基于高中生物学核心素养的教学实践探索

北京市昌平区第一中学 周有祥

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、必备品格和关键能力。高中生物学课程是以提高学生生物学学科核心素养为宗旨的学科课程，是树立社会主义核心价值观、落实立德树人根本任务的重要载体。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。这四个部分之间是立体的、相互通融的整体（如图1）。

图1 生物学核心素养的各部分之间关系

简而言之，生命观念是反映了生物学学科核心素养的特质，观念的形成以概念的构建为基础，科学思维是构建概念形成观念的工具，科学探究则是构建概念形成观念的途径，社会责任集中反映了人在社会生活中的综合素养水平，离不开另外三者的支撑。这四个方面共同体现生物学学科的育人价值。

那么，如何在日常的高中生物学教育教学活动中坚持生物学核心素养导向，实现学科育人价值呢？

一、坚持课堂教学改革

课堂，始终是学科育人的主阵地。基于学科核心素养的要求，教师应从教学设计、师生双边关系以及学习过程组织等方面不断改进，力求关注学生的实际获得，发展其生物学核心素养。

（一）基于核心素养指向，优化教学设计

肯普（J.E.Kemp）认为，教学设计是运用系统方法分析研究教学过程中相互联系的各部分的问题和需求。在连续模式中确立解决它们的方法步骤，然后评价教学成果的系统计划过程。通常，它包括教学目标、学习者特征、教学策略和教学评价四个基本要素。以下主要从教学目标与教学策略两个方面进行论述。

1.核心素养指向的教学目标

核心素养的主体是学生，因此，在核心素养维度下的教学目标实际也是学习者的学习目标。在目标的确定中，教师需要依据课程标准、结合学情、利用教材，把学生学习后能达成的目标指向作为教学过程中策略设计的立足点，把不同核心素养维度下的目标达成途径和标准指向进行融合。比如，“细胞骨架与内膜系统”的教学目标的具体描述如下：

①通过观察变形虫的运动，能用结构与功能相适应的观点，说明细胞各部分结构之间相互联系、协调一致，共同执行细胞的各项生命活动。（生命观念）

②通过制作真核细胞亚显微结构模型，体验模型建构的具体过程，阐明细胞是一个有机的统一整体，是生命活动的基本单位。（科学思维）

③通过学习硅肺病等与细胞内膜系统损伤有关疾病的病因及其预防知识，能更加关注健康、关爱生命。（社会责任）

但应当注意，第一，每一节课不一定能兼顾各方面的核心素养；第二，各目标之间相互也有交叉，每个目标中可能还含有对其他核心素养的要求。总之，核心素养几个要素的协调发展是学生品格和认识问题、解决问题能力的具体表现，是制订教学目标的出发点和课堂教学活动实施的落脚点。

2.创设真实的情境，解决实际的问题

在教学设计中，教师应当广泛收集、精心准备，提供相关的图文信息资料、数据，或呈现生物的标本、模型、生活环境的图片或影像资料，或从学生的生活经验、经历中提出探究性的实际问题，或从社会关注的与生物学有关的热点问题切入。这样事关生产生活实践的真实情境的真问题，才能更好地彰显学科价值，促进学生投身于学习活动中。例如，“细胞骨架与内膜系统”这一节课的教学就从“野外采集并观察淡水生态系统中的浮游生物”作为学习的开端。

3.逆向设计学生的学习活动

教师要避开“聚焦活动的教学”和“聚焦灌输的教学”两大误区。首先关注预期目标，然后产生适合的教学行为。要“以终为始”，从学习结果开始逆向思考教学行为。教师在确定教学目标后，应当思考这样几个问题：什么方式（指标）可以用于证明学习目标是否达成或达成程度？达到这些目标的证据有哪些？教与学所指向的、构成评估的表现行为是什么样的？以此设计学生活动和基于活动过程的观测指标（如图2）。例如，“核酸分子的结构”这节课就以目标为始，在“模型建构的过程中，学生结合科学史，不断发现问题、分析问题和解决问题，从而培养科学思维”。

