基于学习境脉培养学生学科思维素养的教学设计——以“生物进化的历程”为例

摘要：以山东龙——穿越白垩纪展为“境”以游览各地博物馆为“脉”，通过设计动态、连贯的境脉，引导学生初入-浅析-深究-回归境脉过程中逐渐形成生物进化的历程，在寻证、论证过程中逐步提升学生的科学思维，落实学科核心素养。

关键词：境脉；生物进化的历程；学科思维

引言

《义务教育生物学课程标准（2022版）》强调：发展科学思维是培育学生理性思维、批判质疑、勇于探究等科学精神的重要途径^[1] 。学科知识产生于某种特定的情境中，而脱离了特定的情境，学科知识就会僵化，缺乏生命力^[2] 。新课标倡导能将真实情境运用到课堂中，在解决真实情境产生的问题中有效提升学生解决复杂问题的能力，深化对知识的理解。“境脉”引领下的教学更有效的将创设真实情境设置成主线与脉络，通过“境脉”教学，让学生在知识的学习和解决问题中，不断促进学生深度学习的能力，从而发展学生生物学核心素养。笔者以“生物进化的历程”一节的教学设计为例，探索境脉学习在生物学概念教学中的应用。

1.教材分析及设计思路

在面前的学习中，学生已经掌握了生物的分类、生命的起源、生物的遗传与变异等知识，但不同生物类群之间的亲缘关系以及生物进化的趋势等内容对于学生来讲相对抽象，如何将抽象的知识浅显形象化？教师需给学生提供合作探究与体验的机会，这样能有效的促进学生运用多种逻辑思维手段加深对生物进化本质的认识。

本节课深度挖掘本土资源，采以山东省内各地化石博物馆的探寻之旅作为教学的境脉主线，将知识点通过问题串有效连接并层层递进，学生在游览各地博物馆过程中自主建构并深化化石这一概念。以指向性问题为点,学生合作探究活动为杠杆，在动手制作、体验、交流过程中，撬动生物进化历程这一难点。在初入-浅析-深究-回归境脉的过程中，逐渐形成生物进化与适应这一生物学观点，从多维度提升学生的学科核心素养。

2.教学目标

（1）通过山东省各地博物馆之旅，在小组合作探寻、交流过程中，认同不同生物类群的进化规律，在真实情境中逐渐提升分析问题、解决问题的能力；通过对不同动物体结构与功能的比较，认同生物体进化与适应这一生物学观点。

（2）通过观察化石的图片、模型等教具，在比较、分析过程中，认同化石是生物进化的重要证据，通过体验活动自主构建化石这一重要概念。

（3）在游览山东各地化石博物馆的过程中，激发探索生物奥秘的兴趣，同时形成尊重事实、保护文物，落实责任担当，提升自身终身学习的能力。

3  教学过程

3.1  初入境脉、头脑风暴

教师利用课前，布置常见的各种动物。请学生对这些生物按照一定依据例如体内有无脊柱进行分类，并按照要求完成表格，梳理和巩固无脊椎动物重要特征，通过寻找证据推断出动物进化的大致历程，黑板贴图展示，以小组为单位上台，汇报成果。

头脑风暴一：动物的类群

无脊椎动物类群：

课前学生结合教材及学案上的补充资料回忆梳理无脊椎动物相关知识，完成表格，并由组长带领组员订正。

以四人小组为单位，结合导学案表格，寻找证据，论证你们所确认的无脊椎动物进化顺序。

涡虫比水螅的高等之处、蛔虫比涡虫的高等之处、蚯蚓比蛔虫的高等之处、缢蛏比蚯蚓的高等之处、蝗虫比缢蛏的高等之处。

1. 涡虫比水螅的高等之处：                                         。

2. 蛔虫比涡虫的高等之处：                                         。

3.蚯蚓比蛔虫的高等之处：                                          。

4.缢蛏比蚯蚓的高等之处：                                          。

5.蝗虫比缢蛏的高等之处：                                          。

学生归纳总结：

生物的_____与______是相适应的，生物在不断___________，进化趋势是______________。

头脑风暴二：脊椎动物类群

脊椎动物的进化顺序与形态结构特征

学生尝试推测脊椎动物的进化顺序并在课前进行的头脑风暴，结合脊椎动物各类群的特征及课前收集的资料，组内讨论分析，完成表1，找到支持脊椎动物进化顺序的证据，写出脊椎动物进化的大致历程，黑板贴图展示。

