基于《课程标准》的生命科学支架教学法探究
于万玲
【内容摘要】培养学生生命科学学科核心素养，要求以学生作为学习主体，教学方法应该以促进和帮助学生建构知识，提升思维。本文主要总结了支架教学法在生命科学中的实践，用具体的案例进行阐释。
【关键词】支架教学法? 学习支架? 知识建构
一、课标及学生能力提升要求
1.《高中生命科学课程标准》（2020年修订版）指出，发展学生的核心素养为生命科学课程的基本理念之一。生命科学课程作为发展学生核心素养的重要载体，该学科通过研究生命现象和生命活动规律，从而培养学生的生命观念、科学思维、科学探究，社会责任四个学科核心素养。核心素养的培养有利于学生养成理性思维习惯，训练健康的生活方式，自觉践行对生命的尊重，并有助于学生科学自然观的形成，因此核心素养的培养着眼于学生适应未来社会发展和个人生活的需要。完成发展学科核心素养的目标，要求师生在落实课程学习中寻找到有效手段，支架教学法提供了很好的学习路径。
2.学生学习能力提升的需求：学生由初中进入高中阶段学习，需要改变初中学习阶段以模仿为主的学习习惯，更加注重培养较强的记忆能力，抽象的思维能力，科学的判断能力等。学生在培养上述能力过程中，也急需寻找学习支持手段。以生命科学学科知识为载体，为学生提供切实有效的学习支架，对于学生完成高中学习习惯转型，充分发挥学生的学习积极性和主动性，提升逻辑思维能力，均有积极的作用。
二、支架教学法的基本原理
支架式教学法是基于知识建构理论提出的一种以学习者为中心，以培养学生的问题解决能力和自主学习能力为目标的教学法。该教学法是指一步一步地为学生的学习提供适当的、小步调的线索或提示（支架），让学生通过这些支架一步一步地攀升，逐渐发现和解决学习中的问题，掌握所要学习的知识，提高问题解决能力。
结合生命科学的教学实践，支架式教学法在生命科学教学中可以通过观察动画、教学图示，联系具体生活情境，组织学生活动等方式提供学习支架，发展学生学科核心素养。
三、支架教学方法的探究与实践
1.通过活动提供学习体验支架
在学习“减数分裂过程”时，由于知识抽象，过程比较复杂，学生普遍认为很难掌握，对各期图像加以判断时，往往张冠李戴。教师设计了减数分裂中染色体变化的游戏活动，作为学习支架。基本思路是：小组以两色橡皮泥为材料制作不同时期染色体，在B5纸上预先画好的细胞轮廓中演示各个时期染色体的动态变化位置。老师巡视检查学生摆放染色体位置情况是否与各期的实际情况相符。具体步骤如下：第一步，在白纸上画图：精原细胞1个、初级精母细胞1个、次级精母细胞2个、精细胞4个。第二步，制作2对染色体。以颜色不同体现同源染色体来源不同，以大小形态相同表现同源染色体。第三步，学生在各细胞中放置染色体，在初级精母细胞和次级精母细胞中可以活动演示染色体的形态、位置与数目用以体现各期特征。第四步，重点模拟两种情况：减数第一次分裂前期初级精母细胞中的交叉互换行为和后期的自由组合行为。以活动作为学习支架的优点在于：学生亲身体验染色體在细胞中的动态变化过程，将所学的知识在演示的过程中进行了组内展示交流和纠错，学习效果明显提高，知识建构达到预期。
DNA双螺旋分子结构的发现，揭开了生命科学分子水平的崭新篇章，但是由于DNA分子，结构微观，对学生来说，属于学习难点。所以，在学习“DNA的结构”时，通过学生活动搭建学习支架，让学生亲自动手制作DNA分子双螺旋结构模型，进而构建新知识。小组内同学采用剪刀+糨糊的方法，分工完成DNA分子模型搭建。第一步：用相同大小的红色圆形纸片代表磷酸基团，用绿色五边形纸片代表脱氧核糖，用黄色长方形纸片代表含氮碱基，同时在长方形的一端剪出凹凸，并且用笔标出碱基的类型。第二步：学生将剪好的磷酸基团、脱氧核糖、含氮碱基进行组装成脱氧核苷酸。第三步：用双面胶将脱氧核苷酸粘贴在白纸上，成为一条平面的多核苷酸链。第四步：按照碱基互补配对原则搭建另外一条多核苷酸链，从而构成双链DNA分子。第五步：课堂上每组同学展示本组制作的DNA分子。教师并适时提出问题：DNA分子的内、外侧各是由哪些结构组成？DNA分子的稳定性和多样性表现在哪里？学生进一步对白纸进行螺旋，理解DNA分子的空间结构。这样的学生活动，将微观的学生无法观察到的分子，经过动手，获得了清晰的认识，知识通过动手活动，分步骤搭建学习支架，完成了知识有效建构。
2.通过动画、图示提供学习内容形象性支架
高中生命科学的学习内容偏微观，学生缺少日常认知，通过播放flash动画，展示教材图示，提供形象性支架，有助于学生将微观抽象的知识形成形象可以理解的知识。在教学过程中，以下内容采用动画展示：神经冲动在神经纤维上的传导和在突触上的传导过程;体液免疫和细胞免疫过程;中心法则中的DNA复制，转录，蛋白质翻译过程;细胞有丝分裂和减数分裂过程等，均收到较好的教学效果，将微观抽象的知识形象化，有助于学生理解并建构新知识。
