《分子與細胞》是普通高中生物學新課程中第一個必修模塊。萬事開頭難,難在師生要在新的課程理念指導下進行教和學;難在落實發(fā)展學生核心素養(yǎng)的要求;難在把握好教學內(nèi)容的時代性、基礎性和選擇性的有機統(tǒng)一;難在引發(fā)和保持學生的學習興趣和探索精神,為后續(xù)模塊的學習奠定較好的基礎。如果第一個必修模塊學不好,會嚴重影響學生對生物課程的學習積極性,甚至可能影響學生今后是否選擇生物學3個選擇性必修模塊。
困難既是挑戰(zhàn),也是機遇。這里就本模塊的育人價值,教學內(nèi)容的設計思路和呈現(xiàn)方式,從編者的視角作一些介紹。同時就本模塊的教學提出一些建議,與老師們交流。由于本模塊是高中生物學課程的起始模塊,有些方面說得較寬泛一點,既針對本模塊的教學,對其他模塊的教學,也有可參考之處。
一、本模塊的育人價值
眾所周知,17世紀細胞的發(fā)現(xiàn)和19世紀細胞學說的建立,對生物科學的發(fā)展具有重大意義。
恩格斯說:“有了這個發(fā)現(xiàn),有機的有生命的自然產(chǎn)物的研究——比較解剖學、生理學和胚胎學——才獲得了鞏固的基礎。”人們通常稱1838~1839年施旺和施菜登確立的細胞學說,1859年達爾文確立的進化論和1866年孟德爾確立的遺傳學為現(xiàn)代生物學的三大基石,而實際上,可以說細胞學說又是后二者的基石。當前,細胞生物學的主要發(fā)展方向是細胞分子生物學,它是以細胞作為一切有機體進行生命活動的基本單位這一概念出發(fā),主要在分子水平上研究細胞生命活動的基本規(guī)律。正如美國細胞生物學家威爾遜(E.E.Wilson)所說的:每一個生物科學問題的答案都必須在細胞中尋找。因此,《分子與細胞》是高中生物學課程的第一個必修模塊。發(fā)展學生的生物學學科核心素養(yǎng),是高中生物學課程的設計宗旨和核心任務?!镀胀ǜ咧猩飳W課程標準(2017年版)》指出:學科核心素養(yǎng)是學科育人價值的集中體現(xiàn),是學生通過學科學習而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力。生物學學科核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任等4個方面。這里就從這4個方面,對本模塊的育人價值分析如下。
1,建立生命觀念,促進科學的自然觀和世界觀的形成
關于生命觀念,我們可以簡單地理解為是生物學概念、規(guī)律的提煉和升華。生命觀念是形成科學的自然觀和世界觀的基礎,能指導探究生命活動規(guī)律,解決實際問題。
(1)生命的物質(zhì)觀
理解生命的物質(zhì)性及生命物質(zhì)的特殊性。世界是物質(zhì)的運動和運動著的物質(zhì),這是唯物主義的基本觀點。以細胞為基本單位的生物體,其組成的元素和化合物,既與無機自然界有普遍的聯(lián)系,又有重大的區(qū)別。一方面,組成細胞的元素都來自自然界,沒有特殊的“生命元素”;另一方面,細胞里元素能形成有機分子,與非生命物體有根本的區(qū)別。蛋白質(zhì)、核酸和多糖又都是由特定單體構(gòu)成的生物大分子,它們以碳鏈為骨架,成為細胞的結(jié)構(gòu)基礎,演繹著簡約或繁復的生命之歌。學生形成從分子水平上看待生命的物質(zhì)性和生命物質(zhì)的特殊性的認識,對于他們樹立正確的世界觀極為重要。無論是進一步的學習和研究,還是處理個人或社會事務,都需要以唯物主義世界觀為指導。
(2)生命的系統(tǒng)觀
理解生命系統(tǒng)有許多層次,細胞是基本的生命系統(tǒng)。生命系統(tǒng)由宏觀到微觀,大體說是由生物圈、生態(tài)系統(tǒng)、群落、種群到個體;由個體、系統(tǒng)、器官、組織到細胞。細胞是基本的生命系統(tǒng)(細胞內(nèi)還有各種結(jié)構(gòu)及各類分子和原子),客觀世界是由許多大大小小、互相聯(lián)系而又有區(qū)別的系統(tǒng)所組成的,系統(tǒng)有它的邊界,由相互作用、相互依賴的組分組成,系統(tǒng)都有它自身的調(diào)控規(guī)律和發(fā)展、消亡的規(guī)律。就細胞而言,細胞膜是系統(tǒng)的邊界;各類細胞器的分工合作是各組分的重要關系;細胞核是系統(tǒng)的控制中心,等等。細胞作為基本的生命系統(tǒng),細胞的整體結(jié)構(gòu)與組成部分之間,處處體現(xiàn)出系統(tǒng)的有機整體性,反映了整體大于部分之和,由此可以建立系統(tǒng)整體性觀念。如果通過細胞的探究,能使學生形成以系統(tǒng)論的視角來觀察和分析世間萬物,其益處不僅是學好生物學,還將廣及其他。
生命系統(tǒng)是開放的系統(tǒng)。奧地利出生的美國生物學家貝塔朗菲(L.von Bertalanffy,1901~1971)創(chuàng)立了一般系統(tǒng)論。他的系統(tǒng)論思想源自其機體論(1928年的《現(xiàn)代發(fā)展理論》和1932年的《理論生物學》)。他強調(diào)生物的整體性、動態(tài)結(jié)構(gòu)、能動性和組織等級,構(gòu)成了一個系統(tǒng),同時它又是一個開放系統(tǒng),和其環(huán)境組成一個大系統(tǒng)。生命系統(tǒng)的開放性,通過細胞生命活動的分析,能夠深入到分子水平而比較透徹,而這些認識,又將是研究個體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)這些層次的開放性的基礎,也和遺傳、進化息息相關。用開放的觀點審察自然現(xiàn)象和社會事務,具有普遍的認識論和方法論的價值。
(3)結(jié)構(gòu)與功能觀
細胞是一個復雜的、有序的系統(tǒng),處處表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)與功能相適應,因此,結(jié)構(gòu)與功能觀是重要的生命觀念。結(jié)構(gòu)與功能觀包括3個方面的含義:生命的結(jié)構(gòu)觀、生命的功能觀,結(jié)構(gòu)與功能關系觀。
生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是有層次的,個體到器官到組織到細胞是有層次的,結(jié)構(gòu)不是孤立的而是有聯(lián)系的,生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大多是動態(tài)的,這是生命的結(jié)構(gòu)觀。
生命系統(tǒng)各結(jié)構(gòu)的功能,是作為部分的結(jié)構(gòu)對整體的貢獻。認識某層次的結(jié)構(gòu)的功能,不能離開它的上一層次的整體。例如,認識細胞器的功能就不能離開細胞;認識器官的功能不能離開生物體這個整體。離開了整體,任何結(jié)構(gòu)都談不上什么功能。這就是生命的功能觀。
生命系統(tǒng)各結(jié)構(gòu)功能的實現(xiàn)需要其他結(jié)構(gòu)的配合。例如,哺乳動物的呼吸系統(tǒng)實現(xiàn)功能需要循環(huán)系統(tǒng)的配合。生命系統(tǒng)各結(jié)構(gòu)功能的實現(xiàn)還需要外部條件。例如,進行光合作用是葉綠體的功能,但是它在黑暗中無法進行光合作用。生命系統(tǒng)巾,各結(jié)構(gòu)發(fā)揮功能的過程可能對結(jié)構(gòu)有反作用。例如,肌肉的功能是運動,但是運動又可以使肌肉發(fā)達,兩者有一個相輔相成的作用。這就是結(jié)構(gòu)與功能關系觀。
對結(jié)構(gòu)與功能的關系,可以從上述三個方面來解釋,而不能機械、線性地解釋。這是結(jié)構(gòu)與功能觀。
(4)生命的能量觀
生命系統(tǒng)是開放系統(tǒng),系統(tǒng)的有序需要從外界輸入負熵來維持,需要與周圍環(huán)境進行物質(zhì)和能量的交換。生命系統(tǒng)的有序性,依賴于持續(xù)不斷的物質(zhì)、能量的輸出輸入來維持。物質(zhì)的輸入輸出、物質(zhì)的轉(zhuǎn)變,往往與能量變化伴隨。實際上,能量是物質(zhì)固有的屬性,這里為便于敘述將物質(zhì)與能量并列。
細胞作為開放系統(tǒng),需要能量的供應來維持。研究細胞這一基本的生命系統(tǒng)時,細胞的物質(zhì)輸入和輸出、細胞的能量供應和利用(或者稱為細胞代謝),是最核心的細胞生物學知識認識細胞的物質(zhì)輸入、輸出,能量的供應和利用,建立生命系統(tǒng)的物質(zhì)和能量觀生命活動的主動性、有序性、和周圍環(huán)境的統(tǒng)一性,盡在其中
(5)生命的發(fā)生:和發(fā)展觀
理解細胞的生命歷程,領悟事物的發(fā)生、發(fā)展和消亡的普遍規(guī)律。任何事物都有其發(fā)生、發(fā)展、消亡的過程和規(guī)律,這既是運動的觀點,也是辯證的觀點通過細胞學說中“新細胞由老細胞產(chǎn)生”、細胞的增殖、細胞的分化、細胞的衰老和凋廣的了解,將會具體而鮮明地形成這樣的觀點,輻射開去,旁及世界萬物,都有其發(fā)生、發(fā)展、消亡的規(guī)律,人們只能認識、應用這個規(guī)律,讓世界更美好就對待生命面言,我們應該愛護生命、珍惜生命在右生之年,讓生命閃耀熠熠的光輝..
