探究性學習課程資源的開發與利用初探

黃敏（江蘇省泰州中學江蘇泰州 225300）

探究性學習課程資源的開發與利用初探

黃敏（江蘇省泰州中學江蘇泰州 225300）

基于高中生物教學實踐，剖析了探究性學習課程資源素材選擇的要求，并結合事例闡明對基于實驗、基于科學史、基于生活、基于網絡環境、基于學生本真問題的探究性學習課程資源的開發及運用。

探究性學習 高中生物 課程資源 開發與利用

文件編號：1003－7586（2017）01－0053－03

“課程資源的豐富性和適切程度決定著課程目標的實現范圍和實現水平”。實踐證明，探究性學習資源的開發與合理利用對課堂教學的優化、對學生學習方式的變革有較大的推動作用。

1 高中生物探究性學習課程資源素材選擇要求

高中生物探究性學習課程資源既包括教材、教具、儀器設備、教學軟件等有形的物質資源，也包括學生已有的知識和經驗等無形的資源。其中，教材是非常重要的課程資源，但由于文本教科書的局限性，不可能面面俱到滿足各類學生的學習需求，而且更新速度慢，所以教師在充分利用教材的同時，要結合教學實際，積極開發新的課程資源。探究性學習課程資源的開發和利用是以滿足學生發展的需求為價值準則，對“潛在的”課程資源素材進行加工或原創新的課程資源，并以一定的方式把它們納入到教學活動中。

實踐中，教師要追求課程資源開發與利用的效益，對有關素材選擇要求是“精、典、新、思”：

“精”指所選擇材料應當是經過仔細斟酌、比較后挑出的，要能支持學生的探究活動，有利于學生從中發現和提出問題，收集證據、觀察實驗、動手動腦地解決問題；

“典”指素材具有典型性，學生經過典型素材的分析與活動訓練足以掌握相關知識與技能；

“新”指素材的新穎性，即所選素材應與現代科技、生產、生活緊密相連，可為課堂增添時代的源泉和生活的動力，對學生來說是新奇的，能激趣；

“思”指素材必須以提高學生生物學素養為中心，有利于學生在探究性學習中獲得知識、啟迪思維。

2 探究性學習課程資源開發與利用的實踐

2.1 基于實驗的課程資源開發與利用

新課程實施之初，我校生物實驗課存在著一些條件性資源不足的問題：沒有專職實驗員老師，很多實驗設備、儀器、藥品缺乏，實驗常常是“紙上談兵”；能開的實驗中“照方抓藥”驗證式多于探究式，幫助學生了解知識點的多，真正放手聯系生產、生活、社會實際具有實用價值的開放性實驗少……

如何籌備齊實驗器材？除了充分利用原有的以及必要購置一些器材外，還要靠師生的智慧因陋就簡、創造性地開發，“瓶瓶罐罐當儀器，拼拼湊湊做實驗”。如“氣球+裝著發酵面的瓶子+盛有開（冷）水的盆”可以進行“觀察溫度對呼吸作用速率影響的實驗”；“綠葉中色素的提取與分離實驗”點樣時，“毛細吸管吸提取液劃線”可以用“蓋玻片沾提取液蓋章”代替；注射器可以代替量筒；廢棄小藥瓶用作培養容器；冰糖代替蔗糖，新鮮的馬鈴薯組織樣液提供過氧化氫酶等。這樣豐富了實驗教學資源，既有助于解決實驗儀器和藥品短缺，彌補實驗經費不足的問題，又能增強學生節約和環保意識。

如何激發學生的探究性實驗的熱情？在每次實驗前，教師要求學生思考：怎樣做才可以使實驗效果更好？實驗器材、試劑、實驗步驟是否可以進行改進？課上鼓勵學生自帶實驗材料進行探索。

如“植物細胞質壁分離及復原實驗”，學生發現可用黑藻幼葉、馬齒莧莖表皮等代替紫色的洋蔥表皮進行實驗，操作簡單,效果明顯。關于實驗試劑的改進，例如教材中所用的是質量分數為0.3 g/mL的蔗糖溶液，由于蔗糖溶液濃度大、黏稠，實驗過程中常常會出現封堵鏡頭的情況，影響實驗的正常進行，且鏡頭的清洗費時費力、易損壞。可以用什么溶液來代替蔗糖溶液呢？教師可以指導學生配制系列濃度梯度的氯化鈉溶液、硝酸鉀、氯化鈉等溶液，探究何種溶液在何濃度下效果更好。

實驗過程中，不要怕學生暴露錯誤，錯誤更容易激發學生的求知欲。如果教師能對學生錯誤中反映的認識偏差或實驗能力的不足，加以合理指導，可以讓學生在改進中實現真正意義上的探究性學習。開發自制的實驗器材、好的探究性實驗設計方案、學生實驗中發生的錯誤、改進中獲得的新發現等都是寶貴的課程資源，實驗后要及時歸納總結。

除了盡量開設校內實驗外，教師可引導學生積極開發家庭小實驗，如“自制葡萄酒、果醋、腐乳、泡菜等”“探究加酶洗衣粉在何種水溫下洗滌效果最佳”“探究種子萌發需要的外部條件”“觀察寵物的行為和信息交流方式”等可以家中操作的實驗，要求學生將關鍵的實驗現象用數碼相機拍下來，做成課件，然后到班級展示介紹實驗設計原理、過程、現象與心得。由于是自己親自摸索出的經驗（如自釀葡萄酒的學生發現，在將新鮮葡萄沖洗2、3遍去枝梗后，晾干后再榨汁，被雜菌污染的可能性會減小；如果沒有榨汁機，可以拿洗凈的洋瓷盆底壓葡萄等），學生介紹起來非常自信，聽的學生也很興奮，會好奇地提出很多問題，產生試一試的欲望，使探究性家庭實驗資源教學效益大大提高。

