《生物學(xué)科核心素養(yǎng)背景下學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)及案例設(shè)計(jì)》13000字（論文）

生物學(xué)科核心素養(yǎng)背景下學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)及案例設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-2"\h\u18957【關(guān)鍵詞】科學(xué)思維；學(xué)科核心素養(yǎng)；思維能力 1130931緒論 1170331.1研究背景 169831.2研究目的及意義 219221.3研究現(xiàn)狀 3322262概念闡述及理論基礎(chǔ) 4200282.1科學(xué)思維的內(nèi)涵 4216772.2理論基礎(chǔ) 4258753科學(xué)思維下的教學(xué)策略創(chuàng)新 5271713.1呈現(xiàn)教材的感性材料，訓(xùn)練科學(xué)思維 550823.2創(chuàng)新課堂活動(dòng)，發(fā)展科學(xué)思維 763853.3以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，創(chuàng)設(shè)真實(shí)問題情境 10154004教學(xué)案例《細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能》的設(shè)計(jì) 10203544.1教學(xué)內(nèi)容分析 1084814.2學(xué)習(xí)者分析 10166854.3教學(xué)目標(biāo) 10149754.4教學(xué)重難點(diǎn) 11147404.5教學(xué)過程 11217344.6教學(xué)反思 16276955總結(jié)與展望 164548參考文獻(xiàn) 17【摘要】科學(xué)思維是在感性認(rèn)識的基礎(chǔ)上，認(rèn)同科學(xué)事實(shí)、原理在科學(xué)認(rèn)識活動(dòng)中的作用，運(yùn)用思維方法認(rèn)識客觀事物本質(zhì)的反映過程，形成解決實(shí)際問題的科學(xué)思維習(xí)慣和能力?；谠搩?nèi)涵，依托生物學(xué)科核心素養(yǎng)背景，為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維提出教學(xué)建議：一、以新教材中的科學(xué)史、圖表、問題情境、正文旁欄等材料為載體，呈現(xiàn)感性材料，訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)思維，把握事物本質(zhì)；二、教師在課堂活動(dòng)中通過創(chuàng)設(shè)認(rèn)知沖突、開展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、體驗(yàn)探究活動(dòng)等形式，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，并建構(gòu)生物學(xué)概念；以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，以日常生產(chǎn)和生活中的生物學(xué)問題為素材創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)思維解決問題，進(jìn)而提升學(xué)科核心素養(yǎng)?！娟P(guān)鍵詞】科學(xué)思維；學(xué)科核心素養(yǎng)；思維能力1緒論1.1研究背景人才是國家綜合國力的指標(biāo)，是創(chuàng)新的第一資源。隨著時(shí)代的發(fā)展與進(jìn)步，信息迭代速度加快，所覆蓋的知識領(lǐng)域不斷拓寬，基礎(chǔ)教育有效的學(xué)時(shí)固然無法承載所有知識。因此相對于傳授知識，培養(yǎng)學(xué)生自主獲取知識、擁有思辨和創(chuàng)新實(shí)踐能力更重要。教育部《關(guān)于全面深化課程改革落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的意見》中提出，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)落實(shí)育人任務(wù)[1]。《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中首次凝練提出學(xué)科核心素養(yǎng)，充分體現(xiàn)學(xué)科特點(diǎn)與育人價(jià)值。其中，科學(xué)思維是人類認(rèn)識和解決問題的有效思維途徑，促進(jìn)有效的科學(xué)探究，也是形成生命觀念的重要途徑。發(fā)展科學(xué)思維能力有助于學(xué)生逐步形成思維能力與必備品格。科學(xué)思維在探究過程中不斷發(fā)展，而科學(xué)探究的方法途徑又取決于生命觀念[2]。發(fā)展科學(xué)思維促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的形成。目前，在高中生物學(xué)課堂中，學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)仍存在一些不足，如：學(xué)生習(xí)慣于傳統(tǒng)灌輸式的課堂，思維能力較弱；課堂教學(xué)中探究性活動(dòng)較少；教師未能采取正確的教學(xué)策略訓(xùn)練學(xué)生的思維能力等?；诖?，本論文對科學(xué)思維的內(nèi)涵做出闡述，以新版高中生物學(xué)必修及選修教材為支撐，立足于課堂活動(dòng)的創(chuàng)新實(shí)踐提出教學(xué)建議，并以高中生物學(xué)必修1《分子與細(xì)胞》[3]（以下簡稱必修1）《細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能》為典型進(jìn)行課堂教學(xué)實(shí)踐的案例設(shè)計(jì)，為一線中學(xué)生物學(xué)教師提供教學(xué)實(shí)踐參考。1.2研究目的及意義1.2.1研究目的其一，在分析國內(nèi)外科學(xué)思維研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合不同教育學(xué)者的觀點(diǎn)，對科學(xué)思維的內(nèi)涵做出闡釋，為一線教育研究者加深對科學(xué)思維的理解提供參考。其二，聚焦于分析新教材的呈現(xiàn)方式及以學(xué)生為主體的課堂活動(dòng)創(chuàng)新，為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力提出一些建學(xué)建議，從而為一線教育研究者提供教學(xué)實(shí)踐參考。其三，以《細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能》為典例進(jìn)行教學(xué)案例的設(shè)計(jì)，利用教學(xué)策略發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維能力，促進(jìn)學(xué)生思維逐漸實(shí)現(xiàn)由簡單的理解到高階思維的提升，養(yǎng)成科學(xué)的思維習(xí)慣，提升學(xué)科核心素養(yǎng)水平，達(dá)到理論轉(zhuǎn)化為教學(xué)實(shí)踐的成效。