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追求本真与自然的生物学教学

2021-05-31陆敏刚

江苏教育·中学教学版 2021年4期
关键词:光合作用核心素养

陆敏刚

【摘 要】新时代基础教育呼唤指向立德树人视域的课堂教学样态,生物学课堂要返教育本真,于简致中润泽生命,精致温润课堂,形塑生命观念;达生命自然,于无为中彰显有为,品悟和谐无为,践行自发有为。

【关键词】生命自然;教育本真;核心素养;光合作用

【中图分类号】G633.91  【文献标志码】A  【文章编号】1005-6009(2021)28-0076-04

【作者简介】陆敏刚,江苏省无锡市教师发展学院(江苏无锡,214121)培训部主任,正高级教师,江苏省特级教师。

伴随着各种教育理论引领的课程改革深化,笔者对教育教学的理解也在潜移默化中不断改变和发展。作为一名生物学科教师,我们应当关注生物学科教学中的生命本质,关注学生个体生命本身的生长;于无为中彰显有为,不断引导学生从生活经验中学习新知识,激起探究学习的兴趣,让课堂焕发生命活力;在教学情境的设置中,让学生逐渐产生问题意识,培养学生的学科核心素养。基于此,“返教育本真、达生命自然”成为笔者多年来一贯的教育追求。

一、返教育本真——于简致中润泽生命

“本真”为立本求真。“立本”出自《中庸》第32章“立天下之大本、知天地之化育”;“求真”来自陶行知先生的教育名言“千教万教教人求真,千学万学学做真人”。“返教育本真”強调在实践教学中追求精致,在简约的教学过程中凸显内容的深度与温度,并让学生在春风化雨般的点点浸润中获取在天地间立足的根本,成为有真知识、真能力、真品格之人。

“光合作用的探究历程”是人教版高中生物教材必修1第5章第4节的重要内容。“光合作用的探究历程”中包含着丰富的生命科学史的要素,沿着生物学科发展的脉络轨迹,可以让学生感悟科学的本质和科学探究的思路方法,感知“科学工作依赖观察和推论”和“科学工作采用基于实证的范式”[1]的科学研究方法。光合作用是自然界最基本的新陈代谢方式,是教材中的“大概念”,因此本节课的教学任务是通过分析探索光合作用的主要历程,再现探索生物世界的经典实验,让学生归纳出光合作用的概念,写出光合作用总反应,了解从科学探究到基于证据的科学范式,感悟科学家的精妙设计和精密思维,从而培养学生的生物学科核心素养。

1.简约教学过程,精致温润课堂。

课堂教学过程往往会因课型内容、学生学力水平等差异而迥然不同,但教学过程的简约、教学环境的温润却是笔者永恒不变的追求。其实,一堂好课不在于所用情境多么新颖、所教过程多么流畅、所涉知识多么完善,而在于能否“历经平凡现起伏,繁华落尽显朴实”,创生出扎实、充实且真实的课堂。光合作用的探究历程也是一部人类认识自然、利用自然和改造自然的科学史,含有丰富的生物学知识、生物学研究思想方法以及独特的社会价值。在实际教学中笔者将纷繁复杂的教学过程删繁就简,凝炼出清晰且深入的逻辑线索,即充分利用教材中关于生命科学史内容的教学来培养学生的科学素养。为此,我将教学设计为引导学生体会科学家探寻的心路历程,沿着科学家的思路作一次思维探究。

科学史情境设计:1627年海尔蒙特实验→1771年普利斯特利实验→1779年英格豪斯实验→1785年谢尼伯实验→1804年索热尔实验→1864年萨克斯实验→1880年恩格尔曼实验→1941年美国鲁宾和卡门实验→1948年卡尔文实验。

教学中,通过遵循学生的认知逻辑,分析光合作用探究史的事实逻辑,还原生物学科本来面目,重视探究中蕴藏的科学道理,感悟科学发展的艰辛和曲折,培养学生的科学态度和科学认知方式,以简约的过程凸显知识本质的不简单。

除此之外,由于教师无法回答学生所提出的全部疑问,无法掌握所教授学科的全部知识,笔者对教学情境的构建是以学生为本、以问题为导向的。

问题链设计:①海尔蒙特实验结果土壤减少了,减少的是什么物质?木桶上加盖,目的是什么?海尔蒙特的结论完全正确吗?为什么?