簡言之,上述幾個方面:生命的物質(zhì)觀、系統(tǒng)觀、能量觀、發(fā)生:和發(fā)展觀,是認識生命世界這一特殊物質(zhì)形態(tài)的基本觀點,是科學的世界觀的有機糾成,也是辯證唯物主義自然觀的基礎。
本文的敘述雖然和《普通高中生物學課程標準(2017年版)》第4頁關于生命觀念的敘述不完全一致,但是二者并不矛盾本文是更貼近教材(本文所說“教材”一般就是指“教科書”)的體系安排的敘述方式。
本模塊教材在引導學生建構(gòu)概念的同時,特別注意引導學生提升生命觀念這樣的例子非常多,以下僅列舉兒例。更多的相關內(nèi)容,可閱讀各章教材介紹。
在第3章,在闡述細胞的基本結(jié)構(gòu)時,集中體現(xiàn)了生命的系統(tǒng)觀:組成細胞的結(jié)構(gòu),既分工又合作,共同構(gòu)成一個有機的整體,才表現(xiàn)出:系統(tǒng)整體性從第3章的章首頁設計,到各節(jié)標題的表述,以及內(nèi)容的組織和安排,都突出了系統(tǒng)整體性的重要意義。在闡述蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能、細胞膜的結(jié)構(gòu)與功能、細胞器(特別是葉綠體、線粒體等)的結(jié)構(gòu)與功能,都凸顯了結(jié)構(gòu)與功能相適應的觀念:教材在很多章節(jié)都滲透結(jié)構(gòu),功能相適應的觀念,例如,介紹蛋白質(zhì)時是從功能入手,先讓學生認識到人體的生命活動離不開蛋白質(zhì),體會蛋白質(zhì)眾多的功能,從而產(chǎn)生學習蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)的興趣和動機,再在此基礎上介紹構(gòu)成蛋白質(zhì)的產(chǎn)生功能的基礎——蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu);再如,在講呼吸作用和光合作用時,為了更好地體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)與功能觀,教材將呼吸作用的過程和光合作用的過程與細胞質(zhì)和線粒體、葉綠體的結(jié)構(gòu)結(jié)合起來,從而讓學生產(chǎn)生結(jié)構(gòu)與功能是相適應的觀念。
教材在引導學生提升生命觀念時,非常關注生命觀念的融合,避免割裂地、片面地理解生命觀念。例如,本書第1節(jié)“細胞是生命活動的基本單位”,分析細胞學說的建立過程,通過討論題,引導學生思考細胞的多樣性:,統(tǒng)一性之間的關系這一節(jié)的練習題,則引導學生去思考細胞學說與進化論的關系。再如,在第2章介紹細胞中的無機物(水)的時候,以生命起源于海洋開篇;在第3章第1節(jié)介紹細胞膜的時候,也是從生命起源的視角展開;在第3章第2節(jié)介紹細胞的內(nèi)容里,教材也在課后練習“拓展應用”中引導學生關注細胞器與生物進化的關系。由此引導學生在生命的系統(tǒng)觀、進化觀之間建立聯(lián)系,整體提升生命觀念,從而形成對生命系統(tǒng)的整體認識。
2.訓練科學思維,提升思維品質(zhì)
《普通高中生物學課程標準(2017年版)》第4頁關于科學思維的闡述是:"尊重事實和證據(jù),崇尚嚴謹和務實的求知態(tài)度,運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力。”科學思維的內(nèi)涵,包括思維習慣和能力。學習本模塊,可以訓練學生的科學思維能力,提升思維品質(zhì)。
高中生物學課程中的科學思維,要以生物學事實、概念為基礎,因為概念是思維的細胞。同時,概念的建立、規(guī)律的提煉,也無法離開科學思維。在嘗試獲取證據(jù)、運用證據(jù)與邏輯的過程中,需要設計并進行實驗,需要科學思維。在思維過程中,需要用到抽象與概括、歸納與演繹、分析與綜合等思維方法。
本套教材重視科學方法教育、注重科學思維訓練。系統(tǒng)設計科學方法體系,有機融入“思維訓練”的內(nèi)容。在本模塊教材中,科學思維的訓練也有鮮明的特色。
教材結(jié)合具體內(nèi)容體現(xiàn)的科學方法,用專門的欄目“科學方法”予以總結(jié)提煉。在本模塊教材中,介紹的科學方法有:歸納法、提出假說、分離細胞器的方法-差速離心法、同位素標記法、建構(gòu)模型、控制變量和設計對照實驗、對比實驗。其中,既有屬于科學研究共同的方法-歸納法、建構(gòu)模型等,也有具體的學科研究特有方法-同位素標記法、差速離心法。其中,既有獲取事實證據(jù)需要的方法,也有對事實進行分析、獲得結(jié)論的方法。
教材中安排了以下思維訓練活動:運用證據(jù)和邏輯評價論點、運用模型作解釋、分析數(shù)據(jù)。這些思維訓練聚焦事實材料的處理、證據(jù)與邏輯的運用。
思維訓練與科學方法的總結(jié)提煉,共同構(gòu)成本模塊科學思維訓練的主要內(nèi)容,訓練學生獲取證據(jù)、運用邏輯的思維品質(zhì)和能力。
當然,本模塊科學思維訓練的內(nèi)容,不是局限在“科學方法”“思維訓練”,只不過這兩個欄目關于科學思維的訓練比較顯性。實際上,在具體知識內(nèi)容的學習、實驗探究的設計和實施過程中,科學思維訓練也往往滲透其中。
3.開展科學探究,理解科學的過程和本質(zhì)
(1)親歷實驗和探究,理解科學過程
按照實踐育人的要求,學科核心素養(yǎng)提升的關鍵在“做”。科學課程中的實踐包括科學探究和工程學實踐。課程標準在“教學提示”中明確了各模塊的教學活動要求,其表達方式是“應開展下列教學活動”。因此,教材安排探究實踐類活動,需要以課程標準的有關要求為依據(jù)。
根據(jù)課程標準的要求,教材中專門安排了“探究·實踐”活動。這些實驗和探究活動,所需儀器設備條件相對簡單,易于完成。一方面緊扣學習的核心內(nèi)容,另一方面涉及多種方法和技能。有的屬于驗證性實驗,教材里清楚地介紹實驗的目的要求、材料用具、方法步驟,注意引導學生體驗實驗過程、獲得實驗結(jié)果、形成結(jié)論,感受獲取事實證據(jù)、得出結(jié)論的過程。有的屬于開放性的探究,教材里常有“背景知識”“參考案例”“討論”等予以引導,讓學生體驗探究過程,從而對科學過程有切身感受,對科學的本質(zhì)有所感悟。