图2 逆向教学设计三阶段

这样的活动设计，使预期目标、关键表现以及教与学体验之间产生更大的一致性，从而使学生有更好的表现。这也正是教学中学生学习活动设计的目的所在。

（二）确保学生的主体地位，促进学习方式的改变

核心素养导向下的教学活动，应当更加强调学生的主体地位，让学习真实有效地发生。让师生活动能协调高效。

1.设计挑战性任务驱动与核心问题引领

所谓挑战性的学习任务，实际是教师设计一份学习蓝本，学生据此展开学习活动，以达成预期的教学目标。毫无疑问，挑战性的学习任务有激励性和挑战性，能在学生那里形成内在的驱动力，因此需要从目标和学生实际出发设计那种有难度但能够得着的任务，在实施过程中辅以教师适度适时的核心问题引领，学生能通过自己或者小组的努力完成。让绝大多数学生能有成功的体验，还要预留进一步探究的空间。

例如，在“DNA是主要遗传物质的探索”一节课的教学中，教师在“体内转化”实验中设计了让学生“补充完整的对照实验”任务。教师首先介绍格里菲斯实验——将加热杀死的S型菌与R型活菌注射入小鼠体内，小鼠死亡，而且从死亡小鼠体内分离出S型活菌。提出核心问题：你认为小鼠死亡的原因是什么？（哪种菌造成了小鼠的死亡？）欲证明你的想法，还需要补充哪些实验？

由于有了对照实验设计的能力基础，再加上教师提出的问题引领，学生提出多种假设：①加热杀死的S型菌造成了小鼠的死亡；②R型活菌造成了小鼠的死亡；③S型活菌造成了小鼠的死亡。并提出对应的补充实验：①给小鼠注射加热杀死的S型菌；②给小鼠注射R型活菌；③给小鼠注射S型活菌。

这样的任务驱动，避免了教师对事实（科学史实）的单纯告知和学生的机械识记，有效地促进了学习方式的改变。

2.发挥教师组织、引导与合作的作用

核心素养视角下，正确定位教师的作用显得非常重要。信息化时代的教师，不再是纯粹的知识独享者，也不是知识的“贩卖者”或者“搜索引擎”。学生的学习活动，教师是最直接的设计者和组织者。在活动开展过程中，教师起着重要的引导和启迪作用，例如，在“核酸分子的结构”的这节课中，教师对建模过程的不断引导使得科学思维过程不断走向深入。而在教师深入学生个人或小组自主学习中的时候，教师又是一个可以信赖的合作者，能给同伴提出质疑和建议。

正确定位教师在课堂教学中的地位与作用，实际上也是从另一个方面保障学生的主体地位。

3.协调教与学的心理逻辑

什么是学习的本质？一直是一个非常难以回答的问题。简单来说，“当现实的结果和原来持有的概念一致时，学习过程发生了；当现实的实验结果和原有的观念不一致时，脑中会发生抑制这些信息被接受的过程。”

教师的教学设计往往非常追求完美，逻辑严密，过渡自然。但经常出现学生的学习认知并不能与设计的逻辑合拍，课堂教学过于发散甚至迟滞不前。这很大程度上就源于我们对学生学习逻辑的认知不够。因此，核心素养视域下的学情分析需要教师从学生的知识、能力、素养角度进行充分的把握，既要明确学生的已有，还要关注已有基础的“最近发展区”及个性差异，从而设计出“知行合一”的学习方案。

在课堂实施过程中，教师要特别关注课堂“生成”，及时反馈。例如，在“核酸分子的结构”这节课的“教学反思”中，教师已经关注到，模型建构的过程环节较多，学生生成问题较多，课堂教学中要注意节奏的把控，需要课前精选基本材料（包括有可能需要补充的信息），确保教学时效。

（三）强调概念建构过程，培养科学思维

高中生物学课程的必修课程和选择性必修课程都是围绕着几个大概念展开的，内容要求基于大概念描述了具有学科逻辑、符合高中生认知特点的重要概念，形成了课程的内容框架。在教学中，教师围绕着生物学大概念组织并开展教学活动，能有效地提高教学效率，有助于学生对知识的深入理解和迁移应用，有助于发展学生的生命观念，培养科学思维。

1.让学生有机会亲历事实获取的过程

根据概念形成的一般性规律，需要学生从诸多的事实中，作出结论，进而形成概念（如图3）。

图3 概念建构的一般过程

事实（实例）的来源可以是某些自然现象、他人的研究成果或者学生的实验结果。教师要努力让学生有机会亲历获取事实的机会，加大实验教学力度，加大科学研究资料的供给，避免事实性知识的简单告知和机械输出。例如，在“DNA是主要遗传物质的探索”的教学中，教师逐步提供科学史料作为学习资源，培养学生获取信息的能力，也有利于核心素养的落实。