1.2.2研究意義理論意義基于國內(nèi)外不同教育研究者對科學(xué)思維所做出的研究，對科學(xué)思維的內(nèi)涵做出闡述，有助于加深一線中學(xué)生物學(xué)教師對科學(xué)思維的理解，為其在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)展學(xué)生思維能力、提升核心素養(yǎng)水平等提供理論基礎(chǔ)。實(shí)踐意義以新教材及課堂活動(dòng)為載體，為發(fā)展學(xué)生的思維能力提供一些教學(xué)上的建議，并以《細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能》為例進(jìn)行教學(xué)案例設(shè)計(jì)引導(dǎo)學(xué)生提高科學(xué)思維能力，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。1.3研究現(xiàn)狀1.3.1國外對科學(xué)思維的研究現(xiàn)狀科學(xué)思維在國外的研究由來已久，最早起源于蘇格拉底的“助產(chǎn)術(shù)”[4]。亞里士多德選擇人類作為研究對象，第一個(gè)對人類邏輯思維問題進(jìn)行較為系統(tǒng)的研究，在研究過程中以歸納與推理為主要思維手段提出三段論。皮亞杰認(rèn)為教育更重要的是培養(yǎng)思維，思維模式最終決定了知識的樣式，即知識結(jié)構(gòu)的樣式[5]。而美國教育學(xué)家杜威則主張“反省思維”，強(qiáng)調(diào)思維的過程是通過對問題不斷深究，進(jìn)而使情境發(fā)生轉(zhuǎn)變的有效過程。布魯納強(qiáng)調(diào)主動(dòng)獲取知識，搭建新舊知識之間的聯(lián)系，進(jìn)而形成認(rèn)知結(jié)構(gòu)框架的思維過程[6]。庫恩以理論和證據(jù)的漸進(jìn)分化和協(xié)調(diào)為中心，提出了科學(xué)思維過程發(fā)展的框架，推動(dòng)了科學(xué)思維的發(fā)展[7]。美國“21世紀(jì)技能”細(xì)化核心素養(yǎng)，其中對“學(xué)習(xí)與創(chuàng)新技能”的評估與我國核心素養(yǎng)中的科學(xué)思維內(nèi)容基本一致[8]。國際權(quán)威教育評估項(xiàng)目PISA，通過情境測試評價(jià)學(xué)生科學(xué)能力。近年來的PISA測試主張全納的科學(xué)教育，引導(dǎo)其終身熱愛學(xué)習(xí)，有助于形成正確的價(jià)值觀和思維習(xí)慣，為其未來生活和發(fā)展奠定基礎(chǔ)[9]。綜合來說，國外對于科學(xué)思維的研究起步較早，在科學(xué)思維的內(nèi)涵、作用、培養(yǎng)、評價(jià)等方面都有較系統(tǒng)的研究，且重視程度高，體現(xiàn)在至今各國仍在開展多種評估體系用于評價(jià)學(xué)生的科學(xué)思維。將其總結(jié)，大多提倡以事實(shí)為基礎(chǔ)，借以情境化設(shè)計(jì)，以思維方式或方法為手段，啟發(fā)學(xué)生思考、分析、解決問題，在實(shí)踐中提升科學(xué)思維能力。1.3.2國內(nèi)對于科學(xué)思維的研究現(xiàn)狀我國在科學(xué)思維方面的研究起步較晚，但最早可追溯到孔子提倡的“不憤不啟，不悱不發(fā)”，通過啟發(fā)和引導(dǎo)的方式幫助學(xué)生有所領(lǐng)悟、逐漸明白事件其中的含義，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下及自主思維過程中不斷鍛煉自己的思維能力[10]。劉述舜是我國最早提出培養(yǎng)科學(xué)思維的現(xiàn)代學(xué)者之一。他認(rèn)為要促進(jìn)醫(yī)學(xué)現(xiàn)代化的發(fā)展，必須注重對醫(yī)學(xué)科研人員思維能力的培養(yǎng)，使其具有運(yùn)用已知的知識探索未知領(lǐng)域的能力[11]。林崇德提出的“思維結(jié)構(gòu)理論”，強(qiáng)調(diào)思維是一種有目的的活動(dòng)，是人類獨(dú)有的理解問題和解決問題的能力[12]，強(qiáng)調(diào)了科學(xué)思維的重要性。胡衛(wèi)平提出科學(xué)思維能力的結(jié)構(gòu)模型，描述科學(xué)思維的內(nèi)容、方法及品質(zhì)三者之間的關(guān)系，認(rèn)為思維能力的培養(yǎng)要以恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容、方法為基石，基于學(xué)生的知識儲備指導(dǎo)學(xué)生掌握思維方法，注重結(jié)合具體內(nèi)容訓(xùn)練學(xué)生思維品質(zhì)。以“生物學(xué)+科學(xué)思維”為主題在CNKI上檢索，得到文獻(xiàn)整體趨勢圖（如圖1），可以看出近年來，特別是在2016年后，國內(nèi)的教育學(xué)者對科學(xué)思維的研究不斷增多，科學(xué)思維的研究視角也有所拓寬。這說明隨著生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的提出，科學(xué)思維的豐富內(nèi)涵被越來越多的教育學(xué)者所關(guān)注。對其總結(jié)，近年來的文獻(xiàn)在科學(xué)思維的內(nèi)涵、培養(yǎng)策略、評價(jià)體系等方面都有提出更深入的看法與建議，推動(dòng)科學(xué)思維的進(jìn)一步發(fā)展。圖1“生物學(xué)+科學(xué)思維”文獻(xiàn)總體趨勢分析Fig.1Generaltrendanalysisof"Biology+ScientificThinking"literature2概念闡述及理論基礎(chǔ)2.1科學(xué)思維的內(nèi)涵科學(xué)思維是人類利用科學(xué)抽象的成果--概念、符號和思想模型實(shí)現(xiàn)的更深層次的意識行動(dòng)，是主體認(rèn)識客體本質(zhì)的意識活動(dòng)和認(rèn)知形態(tài)。[13]。由此可見，科學(xué)思維主要作為認(rèn)知活動(dòng)及認(rèn)識形式，促進(jìn)感性認(rèn)識上升到思維階層，從而認(rèn)識客體本質(zhì)。理性思維基于證據(jù)和邏輯推理，具有明確的思維方向和充分的思維基礎(chǔ)，是一種能觀察、比較、分析、綜合、抽象和總結(jié)事物或問題的思維[14]。該論點(diǎn)認(rèn)為科學(xué)思維必須以證據(jù)和邏輯為前提，掌握思維方法，逐步用以分析或解決問題?！镀胀ǜ咧猩飳W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱課標(biāo)）中提到：“科學(xué)思維”是指尊重事實(shí)和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識事物、解決實(shí)際問題的思維習(xí)慣和能力[15]?！墩n標(biāo)》中所闡述的科學(xué)思維是以認(rèn)知態(tài)度與行為為出發(fā)點(diǎn)，促進(jìn)行為、思維習(xí)慣及能力的統(tǒng)一，從而提升問題解決能力。基于上述內(nèi)容中對科學(xué)思維的闡述，結(jié)合《課標(biāo)》及部分教育學(xué)者的論點(diǎn)，由此認(rèn)為：科學(xué)思維是在感性認(rèn)識--即科學(xué)事實(shí)的基礎(chǔ)上，認(rèn)同科學(xué)事實(shí)、原理在科學(xué)認(rèn)識活動(dòng)中的作用，運(yùn)用思維方法--即歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等認(rèn)識客觀事物本質(zhì)的反映過程，形成解決實(shí)際問題的思維習(xí)慣和能力。