高中生物学核心素养解读

基于高中生物学核心素养的解读 目 录 CONTENTS 1 学科核心素养的由来 2 生物学学科核心素养的内容 3 基于核心素养的高中生物学解读 1 学科核心素养的由来 核心素养的由来 社会主义核心价值观 灵魂/主题/精髓/基础 24个字 必备品格 个人修养 社会关爱 家国情怀 中华优秀传统文化 关键能力 自主发展 合作参与 创新实践 学生发展核心素养 在此基础上 进入各学科 学科的 核心素养 4 |学生发展核心素养—六大素养 自主发展 社会参与 文化基础 5 全面发展的人 学会学习 健康生活 责任担当 实践创新 人文底蕴 科学精神 |从学生发展核心素养到学科核心素养 学生发展核心素养 从学生发展出发， 不考虑学科。所提指标是超越学科的。 学科核心素养 从学科本质出发，对照学生发展核心素养框架体系的要求，明确本学科对学生发展核心素养的贡献。学科核心素养具有明显的学科特点，但仍具跨学科性。 2 生物学学科核心素养的内容 学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。 ——《普通高中生物学课程标准（2017年版）》 |学科核心素养的定义 核心 素养 生命 观念 科学 思维 科学 探究 社会 责任 3 生物学学科核心素养的解读 一、生命观念的内涵 “生命观念”是指对观察到的生命现象及相互关系或特性进行解释后的抽象，是人们经过实证后的观点，是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。 在学科核心素养的四个维度中，生命观念处于重要地位，它经由科学思维和科学探究的过程形成，是社会责任的基础。生命观念与生物学知识的联系最为紧密，最能体现生物学学科特点 10 生命观念构成要素 结构与功能观 物质能量观 稳态与平衡观 进化与适应观 跨学科观念 学科本体观念 学生应该在较好地理解生物学概念的基础上形成生命观念，如结构与功能观、进化与适应观、稳态与平衡观、物质与能量观等；能够用生命观念认识生物的多样性、统一性、独特性和复杂性，形成科学的自然观和世界观，并以此指导探究生命活动规律，解决实际问题。 结构与功能观：细胞结构与功能的关系，如细胞器的作用。 进化与适应观：物种的进化过程和自然选择。 稳态与平衡观：生物体如何维持内环境的稳定。 物质与能量观：生物体中物质循环和能量流动。 11 生命观念的水平划分 生命观念 生物学解释 教材概念例证 结构与功能观 一定的结构必然对应一定的功能;任何功能都需要一定的结构来实现。生物体的结构与功能是相适应的，是长期自然选择形成的，是生物适应环境的一种体现。 ①蛋白质结构多样性决定功能多样性(分子水平) ②细胞与细胞器的结构与功能相适应(细胞水平) ③生物各器官的结构与功能是统一的(个体水平) 必修一生命观念知识体系分析表 随着时间流逝，即使学生对具体的生物学事实已经淡忘，对生物学概念的记忆逐渐模糊，在面对有关生物学的社会议题时，仍可以运用生命观念辨别封建迷信和伪科学；作出理性的决策。 12 事实、概念与观念的关系 事实1 事实2 事实3 …… 事实4 事实5 事实6 …… 次要概念a 次要概念b 重要概念 大概念1 生命观念1 由于生命观念具有高度概括性和抽象性，无法直接通过讲解来传授，而是需要学生在学习的过程中由事实抽提概念，由概念凝练观念，逐步内化、建构而成。 高中生物学单元整体教学设计应以什么为主题？“内容聚焦大概念”是高中生物课程的基本理念之一，在大概念的基础上再概括、提炼出生物学独特的核心素养——生命观念，同时在学生主动学习的过程中发展科学思维、科学探究和社会责任等学科核心素养。因此，生物学教学整体教学设计时要着重考虑生物学大概念的建构。大概念是在若干重要概念的基础上形成的，重要概念又是在次位概念的基础上形成，次位概念则是基于若干生物学事实性知识而形成的（如图1）。基于此，我们尝试以重要概念为主题进行整体教学设计。 13 1   大概念： 概念1：细胞是生物体结构与生命活动的基本单位 1   重要概念： 1.1 细胞由多种多样的分子组成，包括水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质和核酸等， 其中蛋白质和核酸是两类最重要的生物大分子 次位概念 1.1.1 说出细胞主要由C、H、O、N、P、S 等元素构成，它们以碳链为骨架形成复杂的生物大分子 1.1.2 指出水大约占细胞重量的2/3，以自由水和结合水的形式存在，赋予了细胞许多特性，在生命活动中具有重要作用 1.1.3 举例说出无机盐在细胞内含量虽少，但与生命活动密切相关 1.1.4 概述糖类有多种类型，它们既是细胞的重要结构成分，又是生命活动的主要能源物质 1.1.5 举例说出不同种类的脂质对维持细胞结构和功能有重要作用 1.1.6 阐明蛋白质通常由20 种氨基酸分子组成，它的功能取决于氨基酸序列及其形成的空间结构，细胞的功能主要由蛋白质完成 1.1.7 概述核酸由核苷酸聚合而成，是储存与传递遗传信息的生物大分子 由于生命观念的建立以概念性知识的学习为基础。