基于发展学生生物学核心素养课堂转型的探索

闫白洋 李玉刚

摘 要：课堂是发展学生生物学核心素养的主要阵地。在“DNA分子的双螺旋结构”的课堂教学中，运用教学目标转型、教学资源二次开发、情境任务的时空贯穿、线上线下复合式学习、师生角色的根本转变、课堂学习的反思评价等方式，实践和探索生物学课堂的转型。通过观察学生的行为表现以及对学生的访谈测评，这些课堂转型方式对发展学生生物学核心素养有着重要的价值。

关键词：生物学；核心素养；课堂转型

核心素养研究在全球范围的兴起，使发展学生核心素养成为未来课堂教学改革的风向标。目前核心素养的理论框架已经搭建完善，如何进行课堂教学实践发展学生核心素养，仍然困扰着一线教师。本文以“DNA分子的双螺旋结构”为例，进行发展学生生物学核心素养课堂教学转型的探索。

一、教学的基本流程

“DNA分子的双螺旋结构”的学习以任务形式完成。学习任务包括4个活动，第1个活动是设计真实情境，引入任务。学生通过检索文献、阅读资料和微课等线上学习平台获取DNA分子的基本单位、碱基配对方式、脱氧核苷酸的连接方式等特点。并利用线上学习平台绘制2个碱基对的DNA分子平面结构图。第2个活动是探究性活动，学生2人一组，各组分别计算搭建10个碱基对的DNA分子模型所需元件数目，并设计搭建实物模型的方案，在线上学习平台模拟完成4个碱基对DNA分子平面图的拼制。第3个活动是模型制作，根据设计方案和数学计算的元件数目进行10个碱基对DNA分子模型的搭建，演绎推理其结构特点与功能相适应，解决实际问题，相互交流。第4个活动是评价反馈，通过线上学习平台引导学生反思活动1～3的过程，进行自我评价，教师进行点评。具体教学流程如图1所示。

二、 教学目标转型

《普通高中生物學课程标准（2017年版）》将“知识与技能、过程与方法、情感态度价值观”教学目标整合成核心素养教学目标。在教学目标设计中注重发展学生的生命观念、科学思维、科学探究和社会责任[1]。因此，需要改变教学目标的呈现方式，具体如下。

1 .生命观念

概述DNA分子的基本单位、碱基配对原则及DNA分子的双螺旋结构，理解DNA分子双螺旋结构特点与功能的关系，形成结构与功能相适应的生命观念。并以此观念为指导，解决生活中的问题。

2.科学思维

通过数学建模计算10个碱基对的DNA分子所需元件，并进行线上搭建和线下制作，通过概括总结、演绎与推理等科学思维方式建构DNA分子双螺旋结构稳定性、多样性和特异性等特点。

3.科学探究

通过文献检索、阅读资料和微课视频等自主学习方式完成绘制DNA分子平面图和制作DNA分子模型等学习活动，尝试运用生命科学、技术、工程学和数学（STEM）设计方案，实施实验，解决特定问题，并运用科学术语阐明实验结果，善于沟通，开展有效的合作。

4.社会责任

体验模型制作在生物学研究中的作用，认同科学的发展离不开科学家坚持不懈的努力，感悟科学研究中蕴含的科学思想和科学态度，领悟DNA分子双螺旋结构模型的重要价值。

三、 教学资源的二次开发

“DNA分子的双螺旋结构”是沪教版《生命科学》第6章第1节遗传信息中的内容，也是《普通高中生物学课程标准（2017年版）》模块2遗传与进化中“概念3 遗传信息控制生物性状，并代代相传”中的内容。此节内容学习安排2个课时，许多教师第1课时进行DNA分子双螺旋结构的学习，第2课时进行DNA分子模型的搭建，呈现“知识-巩固”的学习形态。为促进学生主动学习，主动去建构DNA分子双螺旋结构的概念，并发展学生的核心素养。笔者尝试对教学资源进行二次开发，课时安排仍然是2个课时，以“搭建DNA分子双螺旋结构模型”的任务呈现给学生，引导学生围绕这个任务，通过线上文献检索工具、微课视频等去探索DNA分子的基本单位、脱氧核苷酸的连接方式、平面结构、立体结构，在此基础上，通过 “绘制2个碱基对的DNA分子平面图”、 “线上H5系统模拟搭建4个碱基对的DNA分子平面图”、“计算10个碱基对DNA分子所需元件”、“设计搭建DNA分子模型方案”、 “线下搭建DNA分子平面模型”、“构建DNA分子立体结构，并总结其结构特点”等活动去建构DNA分子平面结构、立体结构和结构特点等。呈现“任务-建构”的学习形态，更能体现学生的主动性，更能发展学生的核心素养。

