②教师根据学生所画的概念图的情况，查缺补漏。课后，可安排学生根据本节课知识画出概念图，不仅可以根据学生绘制的概念图来判断学生是否能抓住关键词，是否理解本节课的重要概念，还能将零散的的知识有机地整合在一起，直观地展示概念间的交织关系，有利于学生形成核心概念，避免文字记忆出现混乱。