通過實(shí)踐獲取的科學(xué)事實(shí)只是科學(xué)認(rèn)識的基礎(chǔ)，學(xué)生還需在內(nèi)在動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下以思維方法為依托上升到理性認(rèn)識，才能逐步形成必備品格及關(guān)鍵能力。2.2理論基礎(chǔ)2.2.1建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論提到教師必須隨著教學(xué)情境的變化學(xué)會(huì)轉(zhuǎn)變角色，不再是傳統(tǒng)意義上的“知識提供者”，而是幫助學(xué)生知識建構(gòu)的“協(xié)助者”。在教學(xué)中，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況設(shè)計(jì)課堂活動(dòng)，為學(xué)生呈現(xiàn)事實(shí)材料，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中積極思考，運(yùn)用思維方法分析、檢驗(yàn)問題，建構(gòu)新的知識，提升思維能力。2.2.2概念轉(zhuǎn)變理論以往的學(xué)習(xí)和生活經(jīng)歷會(huì)使學(xué)生在某些概念上存在偏差或錯(cuò)誤的經(jīng)驗(yàn)的理解[16]，因此在教學(xué)過程中，一是要充分了解學(xué)生的知識儲備，基于學(xué)生的學(xué)情設(shè)計(jì)探究性活動(dòng)引發(fā)學(xué)生對先前概念的質(zhì)疑或不解，從而充分考慮不同概念的合理性，最終建構(gòu)新概念；二是在課堂上為學(xué)生提供表達(dá)觀點(diǎn)的機(jī)會(huì)，包括教師也進(jìn)行與課題相關(guān)的觀點(diǎn)表述，有助于學(xué)生在此過程中主動(dòng)參與學(xué)習(xí)并理解、接受新概念。2.2.3杜威的反省理論杜威反省思維具有五大基本特質(zhì)[17]，其與培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維相契合，在教學(xué)過程中利用設(shè)計(jì)問題情境或體驗(yàn)探究活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生大膽做出猜想，擺事實(shí)講證據(jù)，運(yùn)用思維方法分析驗(yàn)證猜想，最終獲取知識，解決真實(shí)情境中的問題，促進(jìn)思維能力的發(fā)展。3科學(xué)思維下的教學(xué)策略創(chuàng)新新版高中生物學(xué)必修及選修課程模塊以生物學(xué)事實(shí)、概念為基礎(chǔ)，在教材編寫上為學(xué)生呈現(xiàn)大量感性材料--即科學(xué)事實(shí)，注重在教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟并掌握思維方法，從而認(rèn)識事物本質(zhì)，發(fā)展科學(xué)思維，本部分將舉例說明充分利用新教材，創(chuàng)新課堂活動(dòng)以發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。3.1呈現(xiàn)教材的感性材料，訓(xùn)練科學(xué)思維3.1.1科學(xué)史教材中呈現(xiàn)大量科學(xué)史，為學(xué)生探索科學(xué)家發(fā)現(xiàn)真理過程、學(xué)習(xí)領(lǐng)會(huì)科學(xué)的思維方法和工作途徑提供良好范本。如必修1《細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能》：表1對細(xì)胞膜成分的探索過程中所需的科學(xué)思維方法Table1Scientificthinkingmethodsneededintheprocessofexploringcellmembranecomponents科學(xué)事實(shí)科學(xué)思維方法事物本質(zhì)歐文頓的細(xì)胞通透性實(shí)驗(yàn)結(jié)果歸納與概括細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的丹尼利/戴維森的細(xì)胞張力實(shí)驗(yàn)類比推理細(xì)胞膜除含脂質(zhì)分子外，可能還附有蛋白質(zhì)溶解脂質(zhì)及蛋白酶解實(shí)驗(yàn)結(jié)果演繹推理、歸納與概括細(xì)胞膜組分主要含有脂質(zhì)和蛋白質(zhì)類似的應(yīng)用還出現(xiàn)在必修1《細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本單位》中分析科學(xué)家基于觀察和實(shí)證，結(jié)合歸納概括，經(jīng)過不斷修正完善建立細(xì)胞學(xué)說的過程；必修1《光合作用與能量轉(zhuǎn)化》中探索光合作用原理的實(shí)驗(yàn)過程等，以科學(xué)史內(nèi)容為依托，學(xué)生能夠逐步運(yùn)用多種思維方法進(jìn)行科學(xué)探究，理解和建構(gòu)知識，發(fā)展思維能力。3.1.2圖表圖表具有直觀性和概括性，有利于將零散的知識點(diǎn)直觀聯(lián)系，為學(xué)生搭建知識橋梁，從而把握所學(xué)內(nèi)容。基于此，教材以圖表為載體，演繹現(xiàn)象，幫助學(xué)生在參與探究活動(dòng)的過程中學(xué)習(xí)學(xué)科知識，訓(xùn)練科學(xué)思維。以必修1《細(xì)胞的多樣性和統(tǒng)一性》為例：通過初中階段的學(xué)習(xí)，學(xué)生學(xué)會(huì)使用低倍顯微鏡觀察細(xì)胞結(jié)構(gòu)，但尚未接觸到高倍鏡。因而在開展使用高倍顯微鏡觀察細(xì)胞的探究活動(dòng)之前，以小組為單位，根據(jù)光學(xué)顯微鏡的構(gòu)造原理和低倍鏡的使用方法，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)使用高倍鏡的方法步驟。在學(xué)生初步構(gòu)想出實(shí)驗(yàn)方案后，教師進(jìn)行評價(jià)，最終由學(xué)生歸納得出使用高倍鏡的具體步驟及注意事項(xiàng)。在從低倍鏡觀察過渡到高倍鏡觀察細(xì)胞的過程中，通過小組合作探究設(shè)計(jì)方案，學(xué)生得以把握低倍鏡與高倍鏡的異同點(diǎn)，有利于培養(yǎng)類比推理能力。又如：必修2《遺傳與進(jìn)化》（以下簡稱必修2）[18]《DNA的復(fù)制》“思考·討論”欄目中引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用演繹推理分析含14N培養(yǎng)液中所提取到的DNA離心結(jié)果，從而證明DNA的復(fù)制是以半保留的方式進(jìn)行的，有利于培養(yǎng)其演繹與推理思維能力。必修1《細(xì)胞的分化》“思考·討論”欄目中展示構(gòu)成人體組織的不同細(xì)胞，引導(dǎo)學(xué)生通過觀察其形態(tài)、結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，嘗試歸納得出四種細(xì)胞在生命活動(dòng)中所承擔(dān)的生理功能，加深對細(xì)胞分化概念的理解。3.1.3問題情境新教材以科學(xué)事實(shí)為基礎(chǔ)，設(shè)置問題情境驅(qū)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生利用思維方法解決問題，從而認(rèn)識事物本質(zhì)、建構(gòu)生物學(xué)概念，發(fā)展科學(xué)思維。