让学科核心素养在真实情境中自然生长——以苏科版初中生物学“生物体的基本结构”一节为例

姚国平

（无锡市蠡园中学 江苏无锡 214072）

情境学习理论认为学习和认知过程在本质上都是具有情境性的。经济合作与发展组织（OECD）在“素养界定与遴选”项目中指出：传统的教学以知识点的掌握为核心，忽视知识学习过程中真实情境的创设和知识应用于真实情境的问题解决能力的培养，不能有效培养学生的核心素养。《普通高中生物学课程标准（2017年版）》强调真实情境的创设，指出生物学学科核心素养是学生在生物学学习过程中逐渐发展起来的，在解决真实情境中的实际问题时表现出来的价值观念、必备品格和关键能力，是学生知识、能力、情感态度价值观的综合体现。情境越真实，就越容易激发学生的主动性，其知识建构能力、高阶思维能力、探究能力及决策能力都能得以持续发展。因此，教师在教学实践中应该选取与学科核心概念密切关联、与学生认知水平高度一致且有利于体现育人价值的真实情境素材，让学生以生物学知识为工具来认识、分析和解决基于真实情境的实际问题，从而发展和评价学生的学科核心素养。核心素养的发展是一个循序渐进的过程，高中阶段的学科核心素养在义务教育阶段也应当有所体现。结合苏科版初中《生物学》七年级下册“生物体的基本结构”一节内容，就教学中如何通过创设科学史料情境、实践探究情境、社会生活情境来发展和评价学生的学科核心素养谈一些看法。

1 创设科学史料情境，绽放学科核心素养之花

生物科学是由事实、概念、原理、定律和理论构成的知识体系，是人们在经历不断探究的过程中发现、积累和发展起来的。即生物科学既包含了静态的结果部分，又包含了探究知识的动态过程。这种“动态过程”勾勒出生物科学的发展历史。学习生物科学史能使学生沿着科学家探索生物世界的道路，理解科学的本质和科学研究的方法，学习科学家献身科学的精神，对提高学生的生物学学科核心素养有重要意义。在生物科学发展的历程中，科学人物、科学成就、历史事件为生物学教学提供了真实、丰富的情境资源。教学中，教师以科学史为载体创设学习情境，能引领学生主动探寻科学发现过程，从中体验科学方法和科学思维的魅力，体悟科学研究的艰辛与乐趣，进而升华科学态度和科学精神。这样，学科核心素养之花便会悄然绽放。

细胞是生物体结构和功能的基本单位。本节内容学习之前，学生对“细胞”这一名词并不陌生，但基本处于“空壳”概念阶段，对于细胞的发现史更是一无所知。课堂上，教师可图文并茂地呈现以下科学史实，以丰富学生的认知背景。

（1）1665年，英国博物学家罗伯特·胡克用自己设计制造的显微镜（放大倍数40～140倍）观察了软木（栎树皮）的薄片首次发现了细胞，并将自己用显微镜观察所得写成《显微图谱》一书。细胞一词即由他命名。

（2）1680年，荷兰显微镜学家、微生物学的开拓者安东尼·列文虎克是观察到活细胞的第一个人，他利用自制的显微镜（构造简单，但能放大50～300倍）清楚地观察到细菌、原生动物、人类精子、鲑鱼红细胞等。

（3）1838年，德国植物学家施莱登发表《植物发生论》，指出“植物是构成细胞的基本单位”；1839年，德国生理学家施莱登发表《关于动植物的结构和生长的一致性的显微研究》，指出“动物和植物都是由细胞构成的”。

学生阅读科学史材料后，思考问题：①在16世纪以前，人们为什么不知道细胞的存在？②科学家借助显微镜，通过对大量动植物材料长期细致的观察和研究，得出了什么样的结论？③了解细胞的发现过程，为你学习生物学带来怎样的启示？