生命科学的学习过程离不开识图，教材中提供的图像，学生在学习过程中，充分利用，也是很好的学习支架，对学习起到事半功倍的作用。
如教材中“光合作用的场所”：从宏观植物叶片到光学显微镜观察到的局部放大叶肉细胞图，再到每个叶肉细胞中的叶绿体图，最后是电子显微镜下的叶绿体图，以及叶绿体的结构模式图，通过对图示的观察，可以获得下列认知：叶绿体主要存在于叶肉细胞中，每个叶肉细胞内有多个叶绿体，叶绿体由双层膜包围，内含基质和几十个基粒，每个基粒由多个类囊体重叠而成，类囊体是由膜围城的空心饼状结构。上述认知，通过图示很容易达成，但是如果仅用抽象语言描述，知识理解难度很大，内在逻辑要求很高。图示是生物学知识的载体之一，是具体与抽象相结合的体现，能清晰直观地表达生物现象和生理过程，作为学习支架起到化难为易的作用。
3.通过生活实例提供真实情境支架
如学习“细胞渗透吸水”时，教师可以请同学们思考腌萝卜这样的生活实例，接着给学生观察：出示两个烧杯，一个装蒸馏水，一个装等量盐水。教师解释：一天前，在两个烧杯中放入了形状和体积相同的萝卜条。现在请一位同学把它们取出，用手捏捏，说说有什么感觉，再掰一掰，看看是否容易弯曲，最后将取出萝卜条的蒸馏水和盐水用量筒量一量，看看蒸馏水、盐水体积是否发生变化。这样的情境很巧妙地将生活中的感性认识与植物细胞渗透吸水、失水的理性知识，进行了无缝对接，有效帮助学生理解了外界溶液浓度对植物细胞失水、吸水的影响。
对于“细胞渗透吸水”，还可以进一步引导学生思考以下生活中的实例：医生给病人输液时，为什么使用生理盐水？生理盐水的浓度是多少？如果误用蒸馏水输液，情况将会怎样？通过这些生活中的鲜活实例，学生进一步理解动物细胞也会出现渗透吸水和渗透失水现象。通过分享动、植物细胞吸水现象和失水现象的生活实例，给学生搭建了真实情境支架，学生真切体会到：细胞必须处在合适的外界溶液浓度（渗透压）下才能进行的正常的生理活动，外界溶液浓度过高或者过低都会影响细胞的形态及功能。
4.通过类比法提供学习中的联想支架
概念对学生来说，一直是学习难点。如：将神经和神经纤维分别类比成八芯网络线和网络线中的每一芯之间的关系，通过在课堂上展示网络线来理解神经是多根神经纤维集结成束，外包结缔组织的膜构成的，而神经纤维是单个的轴突或树突加髓鞘构成，网络线中的每一芯都是由细铜线和塑料胶皮构成的，与神经纤维结构极其相似。学生在课堂中观察了网络线的基础上，再通过类比的方法进一步理想神经和神经纤维的关系，也能领会神经传导冲动的效率被大大提高，因为八芯网络线能大大提高传输信息的效率。这样的类比法，给学生搭建了联想学习支架，使概念的理解深入透彻了。
再如：激素的作用原理表明，激素本身不为机体提供代谢的物质和能量，仅起着“信使”的作用，通过循环系统，将信息传递给靶器官。在理解激素作用原理时，可以将“激素”类比为“邮递员”，邮递员走街串巷，就相当于激素在体内循环系统中随着血液运输流动，邮递员将信件送到学校门房间，相当于激素到達靶细胞（学校相当于靶细胞），学校门房间相当于靶细胞上的受体。邮递员只要完成递信任务，对信件在学校引起的反应，并不参与，类比为激素不为机体提供代谢的物质和能量。由于邮递员的工作，发生在学生日常中，学生比较熟悉，通过这样的类比，提供了联想的可能，这样的类比支架，大大化简了学习的难度。
四、支架教学方法之反思
1.支架教学法要求准确把握支架的内涵
支架教学法对主动搭建支架的教师有比较高的要求，每个支架的搭建，都需要教师精准把握所教学的内容，并且通过教学智慧，把知识和支架进行有效的链接。如类比法提供的联想支架，如果不能使生命科学知识与联想内容之间完美结合，联想就会偏离了知识本身的准确性而失实，变成瞎想，那么这样的支架对教学不仅没有帮助的，甚至是误导学生。
2.支架教学法要求教师明晰学生最近发展区
学生的最近发展区，既包含学生所掌握的已有知识水平，也包含学生的思维能力水平等，支架教学法要求教师在搭建支架之前，需对学生学情有一定的了解，学情的基本状况主要依赖教师的调研和教学经验的积累。来自不同学生群体的学情，差异很大，因此，教学搭建的支架，都对群体有选择性，对于有些学生群体适切的支架，对于另外一部分学生群体也许就是没有必要的，或者是过于复杂，难以落实而无效的，所有的教学手段最终需要用教学的效果加以检验。基于本学校学生学情的最近发展区而搭建的支架，才可能具备有效性。
3.支架教学法依赖于有效的合作和沟通
教师在生命科学课程中所搭建的学习支架，试图帮助学生理解生命学科的生命观念和生命规律。但是如果师生在合作和沟通过程中出现障碍，各种支架就无法起到应有的助学作用。当然，如果合作和沟通顺畅，支架不仅可以来自教师的搭建，也可以来自学生之间，学生之间的沟通，克服了时空限制，最近发展区也往往相近，他们更能彼此理解。
（作者单位：上海市民星中学）