如必修1《細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本單位》：表2分析細(xì)胞學(xué)說建立過程所運(yùn)用的科學(xué)思維方法Table2Thescientificthinkingmethodusedintheestablishmentofanalyticalcelltheory問題科學(xué)思維方法事物本質(zhì)細(xì)胞學(xué)說主要闡明細(xì)胞的多樣性還是生物界的統(tǒng)一性？分析與綜合、歸納與概括通過揭示動(dòng)植物的統(tǒng)一性，闡明生物界的統(tǒng)一性從施萊登和施旺所使用的科學(xué)方法的角度出發(fā)，分析“所有的動(dòng)植物都由細(xì)胞構(gòu)成”這一結(jié)論是否可信？批判性思維不完全歸納法的應(yīng)用；動(dòng)植物個(gè)體與細(xì)胞的內(nèi)在規(guī)律性關(guān)系魏爾肖得出的結(jié)論是否表示身體的每個(gè)細(xì)胞都凝聚著漫長的進(jìn)化史？演繹與推理細(xì)胞學(xué)說與進(jìn)化論的關(guān)系科學(xué)發(fā)現(xiàn)具有哪些特點(diǎn)？抽象、歸納與概括重視觀察與實(shí)證，需要?dú)w納與概括；科學(xué)的發(fā)現(xiàn)依賴于技術(shù)的進(jìn)步；科學(xué)理論的建立要經(jīng)歷不斷修正完善的過程。類似的應(yīng)用還出現(xiàn)在必修1《被動(dòng)運(yùn)輸》“思考·討論”中通過問題情境化設(shè)計(jì)，如提問學(xué)生：當(dāng)細(xì)胞吸水膨脹或失水皺縮時(shí)，水分子發(fā)生擴(kuò)散作用的方向；細(xì)胞內(nèi)的血紅蛋白等有機(jī)物能否通過細(xì)胞膜；在上述過程中體現(xiàn)細(xì)胞膜的什么特點(diǎn)等，學(xué)生在探討問題的過程中得出結(jié)論，進(jìn)而掌握水分子進(jìn)出哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞的原理。又如必修1《細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能》“思考·討論”中通過設(shè)計(jì)問題串引導(dǎo)學(xué)生深剖4則資料概括細(xì)胞核的功能等。3.1.4正文旁欄教材在正文的旁欄部分設(shè)置了批判性思維專欄[19]（如表3），鼓勵(lì)學(xué)生有理有據(jù)地提出質(zhì)疑，勇于表達(dá)出不同觀點(diǎn)或想法：表3人教版高中生物必修/選修教材中批判性思維欄目統(tǒng)計(jì)Table3StatisticsofCriticalThinkingColumninSeniorHighSchoolBiologyCompulsory/ElectiveTextbookspublishedbyPeople'sEducationPress教材/課時(shí)內(nèi)容必修1/細(xì)胞中的糖類和脂質(zhì)纖維素很難被消化，為什么還被稱為人類的“第七類營養(yǎng)素”？必修2/基因表達(dá)與性狀的關(guān)系對“基因決定生物體的性狀“這一觀點(diǎn)的評價(jià)。必修2/自然選擇與適應(yīng)的形成你能舉例反駁用進(jìn)廢退、獲得性遺傳的觀點(diǎn)嗎？/如何評價(jià)“將‘適者生存’改為‘適者繁殖’”這種觀點(diǎn)？選擇性必修1《穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)》[20]（以下簡稱選擇性必修1）/免疫學(xué)的應(yīng)用能否讓患免疫缺陷病的兒童接種疫苗（尤其是減毒活疫苗）？選擇性必修2《生物與環(huán)境》[21]（以下簡稱選擇性必修2）/生物多樣性及其保護(hù)修建高速公路、鐵路等活動(dòng)會(huì)威脅到某些野生物種的棲息，這給你什么啟示？3.2創(chuàng)新課堂活動(dòng)，發(fā)展科學(xué)思維3.2.1認(rèn)知沖突培養(yǎng)思維能力離不開問題的產(chǎn)生，因而教師在教學(xué)中要學(xué)會(huì)利用這一特點(diǎn)，依據(jù)學(xué)生已有的知識和思維特點(diǎn)設(shè)置疑問，制造矛盾，從而引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，發(fā)展科學(xué)思維。以必修2《染色體變異》為例：學(xué)生的前概念，如：一個(gè)染色體組就是單倍體，兩個(gè)染色體組即為二倍體，多個(gè)染色體組即為多倍體。教師在組織課堂教學(xué)活動(dòng)時(shí)，可組織學(xué)生以小組合作探究學(xué)習(xí)完成模型建構(gòu)，利用物理模型或概念模型表示“單倍體”“二倍體”“多倍體”。學(xué)生在建構(gòu)模型的過程中思維相互碰撞，引發(fā)認(rèn)知沖突，從而意識到對核心概念的理解偏差。在此基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)“單倍體”、“二倍體”、“多倍體”概念，強(qiáng)調(diào)單倍體是不經(jīng)受精直接發(fā)育而成的，二倍體及多倍體的前提是由受精卵發(fā)育而來。在實(shí)現(xiàn)前概念轉(zhuǎn)變的過程中實(shí)現(xiàn)知識遷移，既有利于學(xué)生建構(gòu)新概念，又有利于鍛煉學(xué)生的模型與建模、歸納與概括思維能力。類似的應(yīng)用還出現(xiàn)在必修1《細(xì)胞的衰老和死亡》中探討細(xì)胞衰老與個(gè)體衰老的關(guān)系，引發(fā)學(xué)生關(guān)于“細(xì)胞衰老是否等同于個(gè)體衰老？”的思考，引導(dǎo)學(xué)生考慮單細(xì)胞生物和多細(xì)胞生物兩種不同的情況，從而建構(gòu)對細(xì)胞衰老的正確理解；其余還出現(xiàn)在必修1《光合作用與能量轉(zhuǎn)化》學(xué)生經(jīng)過前期的學(xué)習(xí)會(huì)誤認(rèn)為暗反應(yīng)在有光存在的條件下無法進(jìn)行，因而要引導(dǎo)學(xué)生比較光反應(yīng)和暗反應(yīng)發(fā)生的條件、場所等內(nèi)容，加深對光合作用發(fā)生過程的理解等。3.2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是促成學(xué)生達(dá)成生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要支撐[15]。因此利用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的課堂活動(dòng)，學(xué)生能夠?qū)W以致用，將所學(xué)知識和思維方法遷移到生活實(shí)際中，既有利于提高動(dòng)手實(shí)踐的能力，又能夠激發(fā)自身的創(chuàng)造力。以選擇性必修2《生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性》為例：在學(xué)生習(xí)得生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)知識后，教師可引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的原理，充分考慮生態(tài)系統(tǒng)的各組成成分設(shè)計(jì)生態(tài)缸，包括不同組分與營養(yǎng)級之間的合適比例等，實(shí)驗(yàn)過程中需撰寫實(shí)驗(yàn)方案、設(shè)計(jì)觀察記錄表及實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師可以開展分享評價(jià)課堂活動(dòng)，學(xué)生在分享和評價(jià)過程中有所啟發(fā)，進(jìn)一步優(yōu)化自己的實(shí)驗(yàn)方案，提高實(shí)驗(yàn)效果。