立足科學(xué)本質(zhì)教育的生物核心素養(yǎng)教學(xué)實(shí)踐

朱曉燕

摘要以“生長(zhǎng)素的生理作用”為例，立足科學(xué)本質(zhì)教育觀，自主建構(gòu)概念，在知識(shí)應(yīng)用的過(guò)程中滲透社會(huì)責(zé)任意識(shí)，體現(xiàn)科學(xué)與技術(shù)彼此的互相影響。

關(guān)鍵詞科學(xué)本質(zhì)觀 探究 數(shù)學(xué)模型 理性思維

建構(gòu)主義哲學(xué)觀將科學(xué)本質(zhì)的內(nèi)涵界定為科學(xué)知識(shí)維度、科學(xué)方法維度和科學(xué)事業(yè)維度三個(gè)部分。在《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》中關(guān)于科學(xué)本質(zhì)的具體體現(xiàn)包括：科學(xué)知識(shí)的創(chuàng)造性和暫時(shí)性本質(zhì)（科學(xué)知識(shí)的本質(zhì)）；科學(xué)探究的批判性、邏輯性和科學(xué)方法的多元化本質(zhì)（科學(xué)方法的本質(zhì)）；科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)的相互關(guān)系（科學(xué)事業(yè)的本質(zhì)）。

生命科學(xué)不僅是結(jié)論豐富的知識(shí)體系，也包括人類認(rèn)識(shí)自然現(xiàn)象和規(guī)律的一些特有的思維方式和探究過(guò)程。培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)本質(zhì)觀是科學(xué)教育的重要目標(biāo)之一，也是生物學(xué)科核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容。生物學(xué)核心素養(yǎng)主要包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任?；诳茖W(xué)本質(zhì)觀、立足于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的生物學(xué)教學(xué)、應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)過(guò)程，在親歷提出問(wèn)題、獲取信息、尋找證據(jù)、檢驗(yàn)假設(shè)和發(fā)現(xiàn)規(guī)律等過(guò)程中習(xí)得生物學(xué)知識(shí)，形成生命觀念，關(guān)注科學(xué)本質(zhì)，養(yǎng)成科學(xué)思維方式，形成積極的科學(xué)態(tài)度，發(fā)展終身學(xué)習(xí)的能力。

下面以人教版必修3第三章“植物的激素調(diào)節(jié)”第二課時(shí)“生長(zhǎng)素的生理作用”教學(xué)為例，采取自主探究的實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略，通過(guò)自主探究建構(gòu)概念，形成“穩(wěn)態(tài)與平衡”生命觀，引導(dǎo)學(xué)生探索生長(zhǎng)素的生理作用，并指導(dǎo)學(xué)生將實(shí)驗(yàn)結(jié)果轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)模型，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維，建立科學(xué)本質(zhì)觀，落實(shí)生物學(xué)科核心素養(yǎng)。

1關(guān)注科學(xué)發(fā)展史，滲透科學(xué)本質(zhì)教育

科學(xué)史的學(xué)習(xí)可以體現(xiàn)科學(xué)進(jìn)展的演化性與革命性。教師以復(fù)習(xí)導(dǎo)入引入新課，使學(xué)生回顧植物生長(zhǎng)激素發(fā)現(xiàn)過(guò)程，重溫經(jīng)過(guò)幾代科學(xué)家接力式地共同努力找出植物向光性原因的科學(xué)史實(shí)，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)到科學(xué)原理與規(guī)律發(fā)現(xiàn)的不易。

學(xué)生根據(jù)科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，推斷出結(jié)論：植物生長(zhǎng)素的分布不均勻，背光側(cè)的生長(zhǎng)素濃度較高，而向光側(cè)的較低，導(dǎo)致向光側(cè)生長(zhǎng)較慢，背光側(cè)生長(zhǎng)較快，故出現(xiàn)向光生長(zhǎng)。在此基礎(chǔ)上，教師進(jìn)一步設(shè)疑：是否生長(zhǎng)素的濃度越高越能夠促進(jìn)生長(zhǎng)？教師引導(dǎo)學(xué)生提出假設(shè)，并強(qiáng)調(diào)：任何結(jié)論都不能主觀臆斷，科學(xué)知識(shí)的形成需要借助于觀察，事實(shí)證據(jù)與合理論證，要像科學(xué)家一樣，用實(shí)驗(yàn)來(lái)支持自己的判斷。這樣從而引入對(duì)植物生長(zhǎng)激素生理作用的探究學(xué)習(xí)。