学生分析、交流这三段科学史资料，认识到自然界种类丰富的生命有机体（除病毒外）都是细胞构成的，从细胞水平认识生命的多样性与统一性；同时，还认识到科学与技术之间是紧密相连的，对生命的认知有赖于技术的发展，没有显微镜也就不会有现代的生命科学，从而确立显微镜的研制和发展对科学认识细胞的重要意义。另外，教师引导学生纵观漫长的细胞发现历程，回溯科学家的思维过程和工作方式，认识到“科学知识可能随着研究的深入而改变”“科学工作依赖观察和推论”“科学是创造性的工作”，即受到科学本质观的熏陶。显然，教师引入科学史，有利于学生在真实的情境脉络中进行探索、讨论和获得意义，从而提升生物学学科核心素养。

2 创设实践探究情境，培植学科核心素养之根

人类的文明成果是通过对自然、社会、人与自然关系认识的实践中不断积累得到的，即产生于具体的实践情境。实践也是学生成长与发展的重要基石，具有重要的育人功能。林崇德教授认为，核心素养的培养过程应侧重学生的自主探究和自我体验，更多地依靠自身在实践中的摸索、积累和感悟，是个体认知与元认知建构的过程，是在外界引导下的自我发展、自我超越、自我升华的过程。作为自然科学中的基础学科，义务教育阶段生物学课程是一门探索性和实践性都非常强的学科课程。因此，实践和探究是学生认识生命科学、发展核心素养的根本途径。在教学实践中，教师不能把学生仅仅禁锢在纯粹的“书本世界”之中，需要摒弃“坐而论道”的教学方式，给学生提供更多的机会亲自参与实践，如实验探究、模型制作等课程实践，参观、调查等自然和社会实践，种植、养殖等劳动实践。这样让学生置身于具有真实实践逻辑的境脉中动手和动脑，从而获得真实性体验和经验。由此，真实的情境促进真实的学习，真实的学习促进素养的真实发展。

在本节内容学习中，教师可以创设如下实践探究情境。

（1）观察细胞的结构。临时装片的制作是学生学习生物学必须掌握的技能之一。在实际操作过程中，每一个环节都会对装片的效果产生一定影响，教师不能越殂代疱，讲解太多、太细。对学生在操作中产生的疑惑和出现的问题，教师应该放手让学生通过讨论和交流自己解决。这样有助于培养学生自主、合作、探究的学习能力。除了观察洋葱鳞片叶表皮细胞和人口腔上皮细胞外，教师还应根据实际情况，提供蚕豆叶、洋葱根尖、酵母菌等其他观察材料以制作标本。学生在充分搜集生物学事实的基础上，运用分析与综合、归纳与概括的思维方法，去芜存精、去伪存真，归纳、推理出细胞的基本结构，科学地建构细胞的概念模型，进一步认识到生命都具有一定的结构，发展生命观念。

（2）开展实验探究。①未受精鸟卵的卵黄部位可视作动物细胞。在培养皿中准备一个打开的鸡蛋，将静脉注射器的针头稍稍刺入卵黄膜，缓缓前推注射器活塞，注入空气，可以观察到卵黄膜鼓起来。这层透明的薄膜就是细胞膜。然后，用针头挑破卵黄膜，卵黄就会流散开来。这样，学生能准确感知：细胞膜将生命物质与外界环境分隔开，从而保障了细胞内部环境的相对稳定。②准备甲、乙2组充分吸胀后的玉米种子（每组5粒），甲组种子在烧杯内煮沸一段时间，纵向切开，乙组不作处理，直接纵向切开。然后，将2组种子分别浸没在盛有红墨水的2个培养皿内，3～5 min后用清水漂洗，观察玉米种子剖面的着色情况。比较后发现，甲组种子的胚乳和胚都染上红色，乙组种子只有胚乳部分被染上红色。这说明煮沸后种子的胚细胞已经死亡，其细胞膜失去选择透性，染料分子能够自由进出；新鲜种子的胚细胞是活的，其细胞膜具有选择透性，能控制物质细胞内外物质的进出。上述两个实践活动不仅有利于学生从实证角度理解细胞膜的作用，形成结构与功能相适应的生命观念，还有利于学生探究能力和综合实践能力的提高。