值得注意的是，实验教学是某些生物学概念建构的必要过程，既不能简化为基本操作，也不能与概念本身割裂，更不能用讲解替代。

2.引导学生基于事实作出结论

如何基于事实作出结论，这就涉及科学思维过程。归纳推理、演绎推理、完全归纳和不完全归纳等都是经常采用的方法。同样，在科学探究活动中，学生对生物学实验结果进行交流与讨论，需要从变量之间关系进行解读并作出结论，引导学生把自变量的变化与因变量的变化相关联，以事实为基础，分析讨论，最终作出正确的结论。

3.由结论到概念，实现思维进阶

建构概念，就是要重视概念在学生头脑中的形成过程，以事实例证为支持，运用科学方法进行抽象和概括，训练学生的思维能力，最终获得清晰完整概念的过程。学生追求概念的建构和迁移应用过程，既能强化概念本身，更能实现思维进阶。例如，在“细胞骨架与内膜系统”的教学中，教师通过引导学生逐步构建概念并实现迁移应用强化，从而达到了良好的育人效果。

（四）基于单元视角，促进结构化认知

所谓单元指的是学习单元，而不是简单的知识单元。主要以学生的自主学习为中心，基于学生的学科素养，涵盖了主题、目标、任务、活动、评价及知识、能力、素养的诸多方面。从而使学生可以系统、完整地实现深度学习，实现结构化认知，如“遗传信息的传递规律”（图4）。

图4 “遗传信息的传递规律”的结构化认知

1.拟定单元主题与目标

教师可以基于课程方案、课程标准、教材、学习需求（学情）划分单元；可以利用教材原有单元主题，即所谓自然单元，如“遗传信息的传递规律”；也可以是有一定综合跨度的重组单元，如“生命的延续”“实现水稻高产”等。

在单元学习目标的确定与表述中，教师基于课程标准要求，突出学生的主体地位，还要指明行为条件和行为标准，如“遗传信息的传递规律”的教学目标：

①在理解分离定律和自由组合定律的基础上，形成结构与功能观、整体与局部观等生命观念，能解释生活中常见的遗传现象并预测子代的遗传性状。

②基于孟德尔遗传实验现象，能运用假说、演绎等科学思维方法，构建“遗传信息传递规律”的数学模型，阐释基因遗传定律的本质。

③针对分离定律的实质，通过模拟、实验等科学探究过程，阐明基因在性状代代相传过程中的作用。

④关注遗传学发展，能运用基因的遗传定律及伴性遗传理论对现实生活中的遗传学问题进行分析并提出建议。

教师可以基于单元整体目标要求再具体细化到课时目标，以达成结构化、整体化认知的初衷。

2.推敲单元核心问题和学习任务活动

教师可以在单元学习中找出需要解决的“核心问题”，设置“大任务”统领学习，“子任务”驱动学习活动的实施。任务是对问题的呼应，学习活动过程就是带着问题实施任务的过程，反映的是实现学习目标的单元学习过程。每个单元的学习都是由一组彼此关联的、结构化的、有逻辑的系列学习活动（任务）所构成，如“遗传信息的传递规律”单元（表1）。

表1 “遗传信息的传递规律”单元主题、核心问题、任务与活动设计

3.设置持续性单元学习评价

评价不仅能及时反馈教与学的成败得失，而且能增强学生的自我效能感。所谓持续性学习评价就是要贯穿学习始终，包括课前、课中和课后的评价活动。是教师根据单元学习目标，在学习过程中，通过师生对话、课堂观察、日常作业等多种方式，对学生在完成学习任务中的表现及学科核心素养达成情况等方面进行针对性的分析、诊断与改进的过程。通过持续性评价发挥诊断和改进教学内容与进度，调节与改进教学策略，以及促进学生自我反思改进与不断发展等方面的作用。所以，教师在实施日常单元教学的过程中，需要精心设计学习任务单，以利于持续性的学习评价。

二、优化作业与命题

当下的作业与训练，普遍存在着届与届、人与人之间的同质化，缺少新课标、新教材、新高考引领下的作业与命题研究。基于此，教师在作业优化设计、试题研究等方面需要付出更多的努力。

