指向生命观念提升的高中生物学“大概念”教学策略研究

赵 娇(江苏省泗洪中学 223900)

高中生物学“大概念”教学具有简洁性和实用性的特点。学生通过对“大概念”探究,对知识会从感性认识上升为理性认识,能更好地理解相关原理和理论,深化对生物学核心概念的理解。

生物学涵盖的理论内容和对象都是生命体或者与生命体相关的物质。生命观念是生物学学习的基本和观念,需要学生围绕着生命进行探究,学会辩证思考和逻辑推理,在思考和推理中了解生命的形成,建构“大概念”体系,在主动加工中提高学科素养,在课程上提高灵活应用知识的能力。

一、培养生命观念的重要作用

学生通过对生物学知识的探究和分析会感受到生命的存在,理解生命的可贵和重要价值。教师要引导学生在生物学探究中感受生命观念,加深对生物学理念的认知。学生通过对“大概念”的探究和分析,会深化对知识的认知,学会主动迁移应用,在实践中实现生命观念的培养,建构生命概念,实现核心素养的落实。

二、“大概念”教学下的高中生物学教学

“大概念”教学是一种教学理念和教学思想,它引导学生通过对高中生物学教学中“大概念”的探究,深化学生对生物学理念的认知,让学生更好地理解生物学知识,完成知识建构。学生通过对“大概念”的梳理,会了解生物学要点知识,把握关键信息,建构知识框架,形成系统性认知。学生主动建构会在实践中深化对生物学知识的认识和理解,在主动加工中理解其中的生命知识,体会到其中的生命观念,产生生物学探究兴趣,从而实现思维品质的提升和学习能力的提高。

三、指向生命观念提升的高中生物学“大概念”教学策略

1.围绕核心素养,指向生命观念

一是趣味性导入,引导学生形成生命观念。教师用学生熟悉的情境来呈现生物学知识,引导学生观察生命现象,使学生在思考和分析中形成生命观念。以“DNA 的结构和DNA 的复制”学习为例。DNA 是生物学中的重要概念,它被称为核酸,是细胞的遗传物质,也是生命基础分子,可以组成遗传指令。为了使学生更好地理解与之相关的知识,教师可以以此为“大概念”,呈现出DNA 双螺旋模型,用真实的、直观的模型来引导学生思考:DNA 模型的结构是什么,这种模型有什么特点?创设情境会促进学生主动观察,进而使学生在观察中对模型进行分析,促进其形成对知识的直观认识,最终深化对DNA 进行遗传调控的理解。

二是科学史学习,培养学生学科探究精神。科学史是学生探究生物学知识的最佳素材。在“DNA的结构和DNA 的复制”的学习中,教师可以让学生思考科学家是如何发现DNA 分子的双螺旋结构的,这个“大概念”是一个承载了丰富知识的概念,会引导学生自主学习教材中的科学史内容,使学生在探究中形成对脱氧核苷酸成分的初步认知。学生通过对科学史的阅读和学习,会认识到沃森和克里克两位科学家的探究过程,思考他们成功的原因,在学习和加工中逐步理解概念,建构“大概念”系统,认识到科学家敏锐的洞察力、坚持不懈的毅力和严密的逻辑推理能力,从而提高自身的学科探究精神。学生在科学家的间接带领下不仅会掌握生物学知识,更会了解如何探究、如何分析,学会用逻辑和推理的方式来思考问题,用探究的方式来学习生物学知识,实现对知识的掌握和探究能力的提高。

三是动手去操作,鼓励学生学会理性思维。在培养学生学科核心素养的过程中,教师要关注学生的参与度,引导学生通过动手实践的方式来理解知识、掌握知识规律,使学生形成系统性的认识。学生动手操作会深入到知识内部结构中,主动探究DNA 模型,形成对脱氧核苷酸的认识,主动构建DNA 的立体结构,在操作中形成自己的理解,建构“大概念”系统,形成整体性认识。教师可以引导学生按照折星星的方式来制作脱氧核糖。制作磷酸的时候要比脱氧核糖稍小一些,可以将其制作成圆形。碱基的制作比较复杂,要将它们分类,制作成4种,分别是A、T、G、C,并且要注意数量的一一对应,这样才能够实现互补。在制作的时候,可以大致将碱基制作成长方形。当所有的模型元件都制作完成之后,学生可照一定的原则将它们组合起来。组合的过程就是学生探究DNA结构的一个重要过程,学生之间可以通过交流和沟通的方式来探究,以便更好地理解其双螺旋结构,建构出模型,形成DNA“大概念”认识,梳理出知识框架。

四是生活中应用,增强学生社会责任意识。为了在生物学教学中落实学生核心素养的培养,增强学生的社会责任意识,教师应将生物学知识与生活结合起来,引导学生通过“大概念”探究来分析知识。同时,用生活中的生物学“大概念”来培养学生的社会责任感,促进学生主动探究生物学知识,达到熟练应用的程度。例如,在本课的学习中,教师可以让学生探究DNA 识别技术在侦查破案中的作用。通过探究,学生会进一步理解DNA 分子的基本组成单位,明白DNA 四维空间结构,在探究过程中理解DNA 分子结构的相对稳定性、多样性和特异性。

2.关注课堂环节,渗透生命观念

一是新课自主探究,培养科学思维。面对新知识,教师要鼓励学生自主探究。自主学习中,学生会认识到生物学中的“大概念”,从而进行主动加工,在主动加工中更好地理解知识,形成生命观念。