本模塊安排了12個“探究·實踐”活動。考慮到有教師曾經(jīng)使用原實驗教科書,為便于老師們了解本書和實驗教科書相比在實驗活動方面的變化,故作如下介紹:本模塊教科15刪掉3個普遍反映可行性差、教育價值不高的實驗活動,按照課程標準的要求調(diào)整了1個實驗,補充了1個實驗。刪除的3個實驗為:觀察DNA和RNA在細胞中的分布(實驗操作難度大,效果不理想),體驗制備細胞膜的方法(實驗材料不容易得到,效果不理想),細胞大小與物質(zhì)運輸?shù)年P系(需要耗費大量的實驗材料,實驗的價值也不高)。其中“細胞大小與物質(zhì)運輸?shù)年P系”實驗改為“思維訓練運用模型作解釋”,保留了該實驗的思維訓練價值。按照課程標準的要求將“用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體”,調(diào)整為“用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細胞質(zhì)的流動",可行性更強了。按照課程標準的要求增加的實驗為:淀粉酶對淀粉和蔗糖水解的作用,該實驗1以說明酶的專一性。
(2)精選了若干重大科學發(fā)現(xiàn)的歷史過程
對科學過程和本質(zhì)的理解,需要科學歷史的支撐,而不是說教可以達到的。為此,本模塊選取了細胞學說建立的過程、世界上第一個人工合成蛋白質(zhì)的誕生、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索、人類對通道蛋白的探索歷程、關于酶本質(zhì)的探索、探索光合作用原理的部分實驗等方面的歷史,而且盡量展示其曲折和艱辛、繼承和創(chuàng)新,使學生愛讀,并置身于科學歷史的氛圍中去領悟和體公。
(3)介紹了細胞生物學研究的新進展
科學過程沒有終點,現(xiàn)代科學的勃勃生機。我們不但要讓學生了解科學的過去,更重要的是接觸現(xiàn)代科學的許多生長點,召喚著一代新人的努力。本模塊著意展示了相關內(nèi)容的新進展。如人工合成生命的探索、秀麗隱桿線蟲與細胞凋亡研究等,使學生感受到現(xiàn)代生命科學不息的脈動,把今日的學習融合到促進生命科學未來發(fā)展的事業(yè)中去。
(4)科學的前進也依賴于技術(shù)和方法的改進
科學發(fā)展的歷史過去是這樣,現(xiàn)在更是這樣,即科學的技術(shù)化、技術(shù)的科學化。本模塊教材十分關注技術(shù)的發(fā)明和科學方法的改進對相關科學問題的解決的作用,在學生可理解的范圍內(nèi),作了必要的介紹。如顯微技術(shù)的發(fā)明和應用、分離各種細胞器的方法、同位素示蹤技術(shù)、熒光顯示技術(shù)等。在科學方法上,前文介紹的各種科學方法,也是科學進步的基礎等。
4,提升社公責任意識,增蛋1",能力
“社會責任”是指基于生物學的認識,參與個人與社會事務的討論,作出理性解釋和判斷,解決生產(chǎn)、生活問題的擔當和能力。課程標準對社會責任的定義,指向“擔當和能力”。“擔當",“動詞,接受并負起責任”,在這里,是動詞做名詞用,其意思則是側(cè)重在“擔負責任”的態(tài)度和能力。學生在學習生物學課程之后,他們所建立的生命觀念,所獲得的科學思維習慣和能力,所提升的科學探究能力與品格,都將在履行“社會責任”的擔當中發(fā)揮作用。教材需要引導學生嘗試將所學、所能在履行“社會責任”中運用。
教材的正文、欄目、活動、課后練習等,都努力引導學生關注社會上與生物學有關的議題,關注生物科學技術(shù)在生產(chǎn)生活中的應用。教材中每節(jié)有創(chuàng)設學習情境的“問題探討”,其中相當一部分是現(xiàn)實生活中的問題;教材的敘述風格,盡可能從人們的生活、生產(chǎn)以及學生的經(jīng)驗出發(fā),力避深奧、學術(shù)化;教材的正文中還常出現(xiàn)醒目的“與生活的聯(lián)系”欄目,引導學生結(jié)合具體的知識內(nèi)容,探討社會上與生物學有關的議題,在社會生活中,運用所學生物學知識和掌握的科學思維方法,并將生命觀念用于指導實踐。教材還設有“科學·技術(shù)·社會”“與生物學有關的職業(yè)”等欄目,引導學生關注生物科學技術(shù)在社會中的應用,并為他們的職業(yè)規(guī)劃提供參考。除了特定欄目,教材還通過多種方式,立體、全方位地引導學生提升社會責任,還注意引導學生認同國家政策。即使是在“練習與應用”和“復習與提高”的習題中,還有相當數(shù)量的聯(lián)系生活、參與決策的題目。所有這一切,是要構(gòu)建一種聯(lián)系現(xiàn)實生活的氛圍,創(chuàng)設一種進一步理解和應用知識的情境。按照這一思路,教師還有補充、發(fā)展的余地。
從根本上說,科學源于生活、生產(chǎn)、科學實驗的實踐,它至高至上的目的,是要造福于人類。學生學習的最終目的,也是順利地走向社會,為社會的發(fā)展和進步服務。把學習和現(xiàn)實生活聯(lián)系起來,與社會責任對應起來,本質(zhì)是一種價值的追求,是科學的人文化。
本模塊教材涉及的內(nèi)容,雖屬微觀,相對深奧,但鑒于細胞是基本的生命系統(tǒng),它和人們的日常生活、醫(yī)療保健、環(huán)境保護、經(jīng)濟活動等方面仍密切相關。本模塊教材反映的生物學研究的現(xiàn)代進展,更深刻地影響人類社會的生活、生產(chǎn)和發(fā)展本模塊是學習其他模塊的基礎,沒有扎實的《分子與細胞》的基礎,難以學習遺傳的細胞基礎和分子機制,進而也難以理解現(xiàn)代生物進化理論。而機體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)及其調(diào)控,涉及許多種類的細胞及細胞參與的分子機制。即使是群體生物學(從種群、群落到生態(tài)系統(tǒng))中生物和生物的關系,生物和非生物之間的關系,其物質(zhì)、能量、信息的運動,均離不開細胞的生理活動和相關的分子機理。學習本模塊初步建立的生命的物質(zhì)觀、系統(tǒng)觀、結(jié)構(gòu)與功能觀、能量觀等生命觀念,既要在今后的學習中進一步完善,也是后續(xù)模塊學習、領悟生命的信息觀、進化觀的基礎。因此,學好《分子與細胞》,是學習其他各模塊的基礎。
除知識基礎外,能力基礎的形成也很重要?!斗肿优c細胞》模塊中安排的實驗、探究等活動數(shù)量多,科學方法、思維訓練內(nèi)容豐富,這些內(nèi)容,對學生能力的培養(yǎng)具有基礎性作用。此外,第1個必修模塊的學習,其學習興趣的激發(fā),學習方法的領悟,都對后續(xù)模塊的學習有重要影響,即影響到整個學科的學習。
二、教學內(nèi)容的設計思路和呈現(xiàn)方式
這套教材是由《普通高中課程標準實驗教科書生物》修訂而來,修訂的主要依據(jù)是《普通高中生物學課程標準(2017年版)》,在修訂過程中,我們認真分析并吸收原高中生物實驗教材的優(yōu)點,研究新的課程標準的要求,在繼承的基礎上努力創(chuàng)新,以全面提升教材育人價值。以下列舉的本模塊教學內(nèi)容的設計思路和呈現(xiàn)方式的若干特點,僅僅為了便于教師教學中有所遵循,而不是面面俱到。
1.“科學家訪談”代序
本套教材每個模塊,都以《科學家訪談》代序,科學家現(xiàn)身說法,這是對傳統(tǒng)教材的緒論或前言)的突破,是見人、見事、見精神;有知識、有過程、有殷殷的囑托。