表1

代表动物：鱼、两栖动物、爬行动物、鸟哺乳动物适应环境的结构和生理特点

学生小组为单位进行头脑风暴，找到支持脊椎动物进化顺序的证据。每个小组任选一题进行分析描述，要求陈述中涉及结构与环境相适应这一生物学观点：

问题一：从体表覆盖物来看，脊椎动物是如何适应其生活环境的？

问题二：从骨骼和肌肉特点来看，脊椎动物是如何适应其生活环境？

问题三：从呼吸器官来看，脊椎动物是如何适应其生活环境的？

问题四：为什么只有鸟和哺乳动物能保持体温恒定？

问题五：从生殖发育过程来看，鸟类的生殖发育过程比其他卵生动物有什么进步之处？胎生哺乳比卵生有什么优势？

头脑风暴三：植物类群

对银杏、红豆杉、菊、苹果、海带、墙藓、铁线蕨、肾蕨组内讨论分析，完成表格，找到支持植物进化顺序的证据。

设计意图：以合作小组为单位，引导学生提出主张，寻找证据，学生通过完成规定表格，梳理和巩固生物的重要特征，通过寻找证据推断出动植物进化的大致历程。引导学生在寻找证据的过程中要正确表达、准确归纳、完整总结，培养学生归纳比较概括能力、提取关键词的能力。最后引导学生总结规律、得出“生物结构与环境相适应及生物在不断进化”的观点。

3.2  浅析境脉、问题引导

新闻链接 ：《山东龙——穿越白垩纪》展，这个以山东白垩纪恐龙为主角的展览，是山东博物馆2022年度开年力作.山东也是中国最早进行恐龙化石科学发掘与研究的地区，山东地区在白垩纪也是恐龙生活的乐园。让我们一起穿越回白垩纪，走进山东恐龙乐园，感受恐龙时代地球生命演化的恢宏历程，探讨生命科学中演化与灭绝的主题。

以山东博物馆2022年度开年力作《山东龙——穿越白垩纪》展这一新闻视频为情境，展示山东也是中国最早进行恐龙化石科学发掘与研究的地区，老师引领学生一起穿越回白垩纪，走进山东恐龙乐园，感受恐龙时代地球生命演化的恢宏历程，探讨生命科学中演化与灭绝的主题。教师抛出问题：生物进化无法直接用观察和实验的方法再现，科学家是如何推断出生物是不断进化的？推断的证据是什么呢？——生物进化的直接证据：化石

设计意图：以新闻为导入，引出本节课探究的主角——恐龙，山东地区在白垩纪是恐龙生活的乐园，山东也是中国最早进行恐龙科学发掘与研究的地区。让我们一起穿越回白垩纪，走进山东恐龙乐园，感受恐龙时代地球生命演化的恢宏历程，探讨生命科学中演化与灭绝的主题。

3.3  深究境脉、探寻之旅

【境脉探寻第1站】诸城恐龙博物馆

回顾情境中稳站C位的“巨型山东龙”，被中外专家誉为“世界第一龙”。提出问题：

（1）根据你的理解，什么是化石？（2）化石是怎样形成的？

设计意图：以新闻中的“山东大汉”巨型龙山东龙为问题情境，引发学生对“化石”这一概念的思考。通过视频讲解、图片的展示构建化石的概念，并领悟研究化石的意义。

【境脉探寻第2站】山东天宇自然博物馆

自主阅读资料：2005-2006年，中英两国科学家团队在河北一处湖边林地考察过程中，意外发现一件属于恐龙时代的新鸟类化石，这个年代的鸟类化石非常少见，此新鸟类科学家命名为郑氏始孔子鸟，目前被存放于山东天宇自然博物馆。郑氏始孔子鸟生活在距今约1.31亿年前，像鸟，被覆羽毛，有翅，但翅膀上还长着爪子；嘴形像鸟喙，牙齿开始退化,尾椎骨愈合为尾综骨。提出问题：

1、郑氏始孔子鸟郑氏始孔子鸟可能属于哪种动物类群?请说出你的证据?

