“学习环”教学模式最初源自于皮亚杰的认知发展理论。学习环由最初的3个阶段发展到现今的5个阶段（图1），其基本观念、主要环节及教学策略基本连结不变。即，首先通过创设情境、活动或动手做来引起学习者的学习兴趣；然后，引导学习者自主建构、解释所习得的新概念，教师同时引进新的名词或作概念辨析，促进概念转变；接着，让学生运用所学概念解决复杂情境中的真实问题，教师利用形成性评价来评估学生的学习成效。

在中学生物学课程实施中，教师可以坚持“核心素养为宗旨，内容聚焦大概念，教学过程重实践，学业评价促发展”的理念引领，运用“学习环”教学模式优化教与学的活动设计，引导学生开展深度学习，以发展学生的生物学学科核心素养。

2.1.教学活动设计（片段）

教师借助PPT，以视频结合解说的形式，呈现一组关于家族性疾病、人类遗传病和先天性疾病的典型病例及介绍，并引导学生讨论以下问题：①家族性疾病都属于人类遗传病吗？②先天性疾病都属于人类遗传病吗？③人类遗传病都是先天性疾病和家族性遗传病吗？学生结合问题，观看视频，听取讲解，积极思考，分组讨论，通过判断、论证，能正确说出家族性疾病、先天性疾病和遗传病的联系与区别。例如，因饮食缺碘导致的家族性呆小症，是家族性疾病，但不是遗传病；某些因生殖细胞产生过程中的基因突变、基因重组和染色体变异，亲代正常而在子代才表现或出现的病征属于遗传病；某些因怀孕期间饮食或病菌感染导致的新生儿疾病属于先天性疾病，但不属于遗传病；有些遗传病可能在一定年龄阶段才发病。然后，在教师的引导下，学生归纳事实，提炼属性，在修正前概念的基础上，建构“人类遗传病”的科学概念。即，通常是由遗传物质改变（基因突变、基因重组、染色体变异）所导致的疾病，通常分为三类：单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病。

设计意图：学习遗传病的主要价值在于认识遗传病的发病机理、遗传方式及防治法子。所以，教师帮忙学生明晰遗传病的概念内涵尤为重要。教师引导学生判断辨析实例，进一步帮忙学生认识前概念的不足与漏洞，进而建构科学概念，发展学生的批判性思维能力。

2.2.发展学科核心素养分析

“遗传信息控制生物性状，并代代相传”是本模块的大概念之一，而“人类遗传病”为该大概念的显性表达提供了事实支撑，并丰富了大概念的内涵。本案例中，教师在充分了解学生“人类遗传病”前概念的基础上，利用图文、视频等信息创设具有强烈冲突的问题情境，搭建学习支架，引导学生辨析“人类遗传病”“家族性疾病”“先天性疾病”的关系，凸显“人类遗传病”的素质——遗传病通常是遗传物质改变引起的疾病。概念建构源于学生对前概念的不满，教师运用正例、反例和特例，帮忙学生不断修正前概念形成科学概念。探究、解释的过程，有助于学生认识人类疾病成因的复杂性，有利于显性化表达生命观念；还有助于形成与发展归纳与概括、模型与建模、批判性思维等科学思维能力；还可促进提升关注健康、关爱生命的社会责任意识。

3.1.教学活动设计（片段）

教师借助实物向学生介绍实验室中 H₂O₂ 的保存方法和条件，指导学生以小组为单位，利用现有的实验器材完成“温度对 H₂O₂ 分解速率的影响”实验。学生结合教材内容，展开讨论，设计实验方案，并实践。

学生在教师指导下，继续以小组为单位，利用新鲜肝脏研磨液、Fe³⁺、注射器、气球等实验器材，自行设计“比较不同催化剂对 H₂O₂ 分解速率的影响”实验方案，并根据实验方案进行“气球实验”，结合气球胀大的速率，得出结论： H₂O₂酶催化 H₂O₂分解的效率比Fe³⁺更高。

教师引导性提问：由于受到气球材质、肉眼观察的准确性等多种因素的制约，气球体积的变化以及最后的大小并不能准确反应出过氧化氢分解的速率。那么，怎样才能定量地分析 O₂产生和 H₂O₂ 分解的速率呢？并适时呈现 O₂ 传感器并介绍其工作机理和使用方法。学生立刻领悟可以利用 O₂传感器来优化本实验中数据的采集，进而让研究从定性走向定量，继续以小组为单位进行实验。在实验过程中，将 O₂产生的速率以坐标曲线的形式呈现出来，并与上述“气球实验”中的O₂产生的总量进行对比。最后发现：两个实验产生的O₂总量相等，表明了“酶是一种活细胞产生的催化剂。与其他催化剂一样，提高了反应的速率而不改变反应的平衡”。

教师课前组织部分学生，通过跨栏模拟“不同条件下 H₂O₂的分解速率”，采用学生是否助跑、不同程度降低跨栏架高度等形式，类比加热、Fe³⁺催化和 H₂O₂ 酶催化时 H₂O₂ 分解速率不同的情形条件，并录制好视频。课堂上，学生认真观察视频，积极思维，讨论、分析视频中的情境，进一步理解“较 Fe³⁺催化 H₂O₂分解而言， H₂O₂酶降低化学反应活化能的效果更显著，因而催化效率更高”。

根据上述探究实践的现象，和其他相关酶实验的证据，教师引导学生归纳形成酶的初步概念——酶是一种活细胞产生的生物催化剂，同无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的效果更显著，因而催化效率更高。