（3）制作细胞模型。教师要求学生课后制作细胞模型，在班内展示、交流。学生制作的模型有平面的、立体的，选择的材料有超轻黏土、种子和泡沫塑料等。学生在交流过程中不仅进一步提高了对细胞这一重要概念的全面认识，还引发出其他更深入的探讨，如对线粒体、叶绿体功能的关联性思考，有利于学生建立物质与能量观。最后，教师组织学生从制作材料的经济性、模型的科学性和艺术性等角度评选最佳作品。建模是手脑并用的实践活动，离不开模型思维。建构的模型以可视化的方式实现知识表征，实现了深度学习。同时，学生在建模过程中体验到了实践的乐趣，培养了实践能力和创新精神。

3 创设社会生活情境，缔结学科核心素养之果

培养学生关键性的核心素养，能让学生将来更好地健康发展、幸福生活，能够使他们成功地融入未来社会，即教育“为未来完满的生活作准备”（斯宾塞语）。学科核心素养是学科育人价值的集中体现，着眼于学生未来生活。教师必须以现实生活为逻辑起点，关照学生的理想生活，建构学生的可能生活，着重考量学生的成长和发展所面临的真实环境及真实需要。生物学课程中的许多内容与社会生活有密切联系，教师以生活中的生物学现象、与生物学有关的社会热点及生物科技成果为背景创设的真实情境，能引导学生从学科本质来审视、解决实际生活问题，从而有效融通生活世界和教育世界。这样既可从中观测学生学科核心素养的发展结果，又能让核心素养的培育得以升华。

（1）教师展示资料，引导学生思考：2013年5月，在西伯利亚Malolyakhovskiy岛出土了43 000年前的猛犸象尸骸，研究人员发现它的肌肉和脂肪组织保存完好。科学家希望克隆、复活猛犸象，最关键的是要从猛犸象身上提取出哪种物质？基于所学细胞核中遗传物质的知识，学生一致认为需要提取出DNA。这说明学生在理解生物学概念的基础上初步形成了生命信息观，并能有效迁移和运用这一生命观念来指导探究生命活动规律、解决实际问题。

（2）新冠疫情期间，学生、家长都做过核酸检测。基于部分学生展示的检测报告，学生结合相关资料的阅读，了解到：遗传物质除了脱氧核糖核酸外，还有核糖核酸。我国科研人员在短时间内完成了新冠病毒的基因组序列分析，并和世界各国分享。核酸的检测原理就是在特定的实验室环境中，以特殊的技术手段检测其中是否存在新冠肺炎的病原体特异核酸序列。教师适当拓展不仅促进学生对现实生活问题的科学再认识，更使学生了解一些前沿的生物技术，对我国科技工作者的贡献由衷地敬佩，从而增强使命感、责任感和民族自豪感。

（3）教师展示某人发布的求助帖：以前在市场上经常看到卖紫苋菜，可是却一直都没买。今晚想试试新菜，就买了一把，洗干净后还泡了一段时间，但一下油锅，炒出来的菜汁都是红色的，连蒜粒都染成紫红色，看起来很恐怖。这个苋菜是不是染色的呢？吃了对人体有害吗？并引导学生用所学的生物学知识作出科学解释。学生根据资料中的信息，回忆相关的生物学知识（细胞膜的功能、细胞内有类似叶绿素的色素），与之建立相关联系，然后合理推理并精准表达。这种科学解释能力是在充分运用科学思维、恰当的生命观念基础上作出的理性回应和判断。这样，核心素养的发展程度在解决真实情境中的实际问题中展露无遗。

生物学学科核心素养是学生在生物学课程学习过程中逐渐发展起来的。基于学科核心素养的情境化设计，实际上就是把提炼出来并符号化的核心素养要素，以某种隐含的方式无痕化地拆解、渗入到真实情境中，让学生在真实的学科问题情境中建构、理解和体悟，从而实现核心素养的真实性发展。真实情境的价值显而易见，但有时会一“境”难求，教师也不必强求。有学者就指出，情境学习理论没有明确地说明在各种复杂的学习环境中有效教学支持的特征，而缺乏有效的教学支持学生将一无所获。