本模塊科學家訪談的科學家是施一公院士,施一公院士是杰出的科學家,也十分關注基礎教育,訪談中,有科學家的愛問情懷,有生物科學研究的意義,有科學研究過程中的方法、品格、精神,有學習生物學的意義和方法,等等、“科學家訪談”的內(nèi)容無須教師講授,學生門已閱讀、思考、感悟即可。
2.以細胞是基本的生命系統(tǒng)構(gòu)建內(nèi)容體系
細胞是生物體結(jié)構(gòu)與生命活動的基本單位,如何讓學生認識這一基本單位?本模塊教材繼承了原實驗教科書的主線-以系統(tǒng)的視角看細胞,讓學生建立起細胞是基本的生命系統(tǒng)這一概念,并以系統(tǒng)剖析的方法,探究細胞,理解細胞的系統(tǒng)整體性。從更廣闊的視野來看.一股系統(tǒng)論適用于自然界和社會的各種事物的研究,對學生的術(shù)來更具有普遍意義 1因此木模塊內(nèi)容體系可簡略圖示如下:
3.以問題(任務)驅(qū)動學習,引導自主、探究和合作教材應當成為適合于引導學生自主、探究和合作學習的平臺,為此這您教材的必修模塊,突出了以問題(任務)驅(qū)動學習的辦法,期望有助于把傳統(tǒng)的教學過程轉(zhuǎn)化為更接近于“提出問題-解決問題-發(fā)現(xiàn)問題”的過程。
(1)章的罪頁,由引言+圖片+名言(或詩句)組成,除了給予視覺上的賞心悅目,學習情趣上的激發(fā)性,引言的文字潛伏著問題,或直截了當呈現(xiàn)問題,如第2章,教材章首頁用某種蛋1質(zhì)分子結(jié)構(gòu)模型為底圖,壓圖的格言是“鬧明生物現(xiàn)象的規(guī)律,必須建立在闡明生物大分子結(jié)構(gòu)的基礎上",突出研究細胞的重要性。章引言里,則用“石像無論多么栩栩如生,人們也不會認為它是生物",這一日常經(jīng)驗創(chuàng)設情境,基于這一情境,教材引導學生思考以下問題:“細胞和石頭都是由分子組成的,為什么細胞能表現(xiàn)出生命的特征呢?是因為細胞內(nèi)有什么非物質(zhì)的'活力'因素嗎?是細胞里含有特殊的,生命元素,嗎?是組成細胞的分子有什么特殊之處嗎?問題指向的是細胞的物質(zhì)性、細胞的特殊性,由此再次扣到本章研究生物大分子的重要性,隱含著蛋白質(zhì)、核酸承擔的功能是建立在分子結(jié)構(gòu)基礎上的這一認識。
(2)節(jié)都以“問題探討”專欄開始?!皢栴}探討”是由圖片+情境描述+討論題組成。這些問題,有的來自生活,有的來自科學實驗,有的來自科學史。其中以切合學生生活為主,所問問題有一定深度,若要透徹回答,就需認真學習本節(jié)內(nèi)容。本模塊共6章19節(jié),就有19個問題探討,對于驅(qū)動學生的主動學習應有一定作用。
(3)節(jié)的核心內(nèi)容,以問題形式組成“本節(jié)聚焦”專欄。例如第1章第1節(jié)“生命活動的基本單位-細胞”,“本節(jié)聚焦”為5個問題:細胞學說的內(nèi)容是什么?有什么意義?細胞學說建立的過程對你有哪些啟示?為什么說細胞是基本的生命系統(tǒng)?地球上的生命系統(tǒng)可以分為哪些層次?學習的過程,就是在教師的幫助下去闡明或解決這些問題。
(4)“思考·討論”,是各節(jié)中常出現(xiàn)的專欄,這是為適應自主、探究、合作學習的需要而設計的。其中都列出了一些富有思考價值、探究意義的問題。有時起承上啟下的作用;有時起知識遷移應用的作用;有時則起或概括、或演繹、或拓展思維的作用。教學中如運用得法,學來生動,學習能力將有長進。
(5)涉及科學史的寫法,大體都是遵循發(fā)現(xiàn)-新問題--再研究-再發(fā)現(xiàn)的過程來描述,實際也是問題驅(qū)動模式。例如,本模塊中“細胞學說建立的過程”“對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程”“關于酶本質(zhì)的探索”等都是問題遞進的呈現(xiàn)方式,而且其后必有進一步的問題,留待學生討論。
(6)“實驗·探究”的寫法,一般有背景資料,思路提示,甚或參考案例,也是為了學生自主學習之方便,另外也十分注意,既要有結(jié)果、結(jié)論,更要反思、交流和討論,其討論題,有時有一定深度或有所擴展。
在學科教學中,以問題(任務)驅(qū)動,引導自主、探究、合作式的學習,應是基本的策略和方式。為此,教材為教師和學生提供了方便。但這絲毫也不意味著必須“照貓畫虎”,教師有選擇和創(chuàng)造的空間,尤其不可忽視學生超越教材的各種問題,它們閃耀著學生智慧的火花,也檢驗教師的教學機智和水平。
4.教材內(nèi)容聚焦生物學概念建構(gòu)
生物學概念是建立生命觀念、提升科學思維的基礎。課程標準內(nèi)容聚焦大概念,教材內(nèi)容的選擇和組織,也落實課程標準的要求,聚焦生物學重要概念的建構(gòu)。
首先,教材內(nèi)容覆蓋全部的生物學大概念、重要概念,同時,又考慮概念之間內(nèi)在的邏輯,形成概念體系。
本模塊教材前3章總體上與課程標準中的必修部分概念1對應,后三章與相應的概念2對應。教材6章內(nèi)容,構(gòu)成一個有內(nèi)在邏輯的整體,即細胞是基本的生命系統(tǒng):先從細胞的物質(zhì)基礎、細胞的結(jié)構(gòu)的角度,闡述細胞是結(jié)構(gòu)與功能基本單位,說明細胞是基本的生命系統(tǒng),再進一步闡述細胞的生命活動需要物質(zhì)和能量,細胞會經(jīng)歷生長、增殖、分化、衰老和死亡,闡明細胞是有生命的、活的系統(tǒng)。
第二,在教材具體內(nèi)容的選擇和組織上,也注重概念的建構(gòu)。首先,圍繞概念的建立精選事實,組織學生活動,明確將概念的建立作為內(nèi)容選擇和組織的11標例如,“監(jiān)門質(zhì)是生命活動的主要承擔者”這一節(jié),教材修訂時,一是改變原教材從結(jié)構(gòu)到功能的敘述方式,改為以功能帶結(jié)構(gòu);二是更加明確闡述蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的關系。教材首先介紹蛋白質(zhì)的功能,引出蛋白質(zhì)為什么能承擔多種多樣的功能,由此,引導學生認識蛋白質(zhì)的基本組成單位-氨基酸。關于氨基酸的結(jié)構(gòu),教材安排了“思考·討論”活動,引導學生自己先歸納氨基酸結(jié)構(gòu)的共性,然后教材再做介紹。之后,教材進一步闡述蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),以及蛋白質(zhì)的多樣性。在正文最后,教材以血紅蛋白結(jié)構(gòu)為例,引導學生去理解每一種蛋白質(zhì)都有與它承擔的功能相適應的結(jié)構(gòu),既建立概念,也為“結(jié)構(gòu)與功能觀”的形成打好基礎