2自主實(shí)驗(yàn)探究，感悟科學(xué)實(shí)證思想

“植物的激素調(diào)節(jié)”教學(xué)中蘊(yùn)含非常明確的科學(xué)實(shí)證思想，強(qiáng)調(diào)科學(xué)結(jié)論均依據(jù)一定的證據(jù)得出。教師圍繞核心概念設(shè)計(jì)探究活動(dòng)——“探索生長(zhǎng)素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度”，讓學(xué)生親歷概念的形成過(guò)程，以幫助其建立對(duì)核心概念的深層理解及遷移應(yīng)用。事先請(qǐng)生物興趣小組的學(xué)生先行完成“不同濃度2，4-D溶液對(duì)洋蔥根生長(zhǎng)的影響”實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)過(guò)程拍攝成照片，記錄下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，制作成PPT在課堂上展示。

教師請(qǐng)實(shí)驗(yàn)興趣小組介紹基于推測(cè)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，展示記錄實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，介紹用不同濃度的2，4-D溶液處理洋蔥的方法、根生長(zhǎng)情況的詳細(xì)記錄，并展示實(shí)驗(yàn)過(guò)程拍攝的照片及根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制的曲線圖與柱狀圖，公布通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論：生長(zhǎng)素的濃度越高，并不一定越促進(jìn)根生長(zhǎng)。

師生共同回顧實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)所應(yīng)遵循的原則，討論實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，重點(diǎn)分析實(shí)驗(yàn)小組對(duì)單一變量的控制與設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性。同時(shí)，教師進(jìn)一步啟發(fā)學(xué)生思考：如何繼續(xù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)找出最適合洋蔥根生長(zhǎng)的2，4-D溶液濃度？學(xué)生分享興趣小組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，領(lǐng)悟預(yù)實(shí)驗(yàn)的意義。在這一過(guò)程中，學(xué)生理解科學(xué)知識(shí)的發(fā)展，體現(xiàn)出科學(xué)本質(zhì)中的邏輯性、批判性和科學(xué)方法的多元化；感悟科學(xué)本質(zhì)觀點(diǎn)中的科學(xué)觀察與推論過(guò)程，培養(yǎng)進(jìn)行觀察、提出疑問(wèn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)施方案以及用規(guī)范科學(xué)的方法表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力。教師要鼓勵(lì)學(xué)生在探究中要團(tuán)隊(duì)合作，勇于創(chuàng)新。

3建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，培養(yǎng)科學(xué)思維能力

以科學(xué)思維為主線，展示了在科學(xué)原理與規(guī)律發(fā)現(xiàn)過(guò)程中，從現(xiàn)象到本質(zhì)，從個(gè)體到普遍來(lái)闡釋生命規(guī)律的探究方法，強(qiáng)調(diào)科學(xué)結(jié)論均基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等方法來(lái)研究生物學(xué)問(wèn)題。

在探究活動(dòng)的基礎(chǔ)上，學(xué)生討論繪制出實(shí)驗(yàn)結(jié)果曲線圖，教師指導(dǎo)學(xué)生嘗試從曲線圖中獲取信息。師生共同交流解讀生長(zhǎng)素濃度與作用關(guān)系曲線圖。教師啟發(fā)學(xué)生思考曲線圖是否具有普遍意義，是否也適用于其他生物在不同濃度影響下的生長(zhǎng)情況。

接著，教師介紹科學(xué)家所做過(guò)的類似實(shí)驗(yàn)過(guò)程，解讀生長(zhǎng)素濃度與根的生長(zhǎng)情況所呈現(xiàn)的變化趨勢(shì)，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)用數(shù)學(xué)模型建構(gòu)方法來(lái)表達(dá)生物學(xué)現(xiàn)象與規(guī)律。學(xué)生通過(guò)對(duì)曲線的分析，直觀地了解到生長(zhǎng)素的作用有促進(jìn)生長(zhǎng)、抑制生長(zhǎng)和既不促進(jìn)也不抑制等不同效果：在一定濃度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)素的濃度越高，能促進(jìn)生長(zhǎng)；而一旦超過(guò)最高值，則促進(jìn)生長(zhǎng)的效果減弱，甚至出現(xiàn)抑制效果。學(xué)生經(jīng)過(guò)討論，得出結(jié)論：生長(zhǎng)素在低濃度促進(jìn)生長(zhǎng)，高濃度抑制生長(zhǎng)。教師歸納植物生長(zhǎng)素兩重性的特點(diǎn)，指出生長(zhǎng)素不僅與植物的生長(zhǎng)和發(fā)芽有關(guān)，還影響著開(kāi)花結(jié)實(shí)。師生共同交流得出結(jié)論：根部對(duì)生長(zhǎng)素最敏感；敏感程度由高至低依次為根、芽、莖。