②后来科学家重复普利斯特利实验,发现有时候成功,有时候失败,失败的最可能原因是什么?你认为普利斯特利在实验中忽视了哪种条件在光合作用中的关键作用?

③英格豪斯实验中控制的单一变量是什么?他知道植物更新了空气中的什么成分吗?为什么?

④谢尼伯实验可以证明光合作用吸收了什么气体?释放了什么气体?

⑤萨克斯的实验中碘蒸气处理的目的是什么?为什么要黑暗处理?为什么要一半曝光一半遮光?该实验的结论是什么?

⑥恩格尔曼的实验结论是什么?

⑦鲁宾和卡门实验需要标记什么元素?该元素有哪些同位素?怎样设计分组对照实验?

教学中,笔者坚守着“温润课堂”这一教学基本理念,教师表现出的温情与关怀会给学生提供一个温馨友善的环境,进而让其在该环境中更好地内化知识。正是基于“简约教学过程,精致温润课堂”的教育主张,让教学内容中的逻辑思维、学科体系与情感观念等本质内涵在不经意间缓缓流露。

2.立足学科本位,形塑生命观念。

除了教学的过程回归简约与教学环境复归温润以外,笔者还提出“立足学科本位,形塑生命观念”的教学主张,让教学目标返归本真。教师应更多思考学科的育人价值究竟为何的问题。《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》基于生物学学科本质提出了“生命观念、科学思维、科学探究和社会责任”的学科核心素养。笔者认为生物学学科育人功能是引导学生习得生物学知识建构生命观念,形成思维习惯,改善思维品质,基于学科规识、证据和逻辑提升探究能力,培育社会责任,助力生活生产。由此可见,生命观念成了生物学育人价值的基础与核心。然而,实际的生物学教学中却因重知识技能、轻核心素养,不聚焦典型学科学习活动,不注重发挥课程育人功能,学生无法达成对学科观念的提炼与学科本质的回归。生命观念作为能够理解或解释生物学相关事件和现象的意识、观念和思想方法,具有高度概括性与思想性。

本节课中“光合作用”是“大概念”,大概念的形成来自事实(证据),由众多事实(证据)的分析和推理方可得出。光合作用的概念教学理应建立在“生命科学史—光合作用实质—实验探究”的进阶结构基础上,在学习过程中,要以生命科学史为主线,通过不断分析实验探究,帮助学生归纳得出光合作用的实质。这些设计遵循学生的身心发展规律和学习特点,以特定教学情境的设置,合理质疑、大胆假设、巧妙设计,从而逐步形塑其生命观念:从物质和能力视角,阐明光合作用过程中贯穿着物质与能量的变化。

二、达生命自然——于无为中彰显有为

让教育回归本真是为了学生达成“生命自然”的状态。此处的“生命自然”有两层含义,一是学生在未来社会的个人生存与生活中,应当达成生命对外界环境“无为”的自适应状态;二是达成生命自然状态时,学生能够依据所学知识把握事物间的相互关系,发挥生命自发能动、积极协调的“有为”之作用。正因如此,笔者的教学主张还包含了“达生命自然”,即让学生在敬畏生命、品悟和谐共生理念的基础上,进一步增强其社会责任意识。

1.浸润生态思想,品悟和谐无为。

生态学作为生物学的分支以及新兴的一级学科,其对于学生品悟人与自然应达成的和谐关系大有裨益。无论是“天地萬物、本吾一体”所提倡的人类与生命万物本为一体的理念,还是“赞天地之化育”所体现的人类尊重客观规律的思想,均强调了人类应当在满足自我的物质需求与对自我的理性规约中,与外界生命或环境达成一种和谐状态。为此,本节课中笔者设计了如下问题:

从17世纪到20世纪的300多年时间里,从海尔蒙特、普利斯特利、英格豪斯实验到萨克斯、恩格尔曼、鲁宾卡门及卡尔文实验,经历了实验证明、类比推理到学科交叉研究和同位素研究,体现了科学家合理质疑、大胆假设和巧妙设计的优秀科学品质,使光合作用的研究从分子水平进入了量子水平,那卡尔文循环的实质和意义是什么?