類似的應(yīng)用還出現(xiàn)在必修1《被動(dòng)運(yùn)輸》：類比于水進(jìn)出哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞的原理，引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究“水進(jìn)出植物細(xì)胞是否也通過滲透作用”，教師深入合作小組與學(xué)生充分討論，充分考慮植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)的自因變量、實(shí)驗(yàn)材料的選取、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)設(shè)等因素，幫助學(xué)生設(shè)計(jì)并實(shí)施合適的實(shí)驗(yàn)方案，最終得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過程，學(xué)生思維在不斷碰撞中提升，有助于發(fā)展演繹與推理及創(chuàng)造性思維能力。其余應(yīng)用還出現(xiàn)在《降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶》中讓學(xué)生通過自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究不同溫度或PH等條件下酶的活性，記錄數(shù)據(jù)繪制實(shí)驗(yàn)曲線圖，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果從而得出酶的作用條件等。3.2.3體驗(yàn)探究探究式的學(xué)習(xí)活動(dòng)能給予學(xué)生參與和實(shí)踐的機(jī)會(huì)，學(xué)生進(jìn)行觀察、發(fā)現(xiàn)問題并嘗試應(yīng)用所學(xué)知識進(jìn)行探究，得出結(jié)論，才能更好地掌握科學(xué)知識，從而發(fā)展科學(xué)思維。以必修2《基因在染色體上》為例：教師講授薩頓觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生把基因和染色體聯(lián)系起來，并對其進(jìn)行假設(shè)，指導(dǎo)學(xué)生以此為出發(fā)點(diǎn)，運(yùn)用演繹與推理思維方法，一是驗(yàn)證孟德爾豌豆雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果，即“F1代為高莖性狀，F(xiàn)2代出現(xiàn)性狀分離，高莖：矮莖=3：1”，二是預(yù)測果蠅的測交實(shí)驗(yàn)結(jié)果，即紅雄：紅雌：白雄：白雌=1：1：1：1，通過演示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，證明其假說正確性。該節(jié)內(nèi)容中還存在另一處假說演繹線索，教師可將該內(nèi)容作為學(xué)生課堂合作學(xué)習(xí)的材料。在該教學(xué)活動(dòng)中，教師以體驗(yàn)探究為依托，讓學(xué)生利用已知條件進(jìn)行演繹推理，從而發(fā)展演繹與推理能力。除此之外，教師可利用概念模型的方式引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)探究，從而發(fā)展模型與建模能力。如：必修1第2章《組成細(xì)胞的分子》中，學(xué)生通過構(gòu)建集合圖掌握判斷部分化合物的方法（如圖2），將葉綠素、血紅蛋白等幾種重要的化合物充分聯(lián)系。必修2《基因表達(dá)與性狀的關(guān)系》中利用概念圖（如圖3）將基因與性狀之間的關(guān)系聯(lián)系起來。在實(shí)際教學(xué)活動(dòng)中，教師可借助概念圖作為板書，指導(dǎo)學(xué)生串聯(lián)整節(jié)課的知識，亦可作為課前復(fù)習(xí)的工具，讓學(xué)生以概念圖的形式自主建構(gòu)基因表達(dá)與性狀之間的關(guān)系。概念模型作為直觀工具，有利于學(xué)生進(jìn)行發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)，自主構(gòu)建知識體系，從而提高思維能力。圖2重要化合物集合圖Fig.2Setdiagramofimportantcompounds圖3《基因表達(dá)與性狀的關(guān)系》概念圖Fig.3ConceptmapofRelationshipbetweenGeneExpressionandTraits3.3以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，創(chuàng)設(shè)真實(shí)問題情境學(xué)生發(fā)展思維能力，最終是為解決實(shí)際問題所服務(wù)。在課堂活動(dòng)中，教師圍繞生產(chǎn)生活實(shí)際創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)思維解決問題。以必修1《細(xì)胞中的糖類和脂質(zhì)》為例：在課堂小結(jié)后，以“糖尿病患者的飲食有很大的限制，為何除了甜食之外，還要限量食用米飯、饅頭等主食呢？”問題為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合中國營養(yǎng)學(xué)會(huì)制定的膳食指南中關(guān)于糖攝入量的控制水平，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用分析與綜合、抽象與概括等思維方法結(jié)合所學(xué)知識解釋問題，讓學(xué)生為糖尿病病人制定一份合理的食譜。通過滲透具體實(shí)例幫助學(xué)生逐步形成運(yùn)用學(xué)科知識解決問題的能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。類似的應(yīng)用還出現(xiàn)在選擇性必修3《生物技術(shù)與工程》[22]第4章第1節(jié)《轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性》：轉(zhuǎn)基因食品是否安全一直是人們爭論的焦點(diǎn)。教師可引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識，針對轉(zhuǎn)基因食品的安全性進(jìn)行科學(xué)審視與判斷，從而理性對待轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品，這有利于學(xué)生關(guān)注科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)的相互關(guān)系，還有利于“科學(xué)思維”這一核心素養(yǎng)的落實(shí)。4教學(xué)案例《細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能》的設(shè)計(jì)4.1教學(xué)內(nèi)容分析“細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能”位于人教版高中生物學(xué)教材必修1第3章第3節(jié)，包括：細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)、細(xì)胞核的功能、細(xì)胞是一個(gè)統(tǒng)一的整體三部分內(nèi)容，為后面學(xué)習(xí)細(xì)胞分裂等內(nèi)容奠定基礎(chǔ)。本課時(shí)以克隆牛的熱點(diǎn)話題導(dǎo)入新課，充分引起學(xué)生的探究興趣?