例谈高中生物学学科关键能力的培养

杨桂华

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称《新课标》）将学科核心素养定义为“学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力”。由此可见，培养学生的关键能力是提高学生核心素养的重要方面。高中生物学科的关键能力有哪些？可以通过哪些有效途径来培养呢？下面以苏教版《必修2.遗传与变异》中的“染色体变异”一节为例，讨论在生物学教学中培养学生的学科关键能力。

1 分析新课标、教材，明确课堂重点培养的关键能力

生物学的学科关键能力涵盖了各方面，如实验探究能力、科学思维能力、信息的获取及分析能力、生物学模型的建立与应用能力、理论联系实践等。教师在实际教学过程中，无法面面俱到，应根据《新课标》要求，结合教材的教学内容，明确每一节课可以重点培养的关键能力点，通过长期的学习连点成线，以线成面，最后形成立体的关键能力网络。

“染色体变异”是苏教版必修2的第三章“遗传和染色体”第三节。《新课标》要求学生通过必修2的学习，能够建立“大概念”——“遗传信息控制生物性状，并代代相传”;通过第三章“遗传和染色体”的学习，需要形成“重要概念”——“由基因突变、染色体变异和基因重组引起的变异是可以遗传的”;具体到本小节要形成的概念是“次位概念”——“举例说明染色体结构和数量的变异都可能导致生物性状的改变甚至死亡”。本节教材中的内容包括“染色体结构的变异”和“染色体数目的变异”，涉及到染色体组、单倍体、二倍体、多倍体等抽象的生物专有名词，并安排了两个活动。综合分析《新课标》和教材，笔者确立本节课可重点培养的生物关键能力：科学思维能力、实验探究能力、理论联系实际的能力等。

2 选择合适的教学手段，培养生物学科关键能力

2.1 创设生活化的情境，培养学生理论联系实际的能力

心理学研究表明，当学习内容和学生熟悉的生活情境越贴近，学生自觉接纳知识的程度就越高。生物学作为一门学科，其内容与生产、生活息息相关。教师应以学生熟悉的生活为背景，创设生活化的情境，引导学生理论联系实际，让学生在潜移默化中掌握生物学知识。

课上，教师展示刚刚上市的无子西瓜的图片，提出问题，引导学生思考：无子西瓜为什么无子？育种原理是什么？引出本堂课的学习内容。在引入新的概念或讲解概念时，教师也要联系实际生活：利用“猫叫综合征”患儿的新闻视频，引入“染色体结构变异”的概念;通过响誉世界的著名“天才”音乐指挥家舟舟、Turner综合征患者等，引入“染色体数目变异”;选取学生熟悉的蜜蜂、香蕉、土豆、小黑麦等生物，帮助学生理解单倍体、二倍体、多倍体等抽象概念;在帮助学生形成次位概念“举例说明染色体结构和数量的变异都可能导致生物性状的改变甚至死亡”时，更是基于大量的实例和数据，第9号染色体长臂发生倒位会导致女性习惯性流产、第22号染色体的一部分易位到第14号染色体上会导致慢性粒白血病的发病……

学生在生活化的情境中学习生物学知识，不仅可以培养理论联系实际的能力，还可以激发主动获取新知的兴趣。

2.2 挖掘素材，培养学生的科学探究能力

探究实验是培养学生科学探究能力的重要方式。但是教材中现成的探究实验数量并不多，教师可利用教材中的素材，对教材中原有的实验进行改进，创设以探究式教学模式为主的实验。改进教材实验可以改变过去循规蹈矩的实验流程，推动学生向自主探究的学习方式改变，培养学生的创新能力和实验探究能力。

教材中安排了一个课题研究“低温诱导染色体加倍，其目的学习低温诱导染色体加倍的方法”。在江苏高考的考纲中对本实验没做要求，本堂课内容多，不少教师把该实验作为一个课外探究课题。笔者从培养学生的实验探究能力的角度出发，对本实验进行了改进，以便于在有限的时间内开展。学习多倍体后，教师提出问题：多倍体是如何形成的？然后，引导学生分析有关“帕米尔高原的植物65%的种类是多倍体”的相关资料。在阅读资料的基础上，学生大胆提出“低温诱导染色体加倍”的假设。由于有“观察洋葱根尖细胞的有丝分裂”的实验做基础，教师将原有的验证实验改为探究性实验，实验操作过程大致相同。教师要引导学生从材料的选择、自变量地控制、因變量的观察讨论实验的设计。学生在讨论的基础上，观看实验过程的视频，对自己的实验设计进行验证。

探究实验一般包括提出问题、作出假设、设计实验、进行实验、分析论证等步骤，如果每个实验都按照几个步骤按部就班地实施下去，时间肯定不允许，所以教师需要灵活地处理探究性的实验，有所选择、有所侧重地去让学生体验其中某些探究性步骤，有针对地培养他们提出问题的能力或实验设计的能力等等。

2.3 精心设计问题，培养学生的科学思维能力

《新课标》认为“生物科学思维”指能够基于生物学事实和证据运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等方法，探讨、阐释生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题。而教师设计问题的质与量是决定学生是否能持续思维一个关键点。收敛性的问题能促使学生能基于事实和证据培养学生的归纳与概括、演绎与推理能力等;扩散性的问题有利于培养学生的创造性思维;评论性的问题有利于培养学生的批判性思维。

“染色体组”是“染色体变异”这节课的核心概念，既是重点也是难点。为了突破这个概念，同时培养学生的思维能力，笔者事先准备语文书、数学书、英语书各2本以及果蝇8条染色体磁力贴片。课堂上，教师请一个学生到讲台上领一套教材。该学生根据经验，拿了语文、数学、英语书各1本。然后，教师提出问题：你觉得什么是一套教材？在该学生总结的基础之上，教师在黑板上贴上果蝇的染色体组磁力贴，请1位学生到黑板上拿出果蝇一套染色体贴在旁边的圆圈内，并提示学生：果蝇共有8条染色体，两两相同的称为一对同源染色体。贴完后，教师要求学生结合刚才的活动和黑板上的模型，总结染色体组的特点。教师适时追问：如果从圆圈内去除掉一条染色体，剩下的还叫不叫染色体组呢？这一系列活动层层推进，不仅培养了学生的归纳与概括、逻辑与推理能力，同时还培养了学生的合作能力、模型建构能力。

问题的设计能驱动学生在感性认识的基础上进行思维加工，进而形成概念。这一创造过程不仅培养了学生的形象思维、直觉思维，还培养了抽象思维、逻辑推理等各种思维方法的综合运用能力。

对于高中生物而言，关键能力远非上述三种，而且很多情况下多种能力是相互交融的，学生在生物关键能力上表现也不均衡。如何有的放矢地培养生物关键能力，生物学教师还需要不断地学习、实践、探索。