第三,關于教材中具體的生物學概念,在教材修訂時也與時俱進,一方面,明確給出概念的定義,幫助學生形成概念;另一方面,概念的定義也盡量反映當前學術(shù)界的共識。例如,關于被動運輸,教材對被動運輸?shù)暮x做了明確的陳述:"(像水分子這樣,)物質(zhì)以擴散方式進出細胞,不需要消耗細胞內(nèi)化學反應所釋放的能量。”這樣,既可以幫助學生理解被動運輸,同時,也便于學生將主動運輸與被動運輸進行對比,在比較中理解,并進一步整合形成關于物質(zhì)跨膜運輸?shù)母拍睢?/span>
5.創(chuàng)設情境,發(fā)展學生生物學學科核心索養(yǎng)
教材在具體落實學生生物學學科核心素養(yǎng)發(fā)展方面,沒有采用貼標簽的方式,而是結(jié)合具體的知識內(nèi)容,設置問題情境,努力讓學生通過真實情境下的探究與實踐活動發(fā)展核心素養(yǎng)。通過前面的介紹也可以看出來,教材在引導學生建立生命觀念、提高科學思維水平、提升社會責任意識方面,都是有知識依托、有情境鋪墊的,實際上,教材修訂時,在營造學習情境方面做了很多努力。
首先,注意創(chuàng)設真實的問題情境。無論是章首頁,還是各節(jié),在問題情境的創(chuàng)設上,都強調(diào)了“真實的問題情境”(原實驗教材中,有些問題情境為虛擬情境,教材修訂時都改為真實的問題情境)。例如,第3章章首頁問題情境為胰島分泌胰島素這一真實的問題情境。第二,強調(diào)情境的貫穿性,注意前后呼應。有些章節(jié),“問題探討”創(chuàng)設的情境,到教材正文介紹和習題中,還在不斷呼應例如,第1章第1節(jié)的“問題探討”的情境是:大熊貓與它吃的冷箭竹雖然形態(tài)迥異,但都是由細胞組成,從這一情境切入,引發(fā)學生思考,同時正文內(nèi)容也呼應這一情境。在這一節(jié)“細胞是基本的生命系統(tǒng)”的學習內(nèi)容里,再次出現(xiàn)這一情境,但引導學生思考的問題深人到了為什么說細胞是基本的生命系統(tǒng)這一深度。又如,第3章第3節(jié),“問題探討”以核移植牛這一真實的實例引入,引導學生分析細胞核控制遺傳信息,在隨后教材正文里安排的關于“細胞核的功能”的思考討論活動中,又呼應這一問題。體現(xiàn)了情境的前后呼應。在這一節(jié)教材的最后一段,系統(tǒng)總結(jié)細胞的結(jié)構(gòu)和功能,將細胞結(jié)構(gòu)的復雜精巧,與細胞的整體、有序聯(lián)系起來,暗含了結(jié)構(gòu)與j功能等生命觀念。在這里,教材的總結(jié)還呼應了木模塊第1章細胞是基本的生命系統(tǒng)。
6.適當提煉、顯性化呈現(xiàn)核心素養(yǎng)
在本章小結(jié)中,特別設立“發(fā)展素養(yǎng)”部分,幫助學生全面梳理一章學習之后自己在發(fā)展核心素養(yǎng)方面的收獲。
教材在每章的“本章小結(jié)”中都有“發(fā)展素養(yǎng)”方面的梳理總結(jié),概括本章學習所能提高的核心素養(yǎng),包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任等,且不局限于這四個方面。
教材在發(fā)展核心素養(yǎng)方面,立足于生物學學科核心素養(yǎng),但是并不是局限于這四條,也不局限在“生物學科”而是以促進學生綜合素養(yǎng)發(fā)展為己任。例如,本模塊第5章的本章小結(jié)中寫道:“基于酶和光合作用的探索歷程的學習,認識到科學是在實驗和爭論中前進的,偉大科學家的觀點也可能有一定的局限性??茖W工作者既要繼承前人的科學成果,善于汲取不同的學術(shù)見解,又要有創(chuàng)新精神,鍥而不舍,促進科學的發(fā)展”。這段話中涉及的科學本質(zhì)觀、開放包容的學術(shù)態(tài)度等,雖未明確寫在“學科核心素養(yǎng)”條目中,但對于學生的發(fā)展都是重要的。
7,以“章小結(jié)”、節(jié)后“練習與應用”和章后“復習與提高”強化學生的自我評價
教材的課后練習,從教材每章后的本章小結(jié),幫助學生系統(tǒng)梳理本章所學概念,并建立概念之間的關系。
養(yǎng)成自我評價的習慣,學會自我評價,是自主學習的重要特征。
本模塊的教材,在每章結(jié)束時,都有簡約精練的小結(jié),大體上都包含著本章的重要概念和核心素養(yǎng)要求。學生邊閱讀、邊回想,將有助于統(tǒng)整鞏固、填漏補缺、有所提高。如果堅持下去,就會促成善于總結(jié)的習慣。
在每節(jié)后有練習,分為概念檢測與拓展應用兩個層次,引導學生關注概念的形成,關注知識的遷移應用。概念檢測側(cè)重于檢測對本節(jié)概念掌握的情況,并在練習中鞏固概念。拓展應用有定難度,既有思維拓展,也有知識應用,還有某些科學探究技能的訓練等。概念的檢測與運用,教材盡量避免考概念的死記硬背,而是努力創(chuàng)設情境,讓學生學活、用活。
每章之后,有較豐富的“復習與提高”,題型上雖然只有兩大類:選擇題與非選擇題,但考察的內(nèi)容則既包括本章概念的理解和應用,也注意考察思維、探究水平,強化生命觀念和社會責任。有的習題在思維上具有較大的開放性,給學生較大的思維空間,引導學生多角度、辯證地看問題,有些題目沒有唯一正確的標準答案;在思想內(nèi)涵上具有一定的人文性,注重聯(lián)系社會實際、生產(chǎn)實際和個人生活實際,引導學生深入思考科學、技術(shù)、社會的關系,滲透愛國主義教育、提升社會責任、科學本質(zhì)教育以及人文關懷等學生可以通過檢測,了解自己的水平,或發(fā)現(xiàn)問題,促進反思,進一步提高。
總之,這是一個自我評價的平臺,使自主學習延伸到課后,逐步養(yǎng)成自主學習的習慣,提升自主學習的能力。根據(jù)這一精神,教師可結(jié)合學生情況,予以增刪,以取得更好的效果。
本模塊教材欄目形式多樣,如設置專欄的“科學方法”;結(jié)合相關章節(jié)內(nèi)容的“思維訓練”;貫徹STS的“科學·技術(shù)·社會”;拓展職業(yè)視野的“與生物學有關的職業(yè)”;反應科學進展的
“生物科技進展”。這些內(nèi)容,作為教材里主干知識內(nèi)容、正文中穿插的學生活動的補充,可以更好地挖掘相關章節(jié)知識的育人價值,更好地發(fā)展學生的核心素養(yǎng)。此外旁欄中,有“?”的,為補充問題,另有“相關信息”“知識鏈接”“想象空間”“學科交叉"“批判性思維”等,作為主欄內(nèi)容的拓展延伸,拓展視野、開啟思維。所有這些設計,使教學內(nèi)容豐滿起來,使學生的學習空間拓展下來,也為教師的教學作了某此提示1教材的圖片力求精美,與文字緊密配合,或以圖代文。編排上也力求疏密有致,消朗悅?cè)眨o學生以美的陶冶。
三、本模塊的教學建議
《普通高中生物學課程標準(2017年版》》中,對教學建議作了全面的、宏觀的表述,計七大方面,本書后續(xù)內(nèi)容對每章每節(jié)又有細致的教學指導,并配有案例若干因此,這里的教學建議,只能是介于兩者之間的一些提示,不能全面,而是務求實在以利于執(zhí)教。
1.做好模塊式教學的整體設計、落實本模塊教育價值