例如,在学习“人体生命活动的调节”时,围绕概念自主探究,学生会了解到:诺贝尔奖获得者俄国生理学家伊万·巴甫洛夫(Ivan Pavlov,1849-1932)是最早提出经典性条件反射的人。实验观察中,他注意到狗一看到食物就淌口水,这是食物在无形中对动物带来的一种刺激。这是通过视觉刺激产生的,并不一定非得接触到食物。通过进一步的研究,巴甫洛夫将反射分成非条件反射与条件反射两类。实验过程中,巴甫洛夫认识到非条件反射是遗传的,而条件反射则是后天获得的。

通过自主学习,学生在探究中了解到“调节”这个概念,也会了解到神经纤维上电位测定的方法。首先是静息电位的测量,可以通过将灵敏电流计一极与神经纤维膜外侧连接,另一极与膜内侧连接,只观察到指针发生一次偏转,如图一中的图甲。两极都与神经纤维膜外侧相连接,指针不偏转,如图一中的图乙。而动作电位的测量则需要注意灵敏电流计的两极都连接在神经纤维膜外侧,可观察到指针发生两次方向的偏转,如图二。学生借助对实验的观察和思考成为课堂的主体,通过探究逐步地活跃了思维,学会通过逻辑思考和推理的方式来探究问题,进而掌握知识。

图一

图二

二是合作深入讨论,参与科学探究。“学起于思,思源于疑”,问题会启迪思维,为学生提供更多的思考空间,帮助学生建立“大概念”意识。教师在课堂探究中要积极地通过问题来引导学生思考和探究,用问题来活跃学生的思维,促进其参与科学探索,总结生物学中的“大概念”。

例如,为了使学生了解兴奋传导的特点,教师可以提出问题:“用什么样的方式可以验证冲动在神经纤维上的传导?”问题会促进学生思考,学生会在探究中主动分析,设计出如图三所示的实验图。学生会用实验方法进行设计,利用电刺激图三中的①处,观察A 的变化,同时测量图三中②处的电位有无变化。学生通过积极思考,并认识到若A 有反应,且②处电位改变,说明冲动在神经纤维上的传导是双向的;若A 有反应而②处无电位变化,则说明冲动在神经纤维上的传导是单向的。

图三

三是当堂综合训练,灵活应用知识。核心素养归根结底关注的是学生对知识的灵活应用,让学生通过将生物学知识应用到实践的方式来理解生物学规律,促进学生理解能力的提高,从而帮助学生建构出“大概念”模型。教师要引导学生借助所学的生物学知识来尝试解决现实生活中的问题,达到活学活用的程度。例如,在本课的学习中,教师要鼓励学生去探究,让学生真正掌握知识。教师为学生提供图四图片,这是反射弧结构模式图。a,b分别是放置在传出神经和骨骼肌上的电极,用于刺激神经和骨骼肌;c是放置在传出神经上的电位计,用于记录神经兴奋电位;d是为神经与肌细胞接头部位,是一种突触。

图四

第一,用a刺激神经,产生的兴奋传到骨骼肌引起的收缩________反射。

第二,用b 刺激骨骼肌,_________在c处记录到电位。

第三,正常时,用a刺激神经会引起骨骼肌收缩;传出部分的某处受损时,用a刺激神经,骨骼肌不再收缩。根据条件,完成实验:

①如果_________表明传出神经受损。

②如果_________表明骨骼肌受损。

在对问题的分析中,学生会想到:用a刺激神经,产生的兴奋传到骨骼肌引起的收缩因没有经过完整的反射弧,所以不属于反射。在分析中,学生会认识到:因为兴奋在经过突触传递时具有单向性,所以用b刺激骨骼肌不能在c处记录到电位。在分析中,学生还会认识到:用a刺激神经,骨骼肌不再收缩,可能是传出神经受损,也可能是骨骼肌或部位d受损。要证明传出神经受损,只需用a刺激神经,在c处不能记录到电位;要证明骨骼肌受损,只需用b刺激骨骼肌,骨骼肌不收缩;要证明部位d受损,只需用a刺激神经,在c处记录到电位,骨骼肌不收缩,而用b刺激骨骼肌,骨骼肌收缩。学生通过对知识的分析和探究,会在思考中总结问题的答案,在探究中找到解决问题的方法,明白生命活动的现象和道理。

四是课后教学反思,落实核心素养。在进行“神经调节”教学时,教师首先创设趣味性的情境来导入课堂,鼓励学生自主探究。了解本课的基本概念之后,教师可呈现相关科学史经典实验进行教学设计,促进学生产生科学探究的主动性和积极性。在学生掌握了知识后进行当堂训练,会让学生灵活应用知识,在实践中掌握知识。学生通过对神经调节知识的学习,建构出“大概念”体系,形成“大概念”框架,在潜移默化中树立生命观念和社会责任感,使学科核心素养的培养得到落实。

四、结语

学生通过对生物学“大概念”的探究,理解生物学中的抽象知识,感受生命存在的价值和意义,内化生命观念。通过学生之间的相互交流和动手操作的方式来探究生物学知识,会促进学生更好地理解“大概念”,使学生在体验中将知识具体化,在实践中形成认识,增强学生的学科意识,促进学生在探究中更好地理解“大概念”,感受其中的生命观念,培养学生核心素养。