指向关键能力培养的高中生物学作业设计
王亚民曹冬林
（1.浙江省桐乡市凤鸣高级中学浙江嘉兴314500）
（2.浙江省嘉兴市第四高级中学浙江嘉兴314500）
长期以来，受应试教育的影响，生物学教学常常以“知识点”为线索，以“考试说明”为目标，以纸笔测试为评价方式，教师为考试而教，学生为考试而学，导致学生的基本学习素养学科能力和学科核心价值观的系统化培养没有得到重视。随着课程改革的推进，教师必须关注学生的生物学科能力表现，发展其关键能力，才能突破教育质量评价这一瓶颈，切实促进学生核心素养的发展，全面提高教育质量。
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。它是使学习者适应时代要求并支撑其终身发展的能力，是培育核心价值、发展学科素养所必须具备的能力基础，是高水平人才素质的重要组成部分。基于学科素养导向，承接学科素养要求，结合学生认知发展实际，高考评价体系确立了符合考试评价规律3个方面的关键能力群：①以认识世界为核心的知识获取能力群；②以解决实际问题为核心的实践操作能力群；③涵盖了各种关键思维能力的思维认知能力群。结合现行高考生物学科对能力考查的积累和凝练，基于学科素养发展、价值塑造的现实要求，反映新课程理念与人才培养目标，体现时代性、传承性、学科特性，将新高考生物学科关键能力确立为理解能力、实验探究能力、解决问题能力、创新能力。
理解能力要求深入了解必备知识的内涵并形成知识的网络结构，将单一、零散的知识构建成系统的知识网络体系，作为能力培养与素养发展的基石。不同层次的理解能力的内涵不一样（表1）。
表1理解能力层级解释表
例如，在学习细胞膜时，课前，教师布置学生搜集有关细胞膜研究的。课堂上，针对细胞膜的结构成分的探索系列实验，教师提出一系列问题，以引发学生深度学习：细胞膜的组成成分是什么呢？（欧文顿实验的实验方法是什么？实验结论是什么？20世纪初，科学家的化学分析实验：膜主要是由什么组成的？）脂质在细胞膜上是怎样分布的呢？（1925年，两位荷兰科学家的实验：实验操作如何？实验结论是什么？小组讨论：画出连续排布的两层磷脂分子层，并构建模型。）细胞膜中还有蛋白质，那么蛋白质又存在于什么位置呢？（1959年，罗伯特森的实验：实验结论是什么？“三明治”结构模型有什么不足？1970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验：实验结论是什么？蛋白质如何分布在磷脂双分子层中？）小组讨论：根据上面科学家的探索历程得出的结论，尝试画出生物膜结构模型和生物膜的概念模型。
再如，教师引导学生绘制光合作用过程图、细胞结构示意图、减数分裂过程图以及水盐平衡调节、血糖平衡调节、体温调节等人体示意图等，开展主动学习。“画”一个主题及其分支的思维导图时要运用大量色彩、图像，需调动多种感官，刺激左右脑之间的神经联结。每个人的思考习惯、知识结构、生活学习经验不同，其制作的思维导图也千姿百态，有学生做出的是Q版漫画风，有学生做出的是中国古风，有学生做出的是自然田园风……
教师通过问题串的作业设计，培养学生的初、中级理解能力，即让学生知道“是什么？怎么样？”。学生尝试构建生物膜的结构模型和生物膜的概念模型，将单一、零散的知识构建成系统了知识网络体系，即重新建立或者调整认知结构。上述作业培养了学生从生物学视角获取关键信息、解释生物学现象、解决生物学问题，从而能够用科学准确的语言或图表等形式进行表达。这是对学生获取信息能力的延续和提升，也是理解能力的提高，还为学科素养作了铺垫。
实验探究能力是生物学自然科学属性的鲜明体现。通过对《普通高中生物学课程标准（2017年版）》、中学教学实际、高中学生认知水平的充分考量，提出学生要具备实验探究能力，即在对所学实验的实践和学习后，能够对相关生物学问题进行科学探究，如分析问题、设计实验、预测结果并得出结论或作出解释，掌握科学探究的整个流程。
例如，笔者将浙江省历年高考试题中的实验题进行整编设计作业，要求学生分析每一道实验题的自变量和因变量，并根据分析写出实验目的。为了提高学生设计实验的能力，教师从逻辑学讲起，数学逻辑中的充要条件在数学逻辑中，充要条件等命题逻辑属于演绎逻辑。“如果A，那么B”，就可以得出：A是B的充分条件，B是A的必要条件。若需证明B是A充分条件，依据原命题和逆否命题是逻辑等值的原理，可以证明“B是A充分条件”的逆否命题——非A则非B。综上所述，“若A，则B”并且“若非A，则非B”，就能证明A是B的充分必要条件（A当且仅当B，A和B是等值的）。然后，教师出示2020年1月浙江高考实验题：
研究大鼠皮肤移植后的皮肤存活率，某同学提出了下面的实验思路。请以皮肤存活率为指标，预测实验结果并进行分析。
（1）实验分组与处理：