该问题是让学生感受到生命系统是灵动而开放的,内部在时刻发生着物质和能力的转换,自我维持着物质、能量和信息的平衡,不断体现着自然界的稳态与平衡观。让学生深刻理解人与自然是命运共同体,只有尊重自然、顺应自然、保护自然,才能与自然和谐相处。这样的“和谐无为”并非真的无为,而是让学生真正品悟到人类的主观能动性应服从于自然界的基本规律,方能达成“天人合一”,即了解、敬畏并适度利用生态环境及其他物种生命的理念。

2.培植社会责任,践行自发有为。

马克思指出人类“全部社会生活是实践的”。现代社会劳动生产、科学研究等一系列实践活动造就了丰富多彩的物质生活,然而这背后离不开人们对社会生产所出现问题主动承担、积极解决的责任意识。在本节课结尾部分进行了如下设计。

展示8个围绕光合作用研究获得诺贝尔奖的事例:德国科学家威尔施泰特研究指出叶绿素是一种由叶绿醇和含镁的叶绿酸形成的酯;德国生物化学家费歇尔研究血液和植物叶子的色素并制造成人造血红素;瑞士科学家卡勒因研究类胡萝卜素等物质的化学结构;美国科学家卡尔文历经10年通过同位素标记发现卡尔文循环;美国科学家伍德沃德合成了叶绿素;英国生物化学家米切尔提出“化学渗透学说”;德国科学家戴森霍弗、胡贝尔、米歇尔共同测定出了光合作用反应中心“蛋白-色素”的空间结构,揭示出点子和能量的传递作用;美国科学家博耶、英国科学家沃克和丹麦科学家斯科共同研究ATP合成机理。

问题:光合系统的高效传能和转能超快过程到底是如何进行的?光合作用在常温常压下使水裂解、释放氧气,这是怎样做到的?

和学生一起探讨得出结论:目前人类还无法解答这些困惑,因此光合作用的机制仍然迷雾重重;揭示出社会责任——通过研究光合作用提高农作物产量,造福人类,激发学生进一步探究的欲望。这样就在教学中践行了“培植社会责任,践行自发有为”的基本主张。

培植社会责任意味着教师要用生物学的基本知识向学生解释和说明人类生活和社会发展中遇到的问题,要让学生了解生物学科知识在人类生活和社会发展中的应用,并能够运用生物学知识对有关见解、实验方案、过程和结果进行评价。科技是把双刃剑,在带给人类进步的同时,也会带来一些负面影响和社会问题,因此教师在教学中既要辨别迷信和伪科学,又要正确对待科技发展带来的一些生活问题和社会议题;要让学生获得一种立场、一种态度,更加自觉地珍爱自然,保护生态,建设健康中国、美丽中国,形成与自然界和谐相处的正确价值观。

生物学教学应当积极帮助学生参与社会服务,践行自发有为。正是基于这样的认识,笔者创建了江苏省高中生物实验课程基地,从实验室到生态区、工艺坊,以生物实验、生态文明实践和生物与环境创意发明活动为载体,从学科教学到实践育人、综合育人,培养学生关键能力,培育学生优秀品格,引领学生实现自我价值、服务社会,高质量落实“立德树人”的教育目标。

教学有标准,但没有模式;思想有个性,更没有定式。“追求教育本真,凸显生命自然”教育主张的实现需要一个过程,从这个意义上说,笔者还需要持续不断地实践。引导学生关爱生命,关注生活,加强社会责任感,践行基于学科思维的生长课堂,就是追求教学的本真,就是追求教育的智慧,就是追求教育的境界。

【参考文献】

[1]教育部.普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)[S].北京:人民教育出版社,2020:44.

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