2、根据郑氏始孔子鸟化石，你能对它的进化做出怎样的推测？

3、郑氏始孔子鸟属于过渡类型化石，仿照郑氏始孔子鸟进化推断方式，推断蜥螈化石和提塔利克鱼化石分别属于哪种动物类群？  

设计意图：经过考古学家研究，郑氏始孔子鸟比始祖鸟出现的时间晚，飞行能力强，后肢更善于攀援。更接近与现代鸟类。通过与爬行动物与现代鸟类的比较，确定郑氏始孔子鸟属于过渡类型化石。教师要使学生知道：过渡类型的生物化石证实了生物类群间的亲缘关系，为研究生物的进化历程提供了新证据。学生交流、讨论后，比较，归纳得出：郑氏始孔子鸟、蜥螈和提塔利克鱼等过渡类型生物的存在及生存年代，表明鸟类可能是从古代爬行类进化而来，爬行类可能是从古代两栖类进化而来，两栖类可能是从古代鱼类进化而来，同时引出生物学研究中经常用到的方法：比较法。教师以动物化石为据帮助学生归纳厘清脊椎动物间的亲缘关系，为后续绘制进化系统树做好铺垫。

【境脉探寻第3站】山东博物馆

山东博物馆自然部主任孙承凯告诉记者：在山东蒙阴、新泰、诸城、莱阳和莒南之间的白垩纪地层中，拥有丰富的恐龙化石及其遗迹，包括至少13个种类的恐龙化石，另有恐龙足印化石、恐龙蛋化石等。何为“地层”？教师提供补充资料，资料补充： 地层是构成地球表面的岩石，从地面垂直向下可分很多层，先沉积的地层在下面，后沉积的地层在上面，所以越向下的地层年代越古老。科学家发现在不同的地层中有不同生物类群的化石分布。

小组合作探究以下问题：

①通过观察手中的地层模型，你能尝试描述地层与其中存在的生物化石之间存在怎样的关系？

②结合地层模式图，小组讨论、推测古代脊椎动物出现的顺序？展示底层模型中的生物化石，根据地层中各种生物化石分布情况推测地层中生物进化的大致历程，其他组点评。

设计意图：根据学生已有的知识经验能说出生物进化的顺序，通过模型的制作和亲身体验验证不同动物类群的结构从简单到复杂的顺序与地层中生物化石出现的时间顺序基本相同。在真实情境中学生探寻到真实的事实，逐渐构建生物进化的历程，为下面绘制生命进化树做好铺垫。

【境脉拓展】生物进化的间接证据——解剖学、分子生物学、胚胎学

结合对化石这一重要证据，教师适时引导学生思考：难道只有化石可以证明生物是不断进化的吗？通过查阅资料，你还能提供哪些证据也可以证明生物是不断进化的？小组将课前查阅的资料进行展示汇报，在分析、寻证过程中追根溯源，最后学生推断得出“原始生命是地球上生物起源于共同祖先”这一结论。

设计意图：通过学生课前资料包阅读分析与讨论，进一步明确在生物进化的过程中动物体结构是越来越复杂的，生命起源于原始生命，至少经历了35亿年的时间才发展为现在多姿多彩的世界，生物是进化发展的，它们之间存在一定的亲缘关系。

3.4  回归境脉，深化概念

通过游览山东省内各地博物馆，我们见证了地球上的生物从无→有、从有→多，根据课堂学生总结归纳的不同生物类群进化的顺序，教师抛出问题：这些生物进化的排序顺序整体像不想一棵树？这就是生物进化树。通过学生的学习，教师引导学生利用手中材料构建属于自己的生物进化树。要求每组代表将本组的构建的生物进化树模型上台展示，并概述不同分支生物进化的顺序，其他组作点评。

设计意图：通过教师循序渐进的问题，进一步引导学生从形态结构和生理功能等方面，绘制生命进化树，构建生物进化的历程这一概念。

3.5 境脉总结，复盘知识

表2 生物进化历程评价量表

 教师引导学生从形态结构和生理功能等方面进一步完善本节课的思维导图。通过游览山东地区神奇的化石博物馆，看到这么多珍贵的化石出自山东而感到自豪！看似没有生命的化石却用他们独特的方式告诉我们生命进化的历程，同时希望同学们用知识武装头脑，长大后积极投身考古探寻之路，发掘地球上更多未解之谜！

设计意图：通过对照评价量表开展自评，引导学生在评价中复盘学习过程，通过“化石博物馆之旅”的深度体验，回归情境进一步激发学生探索古生物奥秘的兴趣，在潜移默化中认同生物进化的基本观点，在做中学过程中体验模型制作和合作在科学探究中的重要性。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育生物学课程标准（2022年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2022:4-8.

[2]钟启泉.基于核心素养的课程发展: 挑战与课题［J］.全球教育展望，2016(1):3-25．