四、 情境任务的时空贯穿

建构主义理论认为，学生的知识是在一定的情境下，借助他人的帮助，如人与人之间的协作、交流，利用必要的信息等，通过意义上的建构而获得。核心素养是解决实际生活问题的必备品格和关键能力。为发展学生核心素养，课堂学习的组织形式由教授式向情境任务式转型[2]。“公安部建立的‘DNA数据库帮助吴先生找到了24年前丢失的孩子。结构决定功能，DNA分子的结构如何？有什么特点？为什么可以通过‘DNA数据库找到丢失的孩子？”以此真实情境进入到此节课的学习。学生通过线上资源去探索“DNA分子的基本单位、脱氧核苷酸的连接方式、平面结构、立体结构、结构特点、结构与功能的适应性”等均围绕着此情境任务完成。学习结束后，又回到此情境任务中，让学生去解释“DNA数据库”可以找到丢失孩子的原因，并将此概念应用到“刑事侦查”、“亲缘鉴定”等新的情境中解决生活中真实问题。在学习中，此情境任务贯穿整节课堂教学中，课堂教学以真实的情境引入任务，在任务完成后又以情境进行应用。通过情境任务学习能激起学生的积极情绪，使其大脑释放大量的神经递质，提高神经元连接的频率，促进学生生命观念、科学思维、科学探究和社会责任核心素养的提升。

五、 线上线下复合式学习

随着互联网技术的发展，互联网+教育蓬勃发展，互联网技术逐渐走进课堂教学。此节课将互联网技术和课堂教学进行深度融合，探索线上线下相结合的教学方式。线上功能主要有微课视频、文献检索、图文绘制等学习功能，还有学生作品提交展示功能、作品拍照展示功能、线上H5互动系统以及学习自我评价统计功能等。线上学习平台能够及时反馈学生的学习状态，利于教师即时评价、矫正，实现“教-学-评”的一致性。同时，在课后，学生通过账户登录可以看到自己的课堂学习痕迹。线上学习平台利于学生根据任务要求建构DNA分子结构组成、线上模拟搭建DNA分子平面图，利于呈现学生线下所搭建的DNA分子双螺旋结构。线下平台为学生提供搭建DNA分子模型的元件、化学键等。通过线上线下结合，学生经历了“工程产品”从“设计基本单位—绘制平面图—模拟搭建平面图—实物搭建平面图”的过程，这样不仅能使学生更深刻理解DNA分子的双螺旋结构，更能培养学生科学探究和科学思维能力，并能够深刻理解模型的重要价值。

六、 师生角色的根本转变

课堂教学以学生为主体，通过学生的活动建构知识，形成生命观念，并用此观念解释生命现象和社会议题。在建构和解释中提升学生的科学探究能力和促进科学思维的完成[3]。在此过程中，教师的角色是引导、评价和矫正。在“DNA分子双螺旋结构”教学中充分体现了这一理念。课堂开始由情境引入“搭建DNA分子双螺旋结构模型”的任务，教师为学生提供了线上搜索引擎、微课、绘图工具、H5模拟系统、DNA分子实物元件等资源，学生根据任务目标2人一组合作完成“绘制2个碱基对的DNA分子平面图”、“计算10个碱基对DNA分子所需元件”、“设计搭建DNA分子模型方案”、“线上H5系统模拟搭建4个碱基对的DNA分子平面图”、“线下搭建DNA分子平面模型”、“构建DNA分子立体结构”等活动。教师在每个活动结束后，要求学生进行解释和表述学习成果，并进行评价和矫正。

七、课堂学习的反思评价

学生学习反思是学生成长的重要方法，也是提升學生核心素养重要策略。目前，课堂学习的反思评价大多通过教师总结、学生总结、习题检测等方式进行。在发展核心素养的课堂教学中，反思评价至关重要。因此在学生任务完成后，设计了线上反思评价环节，并进行即时的线上统计，反馈给学生。自我评价指标如表1所示，呈现方式是线上平台。让学生通过自我评价，回顾任务完成过程的收获与不足。

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》已经颁布，如何将发展学生的核心素养落实到课堂教学中，需各个学科一线教师不断地去探索、去实践。笔者在实践中通过教学目标转型、教学资源二次开发、情境任务的时空贯穿、线上线下复合式学习、师生角色的根本转变、课堂学习的反思评价6个策略进行课堂的转型探索。通过观察学生的行为表现以及对学生的访谈测评，笔者认为基本实现了所设定的核心素养目标。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018：23-27.

[2]教育部基础教育课程教材专家工作委员会.普通高中课程方案和课程标准修订情况说明[J].基础教育课程，2018（1）：11-15.

[3]刘恩山，曹保义.普通高中生物学课程标准（2017年版）解读[M].北京：高等教育出版社，2018：22-40.