（一）基于学业水平要求

“学业评价促发展”是生物学课程理念之一，所以教师必须重视以评价促进学生的学习与发展，重视评价的诊断作用、激励作用和促进作用。致力于创建一个主体多元、方法多样、既关注学业成就又重视个体进步和多方面发展的生物学课程评价体系。在评价中关注学生的个体差异和发展需求，帮助学生认识自我、建立自信，改进学习方式，促进生物学学科核心素养的形成。

教师应根据课程标准中“学科核心素养水平划分”四个维度的四个水平层级组织选择作业，从作业形式、作业量、作业与实际生活的联系以及作业持续时间等维度改进与创新。

在试题命制过程中，应以课程标准中的内容要求、学业质量标准为依据，指向生物学学科核心素养的发展水平。试题素材应贴近学生生活实际，以真实问题情境组织命题，应注重考查学生综合运用所学的知识和技能解决问题的能力。试题的表述和指向要明确、清晰、直接，确保题目的公平性、科学性和规范性，要能区分出不同素养水平的学生。从不同测试目的（阶段性诊断、学业水平合格性考试、学业水平等级考试等）命题组卷。

（二）命题的价值取向

基于新高考改革目标，未来高考将会呈现一系列的变化，即在教育功能上，实现了高考由单纯的考试评价向立德树人重要载体和素质教育关键环节的转变；在评价理念上，实现了高考由传统的“知识立意”“能力立意”评价向“价值引领、素养导向、能力为重、知识为基”综合评价的转变；在评价模式上，实现了高考从主要基于“考查内容”的一维评价模式向“考查内容、考查要求、考查载体”三位一体评价模式的转变。

我们需要研究核心素养导向下的考试，要基于课程标准的学业水平要求和中国高考评价体系的“一核四层四翼”做一些试题解读和原创命题尝试。

比如，利用农杆菌转化法，可以将目的基因整合到受体的染色体DNA上，这样为转基因性状的稳定遗传奠定了基础。但是，由于此过程中存在着很多不确定的因素，因此，会体现出转基因植物的不同遗传特点。基于这些生物学事实和证据运用归纳和概括、演绎与推理、模型与建模、创造性思维等方法，对培养学生的科学思维，提高学科的综合素养具有非常重要的意义。这样的命题与学习过程，无疑是非常具有时代价值的。

三、丰富生物学课程建设

课程标准指出“为充分满足学生兴趣、升学需要和职业发展的需求，学校应该合理开设选择性必修和选修课程。选择性必修课程是为满足学生兴趣、升学要求和进一步提高部分学生生物学学科核心素养水平而设置的。地方和学校可依据学生的特点，以及高中课程的整体规划，灵活安排开课的学段、开设的方式以及学时，并对学生开展选学指导。”这个要求，落实在实际的教育教学过程中，教师需要充分发挥自身优势，积极践行。

（一）兴趣小组和社团

围绕生命科学的发展，教师可以基于生命科学小课题研究、生物学创新实验、社会性科学议题（SSI）、项目式学习、科技微电影等成立兴趣小组或者生命科学社团。扩大学生认知，发展学生的生物学素养。

（二）选修课程

选修课程旨在帮助学生更好地生活、就业，以及满足一部分学生选择从事科学研究的需求。课程标准中基于“现实生活应用”提出了“健康生活”“急救措施”“传染病与防控”“社会热点中的生物学问题”“动物福利”“外来生物入侵与防控”以及“地方特色动植物研究”等七个模块开设建议；基于“职业规划前瞻”提出了“生物制药”“海洋生物学”“食品安全与检疫”“职业病与防控”“园艺与景观生态学”“环境友好与经济作物”“生物资源开发与利用”“本地受胁物种保护”等八个模块开设建议；基于“学业发展基础”提出了“细胞与分子生物学”“生物信息学与人类基因组”“神经系统与疾病”“干细胞与应用”“植物组织培养”“生态安全”“校园动植物分类”等七个模块开设建议。

作为教师可以从自身特长出发，选择相关方向，开发开设选修课程。教师有责任扩大生命科学教育范畴，营造更好的学习氛围，发展学生核心素养。

当然，作为一线教师，更应该紧紧抓住实践研究的优势，为充分发挥生物学育人价值和培养学生生物学核心素养作出更多探索。