；诮滩闹谐尸F(xiàn)的4則材料設(shè)置問題情境，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行演繹推理得出細(xì)胞核的功能。而細(xì)胞核的功能由它的結(jié)構(gòu)所決定，自然過渡到對細(xì)胞核結(jié)構(gòu)的探索。基于細(xì)胞各部分在結(jié)構(gòu)和功能上的聯(lián)系，強(qiáng)化系統(tǒng)觀念。另外在“細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)”這一教學(xué)過程中幫助學(xué)生掌握模型與建模的科學(xué)方法。4.2學(xué)習(xí)者分析本課時(shí)授課對象為高一年段學(xué)生，該階段學(xué)生對學(xué)習(xí)具有一定的自主性和獨(dú)立性，對高中生物課程好奇心較強(qiáng)，接受新知識的能力較好，具備基本的知識基礎(chǔ)和分析能力。在知識上，高一年級的學(xué)生經(jīng)過初中階段的學(xué)習(xí)，能夠明確細(xì)胞核在細(xì)胞中所處的位置，但對其結(jié)構(gòu)和功能等抽象知識尚不清晰。在能力上，高一年級的學(xué)生思維活躍但科學(xué)思維較為缺乏，在細(xì)胞核結(jié)構(gòu)和功能的學(xué)習(xí)過程中，主要注重學(xué)生的演繹推理、模型與建模及科學(xué)探究能力的提高。4.3教學(xué)目標(biāo)基于課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容要求、學(xué)業(yè)要求和學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并圍繞培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的要求，制訂了如下教學(xué)目標(biāo):1.生命觀念：通過資料分析與討論，能夠闡明細(xì)胞核的功能和結(jié)構(gòu)，認(rèn)同細(xì)胞核是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心，形成結(jié)構(gòu)與功能觀；能夠舉例說明細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)之間相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)一致，共同執(zhí)行細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動(dòng)，形成系統(tǒng)觀念。2.科學(xué)思維與科學(xué)探究：通過分析細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)與功能，掌握演繹與推理、模型與建模等思維方法，發(fā)展科學(xué)思維能力；通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)或呈現(xiàn)證據(jù)提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。3.社會(huì)責(zé)任：通過科學(xué)家在克隆技術(shù)上的突破，提升民族自豪感；利用生活廢棄物制作細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)模型，提升節(jié)約利用的環(huán)保意識。4.4教學(xué)重難點(diǎn)4.4.1教學(xué)重點(diǎn)1.闡明細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能，認(rèn)同細(xì)胞核是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心，形成結(jié)構(gòu)與功能觀。2.用生活廢棄物制作細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)模型，提升節(jié)約利用的環(huán)保意識。4.4.2教學(xué)難點(diǎn)1.認(rèn)同細(xì)胞核是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心；能夠舉例說明細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)之間相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)一致，共同執(zhí)行細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動(dòng)，形成系統(tǒng)觀念。2.掌握演繹與推理、模型與建模等科學(xué)方法，發(fā)展科學(xué)思維和科學(xué)探究能力。4.5教學(xué)過程基于上述提出的科學(xué)思維內(nèi)涵，針對《細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)與功能》這一課時(shí)創(chuàng)設(shè)凸顯科學(xué)思維的教學(xué)過程，如圖4所示：圖4基于科學(xué)思維內(nèi)涵創(chuàng)設(shè)的教學(xué)流程Fig.4Teachingprocessbasedontheconnotationofscientificthinking4.5.1創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課以“世界首例體細(xì)胞克隆猴誕生”視頻為情境導(dǎo)入，教師提出問題：將雌性獼猴胎兒體細(xì)胞核植入去核卵細(xì)胞，產(chǎn)生基因相同的后代（即中中和華華），這結(jié)果說明了什么？教師引導(dǎo)學(xué)生思考并討論，得出“克隆猴的性狀由細(xì)胞核所決定”這一結(jié)論。設(shè)計(jì)意圖：以熱點(diǎn)話題導(dǎo)入，能夠充分激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)為學(xué)習(xí)細(xì)胞核的功能作鋪墊；通過展示克隆技術(shù)的發(fā)展挽救稀有物種的瀕危狀況，提升學(xué)生的愛國情懷及民族自豪感。4.5.2凸顯科學(xué)思維，構(gòu)建生命課堂細(xì)胞核的功能將教材中的4則實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行拆解再呈現(xiàn)給學(xué)生，教師設(shè)疑，學(xué)生提出猜想并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，歸納概括得出細(xì)胞核的功能，即細(xì)胞核控制著細(xì)胞的代謝和遺傳。設(shè)計(jì)意圖：基于教材所呈現(xiàn)出的感性材料，教師拆解設(shè)疑，引導(dǎo)學(xué)生能夠基于事實(shí)證據(jù)，運(yùn)用演繹推理、歸納概括等思維方法分析資料，建構(gòu)生物學(xué)概念，從而解決實(shí)際問題，有利于學(xué)生逐步形成科學(xué)思維（表4）。表4對“細(xì)胞核的功能”部分的科學(xué)思維探索Table4Scientificthinkingexplorationofthepartof"thefunctionofnucleus"教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)（所需的科學(xué)思維方法）呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)資料并設(shè)疑基于事實(shí)證據(jù)提出猜想設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并預(yù)設(shè)結(jié)果（演繹與推理/創(chuàng)造性思維）分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果（分析與綜合）事物本質(zhì)（歸納與概括/抽象）解決實(shí)際問題（綜合能力）閱讀資料1：課本54頁的資料1問題：美西螈的皮膚顏色是受細(xì)胞核還是細(xì)胞質(zhì)控制？