设计意图：将一个复杂的探究性实验分解为若干个递进式的小实验，有助于学生厘清各种变量间的关系，掌握变量控制的方法。通过实验的改进，使实验现象的呈现更加直观明显，有助于学生理解“较无机催化剂而言，酶的催化效率更高”。利用传感器技术对实验进行定量分析，并将结果直观演示，不仅有助于学生信息技术素养的提升，还加深对于STSE理念的理解，进一步帮忙学生理解酶的作用机理。

3.2.发展学科核心素养分析

《标准》倡导“教学过程重实践”的理念，这就意味着应关注学生学习过程中的实践经历，通过探究性学习活动或完成工程学任务，加深对生物学概念的理解，提升应用知识的能力。

本案例精心设计了“探究”“解释”等环节的学习活动，将教材中“比较H₂O₂在不同条件下分解实验”分解为“定性探究”“定量探究”和“模拟探究”3个层层递进的探究和模拟实验，通过搭建学习支架，指导学生动手做科学（doing science），从而让学生能深入地认识酶的作用机理和特性。这种由浅入深、由表及里、由定性到定量的探究实践活动，不仅发展了学生推理分析、模型与建模、归纳概括等科学思维能力，还能帮忙学生更好地建构“因果关系:机制与预测”“尺度、比例与数量”等跨学科核心概念。在“解释”环节，通过观察实验现象，收集并分析数据，运用归纳与概括、模型与建模等科学思维方法揭示相关现象背后所隐藏的规律和机理，最终建构“酶”的科学概念。

4.1.教学活动设计（片段）

课堂上，教师通过图片、表格和文字等，展示以下社会性议题：近年来，我国部分地区的癌症发病率增速较快。研究表明：癌症发病率增加是人口老龄化的必然结果，与环境污染、酗酒吸烟等不良生活习惯，精神焦虑导致免疫力下降等因素也有密切关系。那么，细胞发生癌变的机理究竟是什么？诱发细胞癌变的因素主要有哪些？临床上，癌症的诊断、治疗方式分别有哪些？作为一位掌握一定科学知识的学生，该如何正确看待癌症？如何关爱癌症患者？如何养成健康的生活方式，降低细胞癌变的概率呢？学生认真观察，积极思考，运用已学的“细胞癌变的机理和诱因”“癌细胞的特征”“健康的生活方式与防癌”“癌症的诊断与治疗”等知识，与小组同学讨论自己的想法，发表见解。小组记录员记录各成员的发言，形成本组问题的答案条目。下课前，教师布置任务，指导学生以项目小组为单位，利用课余时间搜集癌症的发生、诊断、治疗、预防等资料，再通过调查走访，了解不同人对癌症的观点，并在讨论的基础上，形成小组分析陈述（尽可能对上述问题的某一方面进行详细论述）。

教师通过问题情境引出学习任务，帮忙学生巩固“细胞癌变的机理和诱因”“癌细胞的特征”等知识，促使学生从科学素质、技术方法、生命态度和社会责任等角度，整体认识癌症，思考癌症的诊断、治疗、预防及对癌症患者的关爱等问题。课后，学生以项目小组为单位完成老师布置的任务，需要合作完成资料的搜集、整理，分析、总结形成陈述，并通过恰当方式表达、交流合作学习的成果。

首先，各小组委派代表交流本小组的前期研究性学习成果，就“癌症的预防、治疗、正确看待癌症及学会关爱癌症患者”等问题发表见解。各小组交流结束，再开展“假如我是……”（角色分别有医生、患者、患者家属、科研人员、卫生局工作人员、制药厂工程师等……）的主题讨论活动。选择部分学生代表模拟不同的角色，站在不同视角，表达对于“癌症的预防、治疗、正确看待癌症及学会关爱癌症患者”的观点。讨论过程中，其他同学仔细倾听，独立思考，并能运用正确的方式表达不同的观点。

设计意图：通过角色饰演活动，促使学生对细胞癌变与健康的生活方式、癌症诊断与治疗等问题有了更深刻地认识，体验了站在不同角度的人是如何看待同一问题的。

教师引导学生根据所学知识，运用批判性思维，驳斥某些自媒体中关于癌症防治的虚假宣传；积极宣传癌症防治，关爱患者，介绍癌症治疗新技术，组织开展“了解癌症，抵抗病魔”“写给癌症患者的一封信”“拒绝不健康生活方式，远离癌症”等活动，并通过不同途径发布倡议书。多种形式发布倡议书等。

设计意图：引导学生正确认识癌症对人类健康造成的危害，并运用所学知识寻找到切实可行的问题解决对策，逐渐形成“经济效益—社会效益—生态效益”一体化的整体意识与发展观。

4.2.发展学科核心素养分析

教学中，在学生掌握了相关知识的基础上，教师搭建活动支架，让学生以小组为单位，围绕癌症的发生、诊断、治疗、预防和关爱癌症患者等议题，收集资料、调查走访并撰写分析陈述。学生需具备尊重事实和证据的意识，进行严谨地论证和准确地论述。学生围绕撰写的陈述进行成果展示，交流评价，发展了交流表达、批判性思维等能力；而“角色饰演”“写给癌症患者的一封信”等环节，则有助于提升学生运用科学知识参与个人与社会事务讨论的担当意识和责任，养成关爱生命的态度和健康文明的生活方式。这不仅有助于学生进一步了解了人口老龄化、不良生活习惯、环境污染、精神紧张及免疫能力降低等因素与癌症发病率间的关系，从而形成的对癌症的成因与治疗、对健康生活方式养成，乃至对生命的正确价值判断，以及如何对待它们的“定型看法”，引领学生做生态中国、健康中国的促进者、实践者。此外，合理运用信息技术与媒体资源，也是科学技术及其价值在在课堂中的直观体现，有助于发展学生的信息技术素养等核心素养。