基于社会责任素养的高中生物学情境教学研究

朱华国,余 晶,肖云丽,何兴宏

(1.黄冈师范学院 生物与农业资源学院,湖北 黄冈 438000;2.黄冈中学,湖北 黄冈 438000)

情境教学法是一种常见的教学方法,教师有目的地利用多种手段创造适宜的学习情境,以引发学生特定的情感态度和体验,从而帮助他们深入理解教材并实现教学目标[1]。情境教学的理念可以追溯到古希腊哲学家苏格拉底,他通过提出问题和创设情境,引导学生思考并找到答案,使教育成为学生自主参与的活动。20世纪初,美国教育家杜威首次将情境教学引入课堂,他认为思维起源需要直接经验作为背景,学生在情境中思考和解决问题是有效锻炼思维能力的途径[2]。20世纪90年代,著名的美国教育技术杂志发表了有关情境认知和学习的专家讨论,此后,情境教学的认知和学习理论研究取得了重要的进展,各学科纷纷开展了有关情境教学的研究。在我国,李吉林是最早研究情境教学的学者之一,她在专著《情境教学实验与研究》中总结了自己的实践经验,为提炼情境教育理论奠定了基础[3],也为情境教学在生物学科上的应用奠定基础。从情境创设的角度来看,徐苹指出问题情境、困难情境和愉悦情境是激发学生内在兴趣、促进学生实践和深入理解教材的有效方法[4]。情境教学法逐渐成为促进社会责任素养的热门方法,并且对于利用情境教学培养学生的社会责任素养的研究也日益增加。任晓虹、项州青等学者对情境教学促进学生社会责任培养进行了实践研究,实验对比发现利用情境教学促进社会责任素养养成是有效果的[5-6]。王姗欢等学者提出了一种情境教学策略,即利用社会热点、民生话题等素材来创设情境,以培养学生的社会责任意识[7],这一策略使教师更加关注情境素材的选用策略。

《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》(以下简称《新课标》)在全面贯彻党的教育方针,落实教育立德树人根本任务的背景下,提出学科核心素养,明确了学生在学习学科课程后应具备的价值观、行为品德和能力[8]。《新课标》基于国家对基础教育改革和中小学课程建设与管理的要求,特别强调了教学与生产实践的结合,提倡开发校本课程和利用本土资源,并加大劳动教育的力度[9-10]。此外,《新课标》还强调了培养学生核心素养的生物学目标,包括重视生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等素养的培养。然而,当前的高中生大多生活在相对优越的环境中,缺乏面对困难的经历,因此他们在社会责任感的培养方面存在明显不足。同时,一些教师在培养学生社会责任素养方面的认知和经验也相对不足[11],这也成为制约学生社会责任素养培养的重要因素。因此,对于生物学科如何培养学生社会责任素养的研究显得尤为迫切。在这样的背景下,开展基于社会责任素养的高中生物情境教学研究具有重要的现实意义。

1 社会责任素养的要求

课程标准是教材编写和教学实施的基本规范,表1依据《新课标》中社会责任素养的内容,将其概括为四个维度。

表1 课程标准中社会责任素养内容分析

经过分析发现,四个维度各有侧重,又相互联系。“关注社会、运用知识”和“关注生活、解决问题”侧重于理解和应用理论知识,要求学生能够灵活运用生物知识解决日常和社会问题,以培养他们的社会责任意识和理念;而“关注生态、参与实践”和“关注生命健康、践行宣传”则更加重视实践行动,学生需要将生物学知识与生活实际联系起来,积极参与社会实践并向他人传播。总体而言,这四个维度体现了《新课标》对学生社会责任素养的多方面要求,并呈现出一定的层次性。

2 情境教学类型与素材的选用策略

情境教学被认为是提升学生社会责任素养的有效方法,其丰富的情境类型和素材使其成为教师备课和教学中常用的策略之一[12-13]。为了满足《新课标》对社会责任素养的要求,教师应根据实际教学目标和内容,选择适合的情境类型和素材,并将其整合为有效的教学资源,以便更好地服务于教学实施。这一过程的成功与否在于情境类型的选择和素材的创造性应用。