首先,由于一個模塊反映了本學科一個或一組的主題或核心概念;有主要的、貫徹始終的科學思想觀念和方法;有學習、探究的相似的情境;有內(nèi)在的邏輯聯(lián)系等,因此需要對整個模塊的教學進行整體設計。每個模塊都在發(fā)展學生的核心素養(yǎng)方面具有無可替代的教育價值,因此,挖掘本模塊的育人價值,就是整體設計首先需要考慮的問題,其次,由于一個模塊集中于36個學時內(nèi)完成學業(yè),獲取2個學分,時間相對集中,沒有多少緩沖調(diào)整的余地,教師和學生都是“連續(xù)作戰(zhàn)"。于是,整體設計,更顯重要。
整體設計要考慮的要點如下。
(1)本模塊的教育價值,特別是核心素養(yǎng)突顯于哪些教學內(nèi)容和過程之中。
(2)本模塊涉及哪些重要概念,它們應通過怎樣的教學策略和方式來建立。
(3)本模塊主要的、貫徹始終的科學思想觀念和方法,應在哪些內(nèi)容中重點體現(xiàn)。
(4)本模塊的教學時數(shù)應怎樣合理分配,哪些是學生可以自學的,哪些是需要教師指導的,哪些是必須講解的等。
(5)本模塊的“探究·實踐”“課外制作”“思考·討論”等活動,需要什么條件,每一項達到的目的存在怎樣的區(qū)別,過程和方法的要點怎樣。
(6)本模塊學習過程中需要補充哪些課程資源,哪些是經(jīng)過努力可以開發(fā)和利用的。
(7)本模塊學習過程中,如何引導學生做好練習和自我測評,有否必要增加階段性的、多樣化的測訊。
(8)本模塊的哪些教學內(nèi)容和教學過程需要依靠集體的力量進行研究,研究的問題的重點是什么。
(9)本模塊教學內(nèi)容中有哪些是你不太熟悉的,如何有計劃地逐一學習解決。
(10)通過本模塊的教學,你準備在哪些方面積累經(jīng)驗,并嘗試進行概括和提煉。
以上10項僅供參考。也就是說,要有一個《分子與細胞》模塊的教學計劃,突顯模塊式教學的特色。不能簡單地按章節(jié)劃分一下課時就算計劃,教材不能不按章、節(jié)來編寫,但實際教學應在整體設計的背景下靈活安排。同時,更重要的是把課程、學生、教師作為一個相心依存的整體而作通盤籌劃。
2.把核心概念及概念間的相互聯(lián)系放在教學的重要位置
核心概念在高中生物學課程中居于關鍵的位置。在生物學學科核心素養(yǎng)的形成過程中,概念是觀念形成的基礎,是思維和探究的基礎又是思維和探究的結(jié)果。在發(fā)展生物學學科核心素養(yǎng)的4大方面中,雖然沒有明確的生物學概念,但是,核心素養(yǎng)的形成卻無法離開概念而在沙堆上建立。發(fā)展核心素養(yǎng),并不意味著可以忽視核心概念的形成和概念間相互聯(lián)系的理解。
本模塊呈現(xiàn)方式中“本節(jié)聚焦”和“本章小結(jié)”,實際上都在喚起師生對核心內(nèi)容的關注,前者是導學,后者是概括提高,教與學的過程始終要集中精力于此。
核心概念及概念間的相互關系,當然不應是靜態(tài)的背誦和記憶,是在動態(tài)的,自主、探究、合作的學習過程中建立和形成的,并重在理解和應用。也不應孤立地去掌握,應圍繞著若干中心問題形成概念“串”,如下述一些中心問題:
(1)怎樣理解細胞是基本的生命系統(tǒng),這是構(gòu)建本模塊的內(nèi)在的邏輯思想;
(2)細胞呈現(xiàn)出怎樣的多樣性和統(tǒng)一性,統(tǒng)一性應如何來認識;
(3)為什么必須了解細胞的分子組成,生物大分子的類別及其對生命的重要性;
(4)作為基本的生命系統(tǒng)的細胞,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能有分工、有合作,而不是各組分簡單的疊加;
(5)細胞的生命活動,集中表現(xiàn)為與環(huán)境間的物質(zhì)交換、能量流動與轉(zhuǎn)化的過程,該過程表現(xiàn)出生命特有的自主性、有序性和穩(wěn)態(tài)等特征,它們與生物膜結(jié)構(gòu)和功能、葉綠體與線粒體的結(jié)構(gòu)和功能、酶、高能磷酸化合物等的關系;
(6)細胞生命歷程中各種過程的性質(zhì)和生物學意義怎樣,其實踐意義如何。
3.切實保障實驗、探究等學習活動的數(shù)量和質(zhì)量
《普通高中生物學課程標準(2017年版)》在教學提示中,明確提出了各模塊教學活動要求,所用的表述方式是:“為幫助學生達成對概念的理解,促進學生生物學學科核心素養(yǎng)的提升,應開展下列教學活動”。用的是祈使句,助動詞是“應”。課程標準里所列的教學活動,屬于課程標準要求的一部分,理應落實。因此,必須足量完成。另一方面,實驗、探究等活動,既是概念建構(gòu)的途徑,也是科學思維訓練的依托,更是“科學探究”這一素養(yǎng)落實的主渠道,因此,具有重要的教育價值,需要認真落實。
應該看到,《分子與細胞》模塊的實驗探究活動遠遠多于其他模塊,并為其他模塊中的實驗和探究打下基礎。應當克服各種困難,努力完成。
怎樣才能保障實驗和探究活動的質(zhì)量呢?下列各項應予以注意:
(1)時間上要有保障。本模塊教材安排的12個“探究·實踐”,除“探究酵母菌細胞的呼吸方式”外,都是可以當堂完成的。即使如此,仍占有相當大比例的教學時數(shù)。因此,為在時間上保障實驗和探究活動的開展,需擠壓“講授”的時間,由學生自主學習的內(nèi)容,應不講或少講。
(2)實驗條件的保障。本模塊教材在設計實驗探究活動時,是以普通中學的實驗室條件為依據(jù)的,所需器m、藥品多為常備,可以提前購買備置。如為節(jié)省起見,也可若干學校聯(lián)合,或地區(qū)教研部門統(tǒng)一購進,分別使用。
(3)分好實驗探究小組。本模塊教材的實驗探究大多以小組為單位進行。要有能切實負責的小組長(經(jīng)必要的培訓更好),不同潛質(zhì)的成員組合,每次的明確分工等都很重要。一個模塊的學習過程,小組組成可做一次或兩次變換更好
(4)探究能力、科學思維訓練,是貫穿整個高中生物學課程的任務。不能也沒有必要每一實驗或探究活動,項項都有要求,但應有側(cè)重點,累積起來,每一個活動都實現(xiàn)其內(nèi)在教育價值??梢孕☆}小做,大題大做,各得其所。不要把問題復雜化、模式化以及為聽課者、評課者表演。(5)強化訓練學生的弱項。每個學校、每個班級、每一學生,各項探究能力均有差異?;虿簧朴谔岢鰡栴}和作假設;或操作馬虎不精確;或不善于處理數(shù)據(jù);或不長于表達交流,等等。應按實際情況,強化訓練。
(6)要有計劃地進行評價,平日教學可選若干(一個模塊有2-3次即可)實驗探究的若干方面進行測評,作為平時成績。模塊教學的終結(jié)考核時,應有這方面的內(nèi)容,作為總成績的一部分。評價將能起到督促學生認真對待的作用。
(7)用好本模塊的“科學方法”(以邊框框出,并有主題)和“思維訓練”。它都是為科學探究準備的,教材以細水長流的方式,給學生以更多的了解和練習的機會,這也有助于探究能力的提高。