美西螈的皮膚顏色是由細(xì)胞核控制的。設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn):取白美西螈的胚胎細(xì)胞核，將其移植到去核的黑美西螈卵細(xì)胞中，觀察生長成熟后的體色。預(yù)期結(jié)果:移植后發(fā)育長大的美西螈，全部都是白色的。結(jié)果：與預(yù)期結(jié)果一致。結(jié)論：與猜想一致。細(xì)胞核控制著細(xì)胞的代謝。問題：有性生殖通過細(xì)胞核融合的手段使后代的遺傳物質(zhì)較于親代，有繼承又有變化。結(jié)合克隆羊的實(shí)例，談?wù)剬寺∪说目捶āＲ龑?dǎo)學(xué)生運(yùn)用細(xì)胞核功能的相關(guān)知識進(jìn)行解決。閱讀資料2：傘藻嫁接實(shí)驗(yàn)。問題：根據(jù)嫁接實(shí)驗(yàn)是否能得出傘藻帽形由細(xì)胞核控制？如果不能，可以補(bǔ)充設(shè)計(jì)什么實(shí)驗(yàn)輔助證明？需加設(shè)核移植實(shí)驗(yàn)證明傘藻帽形由細(xì)胞核控制。設(shè)計(jì)核移植實(shí)驗(yàn)：取出傘形帽傘藻的細(xì)胞核，將其移植到去核且去帽的菊花形帽傘藻的假根部分，觀察長出的帽形。預(yù)期結(jié)果：長出的帽形為傘形。結(jié)果：與預(yù)期結(jié)果一致。結(jié)論：與猜想一致。閱讀資料3：用頭發(fā)將蠑螈的受精卵橫縊為有核和無核的兩半，僅有少許細(xì)胞質(zhì)相連。結(jié)果，有核的一半能分裂，無核的一半停止分裂。問題：細(xì)胞核與細(xì)胞分裂、分化的關(guān)系。細(xì)胞核控制細(xì)胞的分裂和分化。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：在分裂幾次后，將有核部分的其中一個(gè)核擠到無核部分，觀察其分裂情況。預(yù)期結(jié)果：原無核部分開始分裂，最后能發(fā)育成正常的胚胎。結(jié)果：與預(yù)期結(jié)果一致，只是原來的無核部分分裂速度相對較慢。結(jié)論：與猜想一致。細(xì)胞核控制著細(xì)胞的遺傳。閱讀資料4：將變形蟲切成有核和無核的兩半。無核部分不能攝食，只能消化已吞噬的食物，無法對外界刺激做出反應(yīng)（屬于代謝活動(dòng)）；有核部分能攝食，對刺激能發(fā)生反應(yīng)，能生長和分裂。問題：從細(xì)胞核與變形蟲對外界刺激的反應(yīng)程度，可以得出什么結(jié)論？細(xì)胞核控制細(xì)胞的代謝活動(dòng)。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：將有核部分的細(xì)胞核取出，觀察這一半的行為。再往無核部分及時(shí)植入另一個(gè)同種的細(xì)胞核，觀察其行為。預(yù)期結(jié)果：有核部分取出細(xì)胞核后，這一半的行為與上述無核部分相同。無核部分植入另一個(gè)同種細(xì)胞核后，會(huì)恢復(fù)其生命活動(dòng)。結(jié)果：與預(yù)期結(jié)果一致。結(jié)論：與猜想一致。細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)以“細(xì)胞核為何被稱為細(xì)胞的‘控制中心’？”設(shè)疑導(dǎo)入，依據(jù)細(xì)胞核結(jié)構(gòu)的探索歷程向?qū)W生呈現(xiàn)多則實(shí)驗(yàn)資料，教師設(shè)疑，學(xué)生分析并以小組為單位合作探究，從而進(jìn)一步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，歸納構(gòu)建細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)，以此分析完善對細(xì)胞核功能的認(rèn)識。設(shè)計(jì)意圖：以問題的形式設(shè)疑導(dǎo)入有利于引起學(xué)生的探索興趣；基于所呈現(xiàn)出的細(xì)胞核探索歷程（感性材料），教師設(shè)疑，引導(dǎo)學(xué)生能夠基于事實(shí)證據(jù)，運(yùn)用分析綜合、歸納概括等思維方法分析資料，構(gòu)建細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)，從而更全面闡述細(xì)胞核的功能；教師基于課時(shí)核心概念設(shè)置學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生解決實(shí)際問題的過程中，有利于提升科學(xué)思維，養(yǎng)成結(jié)構(gòu)與功能觀（表5）。表5對“細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)”部分的科學(xué)思維探索Table5Scientificthinkingexplorationofthepartof"thestructureofnucleus"教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)（所需的科學(xué)思維方法）呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)資料并設(shè)疑基于事實(shí)證據(jù)提出觀點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)/呈現(xiàn)證據(jù)驗(yàn)證觀點(diǎn)（演繹與推理/創(chuàng)造性思維/批判性思維等）事物本質(zhì)（歸納與概括/抽象）解決實(shí)際問題（綜合能力）閱讀資料1：細(xì)胞核膜具有雙層膜，把核內(nèi)物質(zhì)與細(xì)胞質(zhì)分開。大多數(shù)細(xì)胞核內(nèi)具有1-4個(gè)核仁。蛋白質(zhì)合成旺盛的細(xì)胞的核仁比不具備蛋白質(zhì)合成能力的核仁大得多[23]。核仁參與核糖體形成及某種RNA的合成。探討下列問題：核糖體的形成一定與核仁有關(guān)嗎？核糖體的形成不一定與核仁有關(guān)。呈現(xiàn)證據(jù)：原核細(xì)胞沒有由核膜包被的細(xì)胞核，無存在核仁結(jié)構(gòu)，但原核細(xì)胞具有唯一的細(xì)胞器，即核糖體；因此核糖體的形成不一定與核仁有關(guān)。結(jié)論：與所提出的觀點(diǎn)一致。細(xì)胞核是遺傳信息庫，是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心[3]。任務(wù)：利用課余時(shí)間，以小組為單位利用生活廢棄物嘗試制作真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型。要求：能夠恰當(dāng)選擇材料用具，查找資料，充分考慮模型的科學(xué)性、創(chuàng)新性、美觀性等。閱讀資料2：1949-1950年間，H.G.Callan和S.G.Tomlin在用透射電子顯微鏡觀察兩棲類卵母動(dòng)物的核被膜發(fā)現(xiàn)了核孔。[23]核孔是核質(zhì)之間物質(zhì)交換和信息交流的通道。探討下列問題：核膜上具有核孔，那么核孔是任何大分子物質(zhì)都能夠通過嗎？不是任何大分子物質(zhì)都能夠通過核孔。呈現(xiàn)證據(jù)：DNA需要將遺傳信息通過信使RNA穿過核孔傳遞給核糖體，從而合成相應(yīng)蛋白質(zhì)，而不能直接通過核孔傳遞遺傳信息。