知识结构 关键能力 价值观念——生物学复习教学的思考和建议

安徽 吴志强 周 健

“一核四层四翼”是《中国高考评价体系》(以下简称《评价体系》)提出的试题命制的理论基础。近年来，教育部关于做好普通高校招生工作的通知始终强调高考命题要优化试题情境，坚持育人导向，倡导试题优化呈现方式，引导减少死记硬背和“机械刷题”现象。生物学在高考命题中，从测量要素、任务情境和学生表现方面都有具体内涵和任务体现，从而考核学生在特定的任务情境中能否做到识别或解释生物学现象背后的原理等具体表现。因此，在生物学复习备考过程中，师生应该紧跟政策和《评价体系》要求，在知识结构的构建、关键能力的养成和价值观念的体现上多下工夫和心思。

一、复习教学聚焦知识结构的构建

知识结构是在某一学科或多学科教学中逐步积累形成的，教师或学生对学科课程内容进行有效、合理的整合。生物学知识结构包括生物学学科研究对象、问题、方法和思维方式等学科特征，涵盖学科知识动态发展与演化趋势和静态知识体系。良好的知识结构提炼了生物学学科视角，指向生物学学科本质，是学生形成学科知识体系的重要抓手。因此，在生物学复习中，不能简单地将学科基础知识堆砌，教师需要合理设计和教学引导，努力达成《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》(以下简称《课程标准》)要求的知识结构体系，将生物学基础知识按照一定思维发展方式形成体系。

图1

例如，在复习酶的相关知识时，教师可以通过构建知识图谱来展示、解读和揭示学科知识结构的关键。主要从酶的来源、本质、作用、保存、变性、水解、活性及相关实验的设计等方面构建知识体系(图2)。这种体系在复习中不是一蹴而就的，也不仅仅反映事物的表象，需要教师耐心“滴灌”，揭示出图形背后的知识结构。这种体系的优势在于将与知识点相关的内容全部梳理在一起，构成具有直观性、层级性、纲领性和条理性的体系图。这样方便学生在复习中对知识进行归纳与整理，应用中能快速地检索和提取，方便知识的内化和问题的解决。

图2

【例1】乳酸脱氢酶是由两种肽链以任意比例构成的四聚体(四条肽链)。其广泛存在于人体组织中，属于一类NAD依赖性激酶，能催化丙酮酸和NADH生成乳酸和NAD+。下列说法正确的是 ( )

A.该类酶也广泛存在于酵母菌等单细胞生物中

B.不同类型乳酸脱氢酶可催化同一种反应，这与酶的专一性不矛盾

C.丙酮酸在该类酶的催化下转化成乳酸，同时会生成少量ATP

D.该类酶四聚体肽链的组合类型有3种，高温可破坏肽键从而影响其活性

【答案】B

【解析】此题是对学生知识体系的全面考查。高考命题选择的试题情境需要体现公平性。学生需要在情境下综合分析、深入思考，从而达成对试题设问的解答。乳酸脱氢酶这一物质学生并没有接触过，但是学生通过分析试题中的信息“能催化丙酮酸和NADH生成乳酸和NAD+”，回忆酵母菌不会生成乳酸，最后根据进化与适应观可综合判断出A选项是错误的；丙酮酸在催化作用下转化成乳酸的过程属于无氧呼吸的第二阶段，故这一过程不会生成ATP，C错误；该类酶有四条、两种肽链，以任意比例进行组合可以有3种比例组合，高温一般不会破坏肽键，而是破坏蛋白质空间结构导致其活性受损，D错误；虽然乳酸脱氢酶有多种类型，但是每种酶可以催化一种化学反应，所以其仍具有酶的专一性，B正确。

思维发展理论和系统论都指向知识体系的整体大于各孤立知识点部分的总和。在生物学复习中，针对每一部分的复习内容，需要将该知识点放进学科课程体系中。《课程标准》强调素养为本，需要将教学知识结构有效转化为学生的生物学学科认知结构。因此教师需要培养学生认知思路、科学思维和观念的结构化，根据学生已有的知识基础、认知逻辑和知识的内在逻辑，引导学生思考和重建，最终将知识的结构体系化升华至生物学学科核心素养的体系化。

二、复习教学关注关键能力的培育

关键能力是学科教学中必须培养的能力，其强调“以人为本”的教育理念，彰显学科特有的育人价值和教育目标的转化。生物学的关键能力是学生通过系统的学习后，在迁移与创新、归纳与论证、理解与辨析、综合与分析、操作与探究等方面形成的必须适应未来生活和工作等终生受用的能力。生物学复习以关键能力为任务驱动，涉及生物学学科课程定位和学生认知逻辑的联结关系，旨在促进学生生物学学科核心素养的提升。

关键能力培育的重要平台就是问题情境。教师一方面需要在教学中挖掘素材，借助于生物学独有的术语符号和学科知识，抓住可转化成关键能力的契机；另一方面，在组织生物学复习教学时要遵循学生的实际学情，促进学科“认识思路”和“核心观念”的系统化，促进关键能力的养成。因此，在复习教学中，创设真实的、有价值的情境很有必要，教师可以利用情境问题引导学生思考、讨论、探究等，激发学生学习兴趣和高阶思维层次的学习，帮助学生参与到问题解决的讨论中，促进学生生物学学科关键能力的培养。