2.1 情境教学类型的选择

情境教学可以分为生活情境、问题情境、实验情境、故事情境等类型[14],不同类型的情境教学在特定的教学内容上各有特点[15-16]。生活情境教学是将具体的生活案例引入到教学中,通过与学生已有的生活经验联系,使教学内容与生活产生关联,从而在旧知识与新知识之间建立联系,促进认知水平的发展。利用已有的图示,在情境中同化和顺应,有助于实际问题的解决[17],其特点是贴近生活,利于促进学生进行生活实践。另一方面,构建将课堂讲解内容与学生思维认知相联系的问题情境,能促进学生思考,集中学生注意力。通过问题的回答与解决能提升学生课堂的参与感、成就感,在问与答的过程中也促进学生思维水平的发展[18],其特点是在掌握知识的基础上利用逻辑思维得出正确的答案。此外,实验情境能提高学生发现和解决问题的能力,通过实验设计阶段对学生的逻辑思维能力进行锻炼,学生需要全面考虑实验目的、原理、步骤和预期结果,要求逻辑思维严密,既要实现实验目的,又要具备可行性和可操作性,必须将理论与实践相结合。最后,故事情境可以激发学生的主动学习能力,培养学生的自主性[19],故事情境生动、有趣,主人翁的优秀品质也能潜移默化地激励学生。

尽管情境教学类型的形式各有不同,功能也各有所长,不同的类型往往适合于特定的教学内容。例如:生物学教材中含有大量的实验、推理等知识点,这个类别非常适合创造实验情境和问题情境,而故事情境则更适合解释抽象和复杂的知识内容,对于DNA、细胞膜等结构的呈现让人眼前一亮。笔者基于社会责任四个维度的侧重点进行情境类型的适配,为社会责任素养不同维度的达成选择情境类型提供参考,见图1。

图1 四维度侧重点与情境类型的适配

通过分析《新课标》中社会责任素养的要求, 表明在“关注社会、运用知识”维度中,学生需要运用生物学知识和方法来关注社会议题,参与讨论并做出解释,从而辨别迷信和伪科学。由于学生在学校学习的理论知识较多,而接触的社会知识较少,因此容易产生知识与社会的脱离。为了弥补这一缺陷,教师可以尝试创设包含社会议题、科学进展等素材的问题情境,帮助学生更好地了解生物科技前沿,让学生更好地将理论知识与实践相结合,提高学习兴趣和动力,进而提高学生的社会责任感和使命感。在“关注生活、解决问题”维度中,《新课标》强调学生应结合当地资源进行科学实践,尝试解决实际问题。学生的生活环境与他们直接相关,通过充分挖掘周围的教学资源并创造生活情境,可以深化学生对当地资源的理解和热爱,同时也为知识提供了实际的应用场景,使学生更容易接受。这种教学方式能够让学生更加关注生活中的实际问题,并运用所学知识解决这些问题,从而提高学生的实际应用能力和社会责任感。在“关注生态、参与实践”维度中,《新课标》要求培养学生生态意识,并积极参与环境保护实践。生态环境与学生的日常生活密切相关,无论身处何地,都会面临着生态环境问题。因此,如何激发学生的生态意识,并引导他们将其转化为具体的环境保护实践是至关重要的。通过创设与环境保护相关的趣味实验情境,以及与当地生态环境相关的情境,可以有效地激发学生的生态意识,进一步促进环保实践的开展。在“关注生命健康、践行宣传”维度中,《新课标》要求学生积极向他人传播关爱生命的理念和知识,倡导健康文明的生活方式,成为健康中国的推动者和实践者,这是对社会责任素养的较高要求。通过创造与健康生活紧密相关的故事情境,比如树立杰出科学家的榜样、宣传周围杰出人物的事迹等,可以充分发挥榜样的示范作用,激发学生自发地向他人传播关爱生命的观念和知识的意识,进而促进学生在实践和宣传中倡导文明健康的生活方式。

