基于关键能力培养的高三生物学复习课教学策略——以“DNA的复制”为例

(无锡市第三高级中学江苏无锡214028)

关键能力是指即将进入高等学校的学习者在面对与学科相关的生活实践或学习探索问题情境时,高质量地认识问题、分析问题、解决问题所必须具备的能力。关键能力是时代要求高水平人才掌握的能力,是以必备知识的学习探究为载体培养出来的,是发展核心素养的重要支撑和前提,是高考考查内容“四层”(核心价值、学科素养、关键能力、必备知识)的重心。“四层”内容相互独立又密切联系,其中关键能力必须以学科素养为导向确立。根据以上关键能力地位,结合高中生物学学科核心素养,确定了在生物学教学过程中落实关键能力培养的基本路径(图1),即以核心素养为导向、以关键能力培养为核心、以学科知识为载体、以实验及模型建构为主轴、以问题驱动为抓手,提高学生知识与能力获取效率,促进其对所掌握知识和能力的有效运用。

图1关键能力培养路径

高考评价体系依据考试评价规律,确立了三个方面的关键能力群,分别是知识获取、实践操作和思维认知能力群,每一能力群拥有具体的能力表现。因学科间的差异,能力群在不同学科间的侧重点有所不同(图2)。关键能力的考查是多维度的,三组能力群能相互叠加、组合成多种可能,通常一道考题考查多个能力或多组能力群。为此,在“DNA复制”高三复习课中,将多组能力群分散后进行细化,依次对应本节复习的重要学科知识,重组后融入高中生物学教学(表1)。

表1具体关键能力与学科知识对应关系

图2生物学学科关键能力群

在实践操作过程中,教师需处理好关键能力与核心素养的关系:关键能力以学科核心素养为导向,学科核心素养也在关键能力的培养中获得落实与体现。由于学生个体差异不同,其关键能力的发展也大相径庭,因此,在生物学课堂教学中又将关键能力水平划为以下四个不同层级(图3)。

图3生物学科关键能力水平层级

为了实现“教-学-评”一致性,通过对多组能力群进行有效整合,结合问题情境、模型建构、实验探究设计高三复习课教学,转变高三复习教学模式,实现指导学生应用学科必备知识的同时提升关键能力、发展核心素养。据此,绘制“DNA的复制”一课的关键能力测评表(表2),明确学生通过本节内容的学习后应达到关键能力的具体表现,以及学生个体所能达到的关键能力水平层级。通过评价及时调整教学内容和方式,促进学生关键能力的有效落地。

表2“DNA的复制”一课的关键能力测评表

高三复习不应仅限于对知识进行简单重复的回忆、理解,而应引导学生内化知识,将碎片化的知识进行进一步梳理,构建整体化知识框架。为此,教师通过对学生知识储备和存在的问题进行预判,在课堂设置新的问题情境——将DNA复制与细胞分裂中染色体标记这一难点相融合,通过引导学生透视问题的内在本质、明确问题,借助情境信息提供解题条件,指导学生解决问题。

【教学片段1】

教师提供情境资料1:在含有BrdU(5-溴尿嘧啶脱氧核苷酸,胸腺嘧啶核苷类似物)的培养液中进行DNA复制时,BrdU会取代T掺到新合成的链中,形成BrdU标记链。用Giemsa染料对复制后的染色体进行染色,DNA分子的双链都含有BrdU的染色单体呈浅蓝色,只有一条链含BrdU的染色体呈深蓝色。情境资料2:提供Giemsa染料对复制后的染色体染色后的显微镜下第二次有丝分裂中期图像。教师提出:请判断有丝分裂过程中DNA复制是否遵循半保留复制原则。

教师指导学生分步解决问题,先获取信息“BrdU标记DNA”;再借助相关已知信息“核DNA在染色体上”,透视问题本质,明确问题;最后认知整合,构建逻辑链“BrdU——DNA单链——DNA分子——染色单体——染色体”,解决问题。教师利用模式图将问题简化,通过学生自行构建模式图可知,若是遵循半保留复制原则,第二次有丝分裂中期一条染色体上的两条染色单体经Giemsa染料处理后,一条深蓝色另一条浅蓝色。

教师必须注意学生头脑中已有的前概念,特别是那些与科学概念相抵触的错误概念。课堂教学活动要帮助学生消除错误概念,建立科学概念。在DNA复制过程中,多数同学默认两条子链的延伸是同时发生且相向而行。因此,在学生脑海中,知识间相互割裂状态严峻且存在错误概念。为此,教师可通过引申书本知识构建认知冲突,分步提出问题,指点帮助学生搭建思维阶梯并有效递进,最终构建DNA半不连续复制模型,以期协助学生将零散知识结构化并重建科学概念。

【教学片段2】

教师提问引发学生认知冲突:DNA复制时,两条子链能否同时相向并连续复制?部分学生立即回答可以。但另一部分学生提出异议,他们认为子链的延伸方向只能5′-3′,因此在DNA复制过程中其中一条子链延伸方向与子链解旋方向相反,需要解旋一段时间后才能延伸。教师继续追问,引导学生探究:DNA复