教師再次進(jìn)行模型檢驗(yàn)，體現(xiàn)數(shù)學(xué)模型建構(gòu)思想，進(jìn)一步提出思考：不同的植物在不同濃度生長(zhǎng)素影響下的生長(zhǎng)情況是否也符合上述數(shù)學(xué)曲線圖？教師展示單、雙子葉植物在不同濃度生長(zhǎng)素影響下的生長(zhǎng)情況曲線圖，引導(dǎo)學(xué)生據(jù)圖分析得出結(jié)論：曲線圖變化趨勢(shì)與之前的相同，也表現(xiàn)為低濃度促進(jìn)生長(zhǎng)，高濃度抑制生長(zhǎng)，且雙子葉植物更為敏感。教師通過(guò)模型建構(gòu)來(lái)提升概念教學(xué)的有效性，促進(jìn)學(xué)生對(duì)生物的核心概念、基本原理的深化理解和知識(shí)體系框架的梳理。

4體現(xiàn)學(xué)以致用，發(fā)揚(yáng)生物學(xué)科價(jià)值

基于生物學(xué)的認(rèn)識(shí)，作出理性解釋和判斷，具備利用所學(xué)的知識(shí)解決生產(chǎn)、生活問(wèn)題的能力；能夠以造福人類的態(tài)度和價(jià)值觀，積極運(yùn)用所學(xué)的生物知識(shí)解釋生活中的現(xiàn)象，解決生產(chǎn)問(wèn)題，是高中生物教學(xué)的重要目標(biāo)之一，也是生物學(xué)科核心素養(yǎng)中關(guān)于“社會(huì)責(zé)任”的重要內(nèi)容。教師引導(dǎo)學(xué)生將植物生長(zhǎng)素的生理作用應(yīng)用于解釋生活與生產(chǎn)中的問(wèn)題，不僅能深化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，達(dá)成學(xué)以致用的目的，更能在對(duì)問(wèn)題的關(guān)注與思考中，形成社會(huì)責(zé)任。

教師利用多媒體展示杉木林圖片，學(xué)生小組討論，嘗試?yán)盟鶎W(xué)的知識(shí)解釋杉木外形成塔形的原因。再次回顧達(dá)爾文從司空見(jiàn)慣的日常中提煉出問(wèn)題的科學(xué)故事，教師引發(fā)學(xué)生的思考，鼓勵(lì)學(xué)生要善于捕捉信息，大膽質(zhì)疑，勇于探索。教師可進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活與生產(chǎn)中的生物學(xué)問(wèn)題或現(xiàn)象，如引導(dǎo)學(xué)生分析果樹(shù)打項(xiàng)，棉花摘心的原理，指出在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中植物生長(zhǎng)激素的應(yīng)用實(shí)例，防止果實(shí)和葉片的脫落，可作為除草劑，促進(jìn)結(jié)實(shí)、獲得無(wú)子果實(shí)，促進(jìn)扦插枝條生根等。通過(guò)聯(lián)系生活實(shí)際或新情境，在解釋或解決具體問(wèn)題過(guò)程中，學(xué)生鞏固概念理解，訓(xùn)練與提升知識(shí)應(yīng)用與遷移能力。教師要引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注身邊的生物學(xué)現(xiàn)象，了解生物學(xué)對(duì)社會(huì)生活與生產(chǎn)實(shí)踐的重要價(jià)值，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。

核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是一個(gè)長(zhǎng)效的循序漸進(jìn)的過(guò)程，教師需要在每一節(jié)課的教學(xué)任務(wù)中，依托具體的生物學(xué)概念，引導(dǎo)學(xué)生逐步體驗(yàn)生物學(xué)知識(shí)與形成的發(fā)展過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究的思想與方法，培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力，提升科學(xué)思維水平。教師應(yīng)堅(jiān)持以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，真正的將核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)落實(shí)于每一節(jié)課的教學(xué)。