2.2 情境教学素材的选用

素材内容的选择与加工对情境教学效果具有重要影响。优质素材是科学、有效的,能够紧密跟随社会生活与生物学学科发展,教师需要根据教学目标和课堂内容针对性地选用[20]。然而,在实际课堂教学中,存在一些情境素材使用上的问题。例如,情境素材不加筛选和加工,导致出现与教材内容牵强附会、偏离目标、淡化主题、素材陈旧、缺乏新颖性等问题。通过对《新课标》中四维度要求的分析,可以发现优质的素材筛选和加工对情境教学策略的实施至关重要。笔者拟从科学历史、前沿科技、本土资源和教材内容等四个方面分析情境素材的选用策略。

2.2.1讲述科学历史 创设故事情境

生物学科学史不仅记录着科学家探索生物世界的艰辛历程,也体现了科学家的伟大理想和价值追求。运用科学史料作为情境素材,能暂时让学生与科学家处于同一情境,解决同一个难题,给学生一个代入科学家进行科学研究的机会,也能让学生学习大量生物学实验,有助于学生锻炼实践动手能力,树立正确价值观和人生观。故事情境的创设应注意以下要点:

一是生活性。以科学史为素材创设的情境要紧密联系学生生活,切忌远离学生生活经验的、高深、复杂的情境。例如,在学习高中生物必修一,细胞中的元素和化合物时,创设鸡与人共患脚气病的故事情境。19世纪,脚气病困扰着人们,科学家艾克曼在养鸡场发现鸡与人同样也有脚气病,当只给鸡饲喂白米饭时,鸡就会出现脚气病,而在饲喂白米饭时添加一点谷粒外面的谷皮,脚气病就能被治愈,发现谷皮中治愈脚气病的物质就是维生素。维生素的发现不仅让一些难以攻克的疾病得到了治疗,也让人们认识到食物中存在多种营养物质,脚气病贴近学生生活,故事内容简单易懂,吸引学生。

二是科学性。故事情境的创设要充分考虑学生心理发展特点,故事中涉及的实验,从设计、操作的难度要控制在学生最近发展区内,以学生能理解,合作能实行的实验为宜。例如,教材中探索光合作用中氧气来源的故事情境,涉及到希尔反应、鲁宾和卡门实验,故事先从简单的实验操作入手,一步步增加实验难度,最终既解决问题又让学生有获得感。

三是趣味性。故事情境应注重趣味性,趣味是故事优劣的关键,好的故事常常富有趣味,科学史大多与枯燥的研究和数据打交道,教师可通过挖掘科学家的生平履历故事,为教学增添趣味。例如,列文虎克喜欢磨透镜,毕生打磨各种大小不一的透镜,最终观察到了活的细胞;孟德尔因屡次教师资格证考试不合格,命运的安排使他种植豌豆,通过大量实验发现了遗传定律等等。

2.2.2运用前沿科技 创设实验情境

前沿科技是科学领域取得的最新进展,因其紧跟时代发展的前瞻性而深受学生喜爱。教师选择与生物学内容相关的科技素材并结合教学内容创设实验情境,让学生了解前沿技术、学习前沿知识,深入认识生物与科学的关系、生物与生态的关系,促进学生形成生态意识并积极开展环境保护实践。运用前沿科技创设实验情境应注意以下要点:

一是目标性。运用前沿科技创设的实验情境必须紧密联系教学目标,由于前沿科技往往具有专业而精深的特点,部分成果较为晦涩难懂,使得教学上难以把握。因此,在选择上,教师应首选成果较为突出、学生容易理解的成果。在编排上,应注重素材运用服务于教学目标,避免重成果而轻教学的情况。例如,2022年我国科学家成功利用二氧化碳人工合成葡萄糖和脂肪酸,可以选用此科技成果创设实验情境,并适配教材光合作用的相关内容。在讲解实验室合成葡萄糖相关实验中,联系光合作用中二氧化碳转化为有机物的过程,通过对比绿色植物与人工合成有机物的过程,让学生认识绿色植物对生态平衡的重要性,倡导学生爱护环境、保护生态。