(8)有的“探究·實踐”中提供了“參考案例”,這是供學生設計探究方案時參考用的.既然是參考,就未必合適將它當作唯一的、標準的“操作流程”。教師、學生可以根據(jù)探究的問題、本校的實際條件等,靈活設計探究方案。
實驗教學一直以來都是中學生物學教學中的難點。之所以難,一方面,有客觀條件的制約,如學校的實驗室配備不足、儀器藥品采購經(jīng)費制約、實驗人員不足,以及班額過大實驗難以開展等現(xiàn)實條件,確實造成實驗教學的難。另一方面,也有主觀認識的問題,如目前的紙筆測試,還難以很好地考察學生的實驗、探究技能,因此,做實驗未必比講實驗能取得更好的成績,造成一部分教師選擇相對省事的“講實驗”?!凹埳系脕斫K覺淺,絕知此事要躬行。”學習自然科學的過程中,如果全都是紙上得來,學生沒有做科學的實踐體驗,沒有做科學過程中對科學的感悟,沒有經(jīng)歷成功的喜悅和挫折的洗禮,對他們品格、能力發(fā)展的影響,是不言而喻的。因此,克服困難、扎扎實實開展實驗教學,是每一個有追求的生物教師應該努力的。如果不想做,就有一萬個理由;如果想做,就有無數(shù)種辦法。與諸君其勉!
4.認真對待創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
創(chuàng)新能力的培養(yǎng),已經(jīng)提倡多年,但就以課堂教學為中心的學科教學而言,仍存在著許多值得探究的領域。這里用“認真對待”的意思,就是提倡我們一起來研究。
中學階段的學科課程,大量的是基礎的內(nèi)容,如高中必修模塊《分子與細胞》、《遺傳與進化》,都如此。而不同于“研究性學習”這樣的課程,師生共同提出研究性課題,確定研究的方法、途徑,獲得有新意的成果,創(chuàng)新能力的培養(yǎng)自在其中。
通過基礎內(nèi)容的學習而實現(xiàn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng),一方而是依賴于動手實踐,“做”科學,這是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的途徑之一,前面已經(jīng)提到,不再贅述。另一方面則是培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的能力,它是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的最經(jīng)常的途徑。在基礎內(nèi)容的教學中,只要重視起來,無處不在。
北京師范大學何克抗教授曾經(jīng)在論著中提出創(chuàng)造性思維結(jié)構(gòu)的六要素:發(fā)散思維、形象思維、直覺思維、邏輯思維、辯證思維和橫縱思維。還指出:
·具有尋的(指向)作用的是發(fā)散思維——“一個指向";
·具有明察事物的對立統(tǒng)一和進行聯(lián)系、比較、整合作用的分別是辯證思維和橫縱思維——“兩條策略";
·形象思維、直覺思維和邏輯思維——“創(chuàng)造性思維的主體”。
回到我們的教學中,想一想,這六要素是否都在我們的視野之中?是否在教學中處理好“指向”、“主體”和“策略”的相互關系?
下面同到《分子與細胞》模塊的教學內(nèi)容舉幾個具體例子。
(1)在幾個重大科學發(fā)現(xiàn),如“細胞學說的建立”“對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程”“關于酶本質(zhì)的探索",它們每前進一步,都要沖破固有的思想、觀念、理論的束縛,每一步的前進都是發(fā)散思維的勝利。本模塊教學內(nèi)容中無數(shù)有形或無形的問題“串”(“鏈”),都在引導學生的發(fā)散思維。
(2)第5章細胞的能量供應和利用,蘊含有嚴密的邏輯思維。從“降低化學反應活化能的酶”到“細胞的能量.貨幣,ATP",接著“細胞呼吸的原理和應用”,再到“光合作用與能量轉(zhuǎn)化”的安排,既符合認識的過程,更訓練邏輯思維的能力。
(3)從細胞分化實現(xiàn)專一性與細胞的全能性,從脫分化到再分化;從細胞衰老到個體壽命的有限性;從細胞凋亡的不可避免到凋亡對正常生長發(fā)育、維持穩(wěn)態(tài)的必要性等,充滿了辯證的思維。
上述例子,只是舉其大者,實際上任何一節(jié)內(nèi)容的學習,任何一個問題的解決,都有訓練創(chuàng)造性思維的不同價值,或是不同要素,或是深度不一。全靠我們在教學中用心處理。
5.追求科學素養(yǎng)和人文素養(yǎng)的結(jié)合
高中生物學課程,其核心任務,無疑是提高學生的生物科學素養(yǎng)。但廣義地說,科學也是社會文化的一部分,有人稱為科學的文化功能??茖W本來就是人類文化的一部分,它與人文素養(yǎng)實際上已經(jīng)水乳交融。法國著名作家福樓拜曾說,科學與藝術(shù),二人在山麓分手,又將在山頂匯合。人類社會的進步,離不開科學、人文兩大動力形成的合力。在我國學生發(fā)展核心素養(yǎng)體系中,科學精神,人文底蘊,都是學生未來的生存與發(fā)展之本。因此,一方面,我們可以在課程上區(qū)分自然科學與人文學科,以明確課程目標所側(cè)重的方向;另一方面,我們也需要關注科學與人文的共通之處,特別是在說科學素養(yǎng)和人文素養(yǎng)的時候,不能忽視它們緊密聯(lián)系互相滲透的一面,在我們的教學中,這兩者更是交相融合,共同為學生的全面發(fā)展服務。
教育的功能是實現(xiàn)人的社會化,培養(yǎng)社會需要的人才,人才的綜合素質(zhì)既需科學素養(yǎng),也要人文素養(yǎng)。課程、教材、教學,作為教育的載體,不可能把兩者割裂開來,生物課程、教材、教學是如此,其他課程、教材、教學也是如此。
回到我們的必修模塊《分子與細胞》來看,從知識體系的構(gòu)建到學習活動的設計,或隱或顯地滲透著人文素養(yǎng)的培養(yǎng)。從施一公院士科學貢獻的介紹,到各個科學發(fā)現(xiàn)的人、事和過程;從各核心內(nèi)容中與社會的聯(lián)系到“科學·技術(shù)·社會”的專欄;從細胞中各類化合物和健康的關系到“酶為生活添姿彩”;從分析細胞呼吸原理的應用到十細胞研究進展與人類健康;從細胞全能性的相關問題到骨髓移植和中華骨髓庫處處都在科學教育中滲透人文精神。而自主、探究、合作式的學習方式,推動著師生平等、民主和諧、互相尊重,善于合作,成果共享的學習文化的形成。在尊重人的尊嚴、個性、潛質(zhì)和發(fā)展的多樣化的氛圍中,生物科學教育中的人文精神將得到更好的發(fā)揚。
科學教育中融合人文素養(yǎng)的培植,呼喚科學課程的教師不斷提高白身的人文素養(yǎng),若如此,英雄更有用武之地。
尊敬的各位老師,本文實在夠冗長的了,千言萬語也替代不了各位的創(chuàng)造性勞動。教學是一株常青之樹,它的每一片新葉、鮮花和甜關的果實,都是我們辛勤耕耘的結(jié)晶。愿我們繼續(xù)不斷交流、相互鼓舞,為新課程的實施作出應有的貢獻!