例如：全民对环境安全的关注、对健康生活方式的需求日益增强，可以在高三专题复习中设置“癌症与细胞癌变”专题。教师展示结肠癌的发展示意图(图略)，通过7个问题梳理相关知识，并培养学生的关键能力。即①结肠癌的发展示意图中可说明癌细胞最显著的特征是什么？②细胞癌变的机理是什么？③致癌因子有哪些？④肿瘤细胞是如何被清除的？⑤肿瘤细胞是如何“逃避”免疫系统作用的？⑥癌症如何治疗？⑦如何预防癌症？在对这些问题的思考和讨论中，教师要注意引导学生形成认识思路以及明确核心观点。如对第②问的讨论中，针对原癌基因和抑癌基因的作用机理，需要学生用生物学的思维方式观察图示，并分析结肠癌等的生物学原理，从而形成严谨的科学思维(图3)。

图3

又如，探讨细胞癌变的原因时，教师需引导学生从两个方面去思考：一方面，从细胞衰老的角度分析，癌细胞能够无限增殖的原因是什么；另一方面，从细胞凋亡的角度分析，癌细胞能够无限增殖的原因是什么。如此，教师帮助学生对问题进行变式或提出猜想，再去寻找证据证伪或证实。这种证据意识下培养出来的能力，也是一种关键能力。此外，以结肠癌为例，还可以继续探究环境因素、基因表达、遗传因素等对癌变的影响。

关键能力在问题情境中的培养需要注意问题设置的趣味性、层次性和科学性。正如上述癌细胞和细胞癌变的专题，7个问题紧紧围绕结肠癌这一生活情境，且从直观特征到发生机理到深层防护，层次清晰，所有的设问和作答尊重学生的思维水平，利用图示尽量满足思维可视化的需求。

人力资源是公路工程施工管理中最为重要的资源之一，也是关系到施工管理能否顺利进行的关键因素。优化配置人力资源能在一定程度上影响公路工程的施工质量和施工效率。在当前的公路工程施工管理中，人力资源配置始终是个大问题。

三、复习教学重视价值观念的体现

价值观念属于意识形态的一种。高考及高考试题都属于物质形态，但是物质和意识具有不可分割的依赖和影响关系。复习教学的物质形式会直接影响到学生意识形态的形成，即价值观念的形成。《评价体系》指导生物学教学理念，发挥高考指挥棒的作用，回归人才培养的初心和规律。高考生物学试题立意事关教育立场，无不体现教育价值观念的宗旨。在“四层”构建中指明高考立德树人的育人功能和方向引领作用。本着生物学学科特点，可以从科学精神教育、人与自然和谐共处的环保意识、民族荣誉感的思政教育、社会生物学热点话题等方面开展教学。

【例2】目前，我国临床上诊断新型冠状病毒感染疑似患者的常用方法是咽拭子取样检测，其利用了RT-PCR技术。用于核酸检测的RT-PCR试剂盒的部分工作原理如图4所示。回答下列问题：

图4

(1)RT-PCR是将病毒的RNA反转录(RT)和cDNA的聚合酶链式扩增(PCR)相结合的技术。进行RT-PCR过程中，需要加入的酶有__________________________，原料是________________________。

(2)利用RT-PCR试剂盒对新型冠状病毒进行检测时，除借助上述RT-PCR技术外，还需要有特异性探针。该探针能区分该病毒与其他病原体，原因是___________________。

(3)为进一步优化新冠病毒检测策略，我国决定在核酸检测基础上，增加抗原检测作为补充。新冠病毒共含四类结构蛋白，而我国科研机构只将其中的核衣壳蛋白作为检测的抗原，原因可能是_______________________________。

该检测技术关键是生产出能与新冠病毒结合的单克隆抗体，制备单克隆抗体过程使用的细胞工程技术有_______________________________。

(4)与核酸检测相比，抗原检测的优点有______________(答出2点即可)。

【例3】军事科学院军事医学研究院科研团队研制的重组新冠疫苗临床试验过程中，有志愿者表示，注射后身体状况良好，也有志愿者出现发烧症状，免疫系统有了反应，而后体温恢复正常。下列相关叙述正确的是 ( )

A.疫苗接种成功后可以预防所有新冠病毒的感染

B.初次接种重组新冠疫苗时，会刺激一种B细胞分泌多种抗体

C.当机体再次感染新冠病毒时，记忆B细胞的细胞周期会明显缩短

D.接种疫苗后发烧，温度在恢复正常过程中，机体产热量大于散热量

【答案】C

高考命题从知识立意发展到如今注重能力和素质的考查，更多地表明高考在社会发展中必不可少的作用。例2和例3以我国新冠核酸咽拭子取样检测和疫苗接种为情境，提升学生的民族荣誉感，体现了国家体制的荣誉感和归属感。学生个体需要对国家、民族传统文化高度认同与高度赞扬，表现出应有的价值追求。在高三备考复习中，知识的复习或习题的选择与讲评，都需要将民族荣誉和优秀传统文化建立在学生的深层意识中。

高中生物学教学大体可分为新授课、一轮复习、专题复习和最后冲刺等几个阶段(图5)。不同阶段的教学目标和定位是不一样的。比如一轮复习目的在于帮助高三学生将其从知识结构、关键能力和价值观念等方面发展到应有的水平。

因此，高三生物学复习需要充分考虑各阶段学生的需求，既要考虑知识体系的构建，也需要思考在复习过程中关键能力如何能得到有效培养，更需要在生物学复习过程中，不忘立德树人的教育方针和教育灵魂。通过复习教学，从整体上实现生物学科应有、特有的育人价值。