二是拓展性。由于前沿科技通常较为专业,教师需要对其进行适当的拓展,以使其更容易被学生接受。例如,在新冠病毒流行时期,国家研发了多种新冠病毒检测方法,其中以核酸检测法和抗体检测法最为常见。以此为基点,可以创设实验情境来分析生活中核酸检测和抗体检测的原理,并引出教材中关于人体免疫系统在维持稳态中作用的相关内容。这样,教学内容便具备了现代科技的解释力,使教材与科技发展紧密相连,学生在学习知识的同时,也能够了解科学的前沿和社会关注热点。

2.2.3融合本土资源 创设生活情境

学生最熟悉、最关注和最喜爱的资源来自于他们的生活环境,这些资源对教师来说也更容易获取和利用。教师可以通过融合本土资源进行实践活动,创造生活情境,使教学与生活融为一体,培养学生解决实际问题的能力。《新课标》在课程内容板块中提到,在教学中应注意收集具有地方特色的动植物资源内容,通过参观调查本土优质资源培养学生关注家乡、热爱家乡和建设家乡的情感。例如,黄冈市遗爱湖是国家4A级旅游景区、国家湿地公园,含有丰富的大别山特色生物资源。黄冈中学利用本地生物资源开设户外研学活动,组织学生到遗爱湖进行观察学习,对遗爱湖水质资源、动植物多样性进行实地考察,在自然环境中体验生态、感受生命,真实情境让学生进一步理解生物多样性及湿地群落特点等。

2.2.4结合教材内容 创设问题情境

教材是教师备课与学生学习的主要资料,生物学教材本身蕴含大量素材内容[21],且素材内容已经过编辑筛选和加工,教师只需稍作设计即可用于教学。以教材特定栏目中为例, “与社会的联系”和“生物科技进展”栏目将学科知识与学生日常生活紧密联系,强调知识的应用和学校与社会的互动,为教师创设情境提供了优质素材。

以必修2中的“基因突变和基因重组”小节为例,在“生物科技进展”栏目中,介绍了生物学家通过基因重组技术成功地编辑和重组动物DNA,我国科学家在这一新兴领域取得了多项世界第一。教师可以以此为基础创设问题情境,引导学生思考“科学家成功的原理是什么?”通过回顾教材内容,巩固所学知识,并用书本知识解释社会现象。进一步提问:“在你的学习过程中,你有什么样的基因研究想法?”激发学生兴趣,同时培养学生将所学知识应用于实际的能力。此外,提出问题:“你是否支持人类基因改造?”引导同学们进行思考,提醒他们在进行科学研究时要遵守法律法规,尊重人类伦理道德。通过这样的方式,可以有效实现《新课标》中关注社会问题并运用所学知识的社会责任素养要求。人教版高中生物《分子与细胞》第二章部分教材内容和社会责任分析(表2)表明,教材内容、适配的情境类型可以很好地支撑《新课标》社会责任素养的达成。

表2 人教版高中生物《分子与细胞》第二章部分教材内容和社会责任分析

此外,教材中大量图片、表格等因文字排版原因只能出现在特定的位置,但这些素材可以灵活运用,教师在教学中可以多次使用同一素材,以加强知识间的联系,使学生从整体上把握知识。例如,“人工合成生命的探索”在细胞的多样性和统一性章节中出现,可以用来加深学生对真核细胞的认识;也可以用于必修2“基因与染色体”相关内容中,使教材前后知识点相联系,加强知识的整体性。教师应善于挖掘和利用这些素材,创设合理的情境以促进学生社会责任目标的达成。在情境创设过程中,应避免多次、重复运用同一素材,而是应该在保持素材内容不变的基础上,变换素材的呈现方式,使学生既有陌生感,吸引注意力,又有熟悉感,加深知识间的联系。

综上所述,本文从社会责任素养 “关注社会、运用知识”“关注生活、解决问题”“关注生态、参与实践”和“关注生命健康、践行宣传” 四个维度的内涵进行了分析,并对社会责任素养达成与情境教学类型中的生活情境、问题情境、实验情境、故事情境等的策略选择进行了适配。此外,通过对生物科学史、生物前沿进展、本土资源和教材内容等作为素材开展情境创设,进而开展基于社会责任素养达成的情境教学进行了探讨。本文为高中教师情境教学素材和类型的策略选择,开展社会责任素养达成的教学实施提供了参考,也有助于提升全民社会责任意识和科学素养。