表1 本模塊主要欄目一覽表
欄目類別 | 標題(或內(nèi)容) | 在教科書中的位置 |
問題探討 | 結(jié)合本節(jié)核心內(nèi)容營造學習情境 | 每一節(jié) |
探究·實踐 | 使用高倍顯微鏡觀察幾種細胞 | 第1章第2節(jié) |
檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì) | 第2章第1節(jié) | |
用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細胞質(zhì)的流動 | 第3章第2節(jié) | |
嘗試制作真核細胞的三維結(jié)構(gòu)模型 | 第3章第3節(jié) | |
探究植物細胞的吸水和失水 | 第4章第1節(jié) | |
比較過氧化氫在不同條件下的分解 | 第5章第1節(jié) | |
淀粉酶對淀粉和蔗糖水解的作用 | 第5章第1節(jié) | |
影響酶活性的條件 | 第5章第1節(jié) | |
探究酵母菌細胞呼吸的方式 | 第5章第3節(jié) | |
綠葉中色素的提取和分離 | 第5章第4節(jié) | |
探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響 | 第5章第4節(jié) | |
觀察根尖分生區(qū)組織細胞的有絲分裂 | 第6章第1節(jié) | |
思考·討論 | 分析細胞學說建立的過程 | 第1章第1節(jié) |
從細胞的視角看生命世界 | 第1章第1節(jié) | |
比較組成玉米細胞和人體細胞的元素及含量 | 第2章第1節(jié) | |
無機鹽的作用 | 第2章第2節(jié) | |
脂肪的作用 | 第2章第3節(jié) | |
氨基酸的結(jié)構(gòu)特點 | 第2章第4節(jié) | |
氨基酸怎樣構(gòu)成蛋白質(zhì) | 第2章第4節(jié) | |
對細胞膜成分的探索 | 第3章第1節(jié) | |
分泌蛋白的合成和運輸 | 第3章第2節(jié) | |
細胞核有什么功能 | 第3章第3節(jié) | |
水進出哺乳動物紅細胞的原理 | 第4章第1節(jié) | |
胞吞、胞吐過程的特點及意義 | 第4章第2節(jié) | |
關于酶本質(zhì)的探索 | 第5章第1節(jié) | |
有氧呼吸的能量利用特點 | 第5章第3節(jié) | |
細胞呼吸原理的應用 | 第5章第3節(jié) | |
葉綠體的功能 | 第5章第4節(jié) | |
探索光合作用原理的部分實驗 | 第5章第4節(jié) | |
光反應和暗反應的區(qū)別與聯(lián)系 | 第5章第4節(jié) | |
動物細胞和植物細胞有絲分裂的相同點和不同點 | 第6章第1節(jié) | |
比較構(gòu)成人體組織的細胞 | 第6章第2節(jié) | |
細胞的全能性 | 第6章第2節(jié) | |
年齡因素與細胞衰老的關系 | 第6章第3節(jié) | |
思維訓練 | 運用證據(jù)和邏輯評價論點 | 第5章第3節(jié) |
運用模型作解釋 | 第6章第1節(jié) | |
分析數(shù)據(jù) | 第6章第3節(jié) | |
課外制作 | 利用廢舊物品制作生物膜模型 | 第3章第1節(jié) |
科學方法 | 歸納法 | 第1章第1節(jié) |
提出假說 | 第3章第1節(jié) | |
分離細胞器的方法--差速離心法 | 第3章第2節(jié) | |
同位素標記法 | 第3章第2節(jié) | |
建構(gòu)模型 | 第3章第3節(jié) | |
控制變量和設計對照實驗 | 第5章第1節(jié) | |
對比實驗 | 第5章第3節(jié) | |
生物科技進展 | 人工合成生命的探索 | 第1章第2節(jié) |
世界上首例體細胞克隆猴的誕生 | 第3章第3節(jié) | |
秀麗隱桿線蟲與細胞凋亡研究 | 第6章第3節(jié) | |
生物科學史話 | 世界上第一個人工合成蛋白質(zhì)的誕生 | 第2章第4節(jié) |
人類對通道蛋白的探索歷程 | 第4章第1節(jié) | |
科學·技術(shù)·社會 | 酶為生活添姿彩 | 第5章第1節(jié) |
骨髓移植和中華骨髓庫 | 第6章第2節(jié) | |
與生物學有關的職業(yè) | 病理科醫(yī)師 | 第6章第3節(jié) |
表2 本模塊教學參考課時數(shù)(36課時,其中機動課時5)
教學內(nèi)容 | 參考課時數(shù) |
第1章走近細胞 | 3 |
第1節(jié)細胞是生命活動的基本單位 | 1 |
第2節(jié)細胞的多樣性和統(tǒng)一性 | 2 |
第2章組成細胞的分子 | 6 |
第1節(jié)細胞中的元素和化合物 | 1 |
第2節(jié)細胞中的無機物 | 1 |
第3節(jié)細胞中的糖類和脂質(zhì) | 1 |
第4節(jié)蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者 | 2 |
第5節(jié)核酸是遺傳信息的攜帶者 | 1 |
第3章細胞的基本結(jié)構(gòu) | 5 |
第1節(jié)細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能 | 2 |
第2節(jié)細胞器之間的分工合作 | 2 |
第3節(jié)細胞核的結(jié)構(gòu)與功能 | 1 |
第4章細胞的物質(zhì)輸入和輸出 | 3 |
第1節(jié)被動運輸 | 2 |
第2節(jié)主動運輸與胞吞、胞吐 | 1 |
第5章細胞的能量供應和利用 | 10 |
第1節(jié)降低化學反應活化能的酶 | 3 |
一酶的作用和本質(zhì) | (2) |
二酶的特性 | (1) |
第2節(jié)細胞的能量“貨幣"ATP | 1 |
第3節(jié)細胞呼吸的原理和應用 | 2 |
第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化 | 4 |
一捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu) | (2) |
二光合作的理和應用 | (2) |
第6章細胞的生命歷程 | 4 |
第1節(jié)細胞的增殖 | 2 |
第2節(jié)細胞的分化 | 1 |
第3節(jié)細胞的衰老和死亡 | 1 |
囡波灣生物
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