基于核心素养的教学要求教师在备课时要具有大局观和整体认识。 14 2.1.1 概述细胞都由质膜包裹，质膜将细胞与其生活环境分开，能控制物质进出， 并参与细胞间的信息交流 2.1.2 阐明细胞内具有多个相对独立的结构，担负着物质运输、合成与分解、能量转换 和信息传递等生命活动 2.1.3 阐明遗传信息主要储存在细胞核中 2.1.4 举例说明细胞各部分结构之间相互联系、协调一致，共同执行细胞的各项生命活动 2   重要概念： 1.2 细胞各部分结构既分工又合作，共同执行细胞的各项生命活动 次位概念 3重要概念： 2.2 各种细胞具有相似的基本结构，但在形态与功能上有所差异 次位概念 2.2.1 说明有些生物体只有一个细胞，而有的由很多细胞构成， 这些细胞形态和功能多样，但都具有相似的基本结构 2.2.2 描述原核细胞与真核细胞的最大区别是原核细胞没有由核膜包被的细胞核 水平 生命观念 水平一 初步具有结构与功能相适应的观念以及生物进化观念，能从分子与细胞水平认识生物体的结构与功能是相适应的，生物的适应性是长期进化的结果。初步具有物质和能量观。 水平二 具有结构与功能相适应的观念和生物进化观念，并能运用这些观念分析和解释简单情境中的生命现象。具有物质和能量观，结合简单情境说明生命活动的维持包括物质代谢和能量代谢 水平三 具有结构与功能相适应的观念和生物进化观念，并能运用这些观念分析和解释较为复杂情境中的生命现象。综合物质和能量观以及稳态与平衡观，在特定情境中说明生态系统中时刻存在着物质循环和能量流动。 水平四 具有结构与功能相适应的观念和生物进化观念，并能基于这些观念识别身边的虚假宣传和无科学依据的传言。具有物质和能量观，并能指导、解决生产和实践中的具体问题。具有稳态与平衡观，并能指导人的健康生活方式;指出某一生态系统的构成要素及影响其平衡的因素 生命观念的水平划分 随着时间流逝，即使学生对具体的生物学事实已经淡忘，对生物学概念的记忆逐渐模糊，在面对有关生物学的社会议题时，仍可以运用生命观念辨别封建迷信和伪科学；作出理性的决策。 17 二、科学思维的定义 科学思维是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。 学生应该在学习过程中逐步发展科学思维，如能够基于生物学事实和证据运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等方法，探讨、阐释生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题。 18 二、科学思维要素的内涵 归纳与概括：从具体实例中提炼出一般规律。 演绎与推理：从一般规律推导出具体结论。 模型与建模：构建模型来模拟和解释生物学现象。 批判性思维：质疑和评估科学信息和论证。 19 归纳与概括 演绎与推理 模型与建模 批判性思维 创造性思维 科学思维的内涵 1.有意义的知识获取过程 ● 提出、检验和评估 假设的能力 ● 自我反思能力 ● 核心是通过证据，建立假设与结论之间的逻辑关系 2.行为表现 ● 科学推理是科学思维的重要组成部分 ● 科学推理涉及到归纳、测量、实验、推断、预测、概括等能力 20 教学案例： 植物细胞的失水和吸水 【内容要点】 观察和探究细胞质壁分离和复原现象，进一步理解渗透作用的原理和应用 通过不同探究实验，分析每组实验现象，归纳概括实验结论，培养学生主动发现问题和解决问题的能力，落实核心素养。 【科学思维】 探究实验是落实核心素养的重要载体，在以往教学中，教师会提前讲授实验材料及具体步骤，提前预设探究问题，确保学生得到正确的实验结果。如此一来，探究实验很容易变成验证实验。下面以“探究植物细胞的吸水和失水”为例，充分开展探究实验，培养学生主动发现问题和解决问题的能力，落实核心素养。 下面以“探究植物细胞的吸水和失水”为例，充分开展探究实验，培养学生主动发现问题和解决问题的能力，落实核心素养。 21 设置 情景 导入新课 结合实验，展示生活现象 学生分组讨论现象 提出问题 作出假设 实验验证 得出结论 课外扩展解释情景问题 各小组呈现问题 教师引导 学生提出 多媒体展示渗透 实验教师帮助学生完善假设 多媒体展示植物细胞结构，教师指导实验 多媒体展示现象，学生绘图体现变化过程 各小组分享收获 1、设置情境，导入新课 以有趣的小实验开头，通过对比引发学生的思考。联系生活中学生所熟知的现象，如：做糖拌西红柿的时候经常会有很多水的出现；在拌饺子馅时，放上盐也会有水的出现等，较好的调动了学生的学习兴趣。 