補(bǔ)充資料3：人們逐漸認(rèn)識到核孔不是簡單的孔洞，而是相對獨(dú)立的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。1959年M.L.Waston將該結(jié)構(gòu)命名為核孔復(fù)合體。核孔復(fù)合體的受體蛋白在核內(nèi)外的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)中起重要作用。如前體mRNA不能通過核孔，需要經(jīng)過加工成為mRNA并與蛋白形成復(fù)合物后才能通過。結(jié)論：核孔復(fù)合體運(yùn)輸物質(zhì)具有一定的選擇性，因此不是任何大分子物質(zhì)都能通過核孔。閱讀資料4：電鏡觀察發(fā)現(xiàn)染色質(zhì)由顆粒與細(xì)絲組成，基本結(jié)構(gòu)是串珠狀結(jié)構(gòu)聚合的染色質(zhì)絲。科學(xué)家用DNA酶處理細(xì)胞核，“珠子”間連線消失，但“珠子”仍存在；用蛋白酶處理細(xì)胞核，“珠子”被分解，但“珠子”間連線仍存在。自主閱讀教材56頁第2段，探討下列問題：分析染色質(zhì)的主要成分并用模型建構(gòu)的方式表示染色質(zhì)與染色體之間的關(guān)系。染色質(zhì)主要成分是蛋白質(zhì)和DNA，染色體和染色質(zhì)是同一物質(zhì)，屬于在細(xì)胞不同時(shí)期的兩種存在狀態(tài)。物理模型：取兩條細(xì)鐵絲繩用手指纏繞，模擬“螺旋”過程，觀察到繩子逐漸縮短變粗，成為“染色體”；代表螺旋化過程手指不斷纏繞后松開，繩恢復(fù)細(xì)絲狀，成為“染色質(zhì)”；代表解螺旋化過程。概念模型：圖5染色體與染色質(zhì)之間的關(guān)系Fig.5Relationshipbetweenchromosomeandchromatin結(jié)論：與所提出的觀點(diǎn)一致。閱讀材料5：閱讀教材56頁第3、4自然段，探究下列問題：細(xì)胞核是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心，細(xì)胞核實(shí)現(xiàn)其控制作用的重要結(jié)構(gòu)是什么？DNA是實(shí)現(xiàn)其控制作用的重要結(jié)構(gòu)。呈現(xiàn)證據(jù)：DNA上儲存著遺傳信息，染色質(zhì)是遺傳信息的重要載體，在細(xì)胞分裂時(shí)，高度螺旋化縮短變粗形成染色體，將攜帶的遺傳信息由親代傳遞到子代細(xì)胞。細(xì)胞依據(jù)遺傳信息發(fā)出的“指令”進(jìn)行細(xì)胞代謝和遺傳等一系列重要的生命活動(dòng)。結(jié)論：與所提出的觀點(diǎn)一致。4.5.3細(xì)胞是一個(gè)統(tǒng)一的整體以哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞及精子細(xì)胞的存活時(shí)間為例，向?qū)W生直觀展現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核密不可分、相互作用，再整體回顧本章內(nèi)容，結(jié)合細(xì)胞膜、細(xì)胞核和細(xì)胞器等的結(jié)構(gòu)和功能，理解細(xì)胞是一個(gè)統(tǒng)一的整體。設(shè)計(jì)意圖：通過典型實(shí)例，學(xué)生能夠認(rèn)識到缺少細(xì)胞核或細(xì)胞質(zhì)都會(huì)影響到細(xì)胞的壽命時(shí)間，進(jìn)而直觀領(lǐng)悟到各組分的重要作用；通過回顧整章內(nèi)容，學(xué)生能夠認(rèn)識到細(xì)胞各組分在結(jié)構(gòu)和功能上的密切聯(lián)系，強(qiáng)化系統(tǒng)觀念，理解并能夠解釋“細(xì)胞既是生物體結(jié)構(gòu)的基本單位，也是生物體代謝和遺傳的基本單位[3]”。4.6教學(xué)反思在本節(jié)課中，對于細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能的探索是教師對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)思維訓(xùn)練的良好范本。因而在這部分內(nèi)容的教學(xué)中，教師重新處理教材資料，設(shè)置問題情境，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用演繹推理、模型與建模、分析與綜合等思維方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)/尋找證據(jù)，建構(gòu)細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)及功能，幫助學(xué)生突破本節(jié)課的重難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)思維由簡單的理解到“理性思維”的逐步轉(zhuǎn)變，最終設(shè)計(jì)針對性的課后任務(wù)，幫助學(xué)生以生物學(xué)概念為基礎(chǔ)嘗試解決實(shí)際問題，逐步養(yǎng)成思維習(xí)慣與能力，達(dá)到良好的教學(xué)效果。本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)，充分體現(xiàn)以學(xué)生為主體的教學(xué)理念，一是遵從“組間同質(zhì)、組內(nèi)異質(zhì)”的規(guī)則在課前提前編排6人學(xué)習(xí)小組，為合作學(xué)習(xí)創(chuàng)造條件；二是豐富的課堂活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生以小組單位設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)或利用學(xué)習(xí)資料尋找證據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，構(gòu)建生物學(xué)知識，并在習(xí)得知識的基礎(chǔ)上，自主構(gòu)建模型，以提升自身思維能力。5總結(jié)與展望著眼于學(xué)生適應(yīng)未來社會(huì)發(fā)展以及個(gè)人生活的需要，教師要基于生物學(xué)科核心素養(yǎng)背景以新教材及課堂活動(dòng)為依托，引導(dǎo)學(xué)生積極思考、建構(gòu)知識，獲得思辨能力，從而發(fā)展科學(xué)思維。必修1《細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能》的教學(xué)課例充分凸顯科學(xué)思維的培養(yǎng)策略在教學(xué)實(shí)踐中有必要繼續(xù)深入研究和應(yīng)用。但由于本論文中關(guān)于科學(xué)思維的內(nèi)涵包括對培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維教學(xué)策略所提出的建議是在參考文獻(xiàn)基礎(chǔ)上結(jié)合自身課堂實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步概括總結(jié)形成的，仍存在不完善的地方。希望后續(xù)研究者也能夠繼續(xù)鉆研科學(xué)思維的內(nèi)涵，編制教學(xué)案例以便對學(xué)生進(jìn)行更全面的科學(xué)思維能力培養(yǎng)。提升學(xué)生的科學(xué)思維能力也并非通過幾節(jié)課堂實(shí)踐就能夠馬上達(dá)成，因此在今后的時(shí)間中，筆者仍會(huì)通過不斷學(xué)習(xí)和實(shí)踐以提升自身素養(yǎng)水平，以