2、进行比较，加深印象 通过上节课对渗透作用的学习积累，结合本节课情境中的各种现象将植物细胞是不是能构成一个“渗透系统”这个重点提出。从宏观的现象出发，揭示微观的奥秘。 3、巧设实验，拓展延伸 在课本中已经给出的实验的基础上，又给学生设置了质量浓度为0．5g/mL的蔗糖溶液进行重复实验。学生发现结果与之前的实验不同，表现出了很强烈的好奇心，再通过小组交流探讨获得新知，从而将课本知识进行了很好的拓展和延伸。 22 三、科学探究的内涵 科学探究”是指能够发现现实世界中的生物学问题，针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及对结果的交流与讨论的能力。 科学探究不仅注重探究方法和能力的提升，还注重探究意识和兴趣的培养，注重团队合作和创新等精神的树立。 提出问题：如何从日常生活中发现生物学问题。 实验设计：设计实验来验证假设。 数据分析：收集数据并进行统计分析。 结果交流：如何有效地展示和讨论实验结果。 23 科学探究的组成要素包含：观察提问、设计实验、方案实施和交流讨论。 三、科学探究的要素 提出问题：如何从日常生活中发现生物学问题。 实验设计：设计实验来验证假设。 数据分析：收集数据并进行统计分析。 结果交流：如何有效地展示和讨论实验结果。 24 DNA的半保留复制 通过体验科学探究的一般过程，能设计简单的实验来探究DNA分子的复制方式，并能够利用现有的实验材料模拟DNA的复制过程，从而培养分析问题、解决问题的能力 情景 问题 活动 评价 教学案例： 【内容要点】 理解DNA的半保留复制方式，明确DNA复制准确性的原因 【科学探究】 情景 萤火虫发光的根本原因是1亿年前 DNA复制错误，其中一种脂肪酸代谢酶基因因复制错误转变成了萤光素酶基因,这可谓是一个美丽的错误。 但研究发现，DNA 平均每复制 10个碱基对才会产生1个错误。DNA 复制发生错误的概率是极低的。 问题 问题线索: 亲代、子代间的DNA 分子怎样保 持 其 连 续性? 关于 DNA分子的复制有哪些推测? 如何证明? 活动 活动一: 构建复制以后的子代DNA物理模型。从而提出 DNA 复制可能的两种假设 活动二:选择合适的元素及方法进行实验设计，并预测不同假设的实验结果 活动三:写出子二代细胞的 DNA 经密度梯度离心后在离心管中的分布情况。对结果进行分析，从而得出相应结论。 评价 课外探究:除了全保留复制和半保留复制外，还有人提出了关于弥散复制的假设，请利用本节课所学的科学探究的一般方法，即“提出问题-作出假设-设计实验-实施实验-得出结论”的过程来进行分析。 【总体设计思路】 26 社会责任是指基于生物学的认识，参与个人与社会事务的讨论，作出理性解释和判断，解决生产生活问题的担当和能力。 四、社会责任的内涵 学生应能够以造福人类的态度和价值观，积极运用生物学的知识和方法，关注社会议题，参与讨论并作出理性解释，辨别迷信和伪科学；结合本地资源开展科学实践，尝试解决现实生活问题； 社会责任关注的问题 生物学与社会 生物学与环境 解决实际问题 学科核心素养的落实是一个系统工程，教师们需要将生物学科核心素养内化到教学过程中，经过不断的时间积淀来培养学生的核心素养。 27 核心素养四个维度之间的关系 科学思维 生命观念 科学探究 社会责任 支撑 支撑 基础 基本路径 基本路径 内在逻辑 实证过程 生命观念中认识生命现象和本质的过程则包括观察、提问、实验探究，以及在此基础上进行演绎推理，借助批判性思维和创造性思维得出结论的过程。因此，生命观念的建构是以科学思维和科学探究为基本路径的。在教学过程中，教师可以创设适宜的情境，通过活动和设问，引导学生基于生物学事实进行抽象、概括，探寻生命现象的规律和本质，并通过思辨、实验等方式对假说和推测进行探究和验证。基于以上情境和复杂的思维活动所形成的概念，更有利于理解、记忆和迁移，也更便于进一步抽象、凝练形成意识、观念和思想方法 28 孟德尔运用假说演绎法 提出问题 实验验证 分析结果 针对遗传现象观察 科学探究 进行大量杂交实验 科学探究 建立数学模型 科学思维 提出假说 解释遗传因子的传递规律 科学探究 演绎推理 测交实验 科学探究 科学思维 生命观念中认识生命现象和本质的过程则包括观察、提问、实验探究，以及在此基础上进行演绎推理，借助批判性思维和创造性思维得出结论的过程。因此，生命观念的建构是以科学思维和科学探究为基本路径的。在教学过程中，教师可以创设适宜的情境，通过活动和设问，引导学生基于生物学事实进行抽象、概括，探寻生命现象的规律和本质，并通过思辨、实验等方式对假说和推测进行探究和验证。基于以上情境和复杂的思维活动所形成的概念，更有利于理解、记忆和迁移，也更便于进一步抽象、凝练形成意识、观念和思想方法 29 $$