有關師生課內外探究實驗相關的教與學的知識、技能、經驗、活動方式等資源需要教師長期不斷地積累與打造，恰當利用后使實驗教學從淺表走向深層，才能真正體現出這樣探究性實驗課程資源作用的豐富內涵。

2.2 基于科學史的課程資源開發與利用

科學史是承載著科學思想、科學知識、科學方法、科學精神教育等的優質探究性學習課程資源，在歷史背景下看生物科學的孕育、產生和發展，會使生物學知識、原理和規律變得生動鮮活而富有生命力，同時生物學家的感召力和生命科學的魅力能喚起學生對生命科學的興趣，使他們在知識、能力、情感和人文素養方面得到和諧發展。教師可以廣泛搜集學生能夠接受和認同并與教材知識點對應的生物史資料，整理成生物學家的故事、經典的生物科學發現和生命科學新成果，按教材順序編排，形成一套科學史資源庫，讓師生共享。

高中生物教材中本身就有不少經典的科學發現史，如光合作用的探究歷程、生物膜流動鑲嵌模型的建立、DNA是遺傳物質的發現、遺傳密碼的發現等。科學史素材的教育價值取決于再加工、再創造的有效性，如“光合作用的探究歷程”的教學，如果只是將寓意深刻、內容精煉的教材內容轉化為帶領學生回憶當時的科學家分別做了什么實驗，結論是什么，那會非常平淡，讓學生感到索然寡味。如果教師在科學史的再加工中引導學生學習，可以還原鮮活的知識。如分析“光合作用的探究歷程”中科學家經典實驗的巧妙之處和有無局限性，從改進實驗取材、嚴格控制變量、實驗裝置優化等角度，對科學家的探究性實驗（光合作用原料有CO2、H2O，產物有淀粉、O2，需要適宜的光照、溫度，場所在葉綠體）進行再設計。猜想卡爾文如何研究光合作用暗反應的？如何探究中間產物順序的？固定CO2的物質是什么物質？教師通過設計問題鏈進行任務驅動學習，把知識傳授轉變為學生的思維探究過程，對培養學生分析解決問題和批判性思維能力、領悟科學研究方法大有裨益。

當今生物科學發展迅猛，每年的諾貝爾生理學或醫學獎、化學獎等最新研究成果續寫著生物科學史中新的篇章。教師要努力尋找比較高深的科技成果素材，與學生知識能力接受水平相當的結合點進行改造，及時吸納并補充在有關章節的教學中，以拓展學生的科技視野，激發學生走近科學，認識科學、技術與社會的關系，增強探究性學習的主動性。如在“細胞分化”一節學習中，給出2012年諾貝爾生理學或醫學獎“誘導多能干細胞”資料，設問：分化的體細胞與胚胎干細胞有何區別？分化的體細胞為什么還能改造成類似胚胎干細胞的細胞？科學家為什么要把分化的體細胞改造成類似于胚胎干細胞的細胞？你發現這項科學研究蘊含的巨大意義了嗎？這樣可以深化學生對細胞分化本質的理解，引導學生關注干細胞研究及其重要性。新穎有趣的科技熱點素材容易激發學生的學習興趣，吸引他們繼續關注研究的進展，樹立投身生物學研究的志向。

2.3 基于生活的課程資源開發與利用

“注重與現實生活的聯系”是新課程的重要理念。挖掘生活化、社會化和實用化的探究性學習課程資源用于課堂教學，將教學活動置于現實的生活背景下，源于生活的知識更容易引起學生共鳴進而理解和掌握相關知識，同時可以讓學生感到學習生物學知識有“用”。

如“免疫調節”教學時，教師首先播放視頻：“走近美國天使泡泡男孩”，介紹由于免疫功能缺陷，泡泡男孩只能生活在塑料泡泡房里，12年后移植姐姐的骨髓時，被病毒感染死亡。利用情境導入，讓學生在同情泡泡男孩的同時，非常想知道：什么是免疫？正常人是怎樣進行免疫調節的？生物學與人體健康密切相關，幾乎每個學生都得過流感，而且都曾體驗到從SARS到甲流感等對他們生活與健康的影響，這些經歷可以作為學習“免疫調節”很好的探究性學習資源。

教師可以設計以下問題，供學生討論：

①當我們班上有同學得了甲流感，其他同學不可避免地接觸了甲流病毒后一定會患甲流嗎？如果不，機體怎樣防衛的？最后讓學生畫相關免疫調節的過程圖。

②甲同學注射過疫苗一段時間，乙同學未注射，在被同樣的甲型H1N1病毒同程度感染后，他們體內的抗體量、病毒量、患病程度有什么不同？

③如果甲同學注射疫苗1 d后，乙同學患病，甲可能被傳染嗎？

④甲同學注射過疫苗，流行病期間未發病，但再次流行時為什么會患病？

⑤你對遏止流感流行有哪些建設性的意見？

……

生活化問題的討論有助于學生掌握生物學知識，增強健康意識。

留心處處皆有基于生活的課程資源，如霧霾天氣、生物多樣性喪失、水污染與水資源危機等令人警醒的圖片、數據、案例資源，可用于啟迪教育學生學會與自然和睦相處，堅持可持續發展之路。筆者曾帶領學生在校園里進行中學生早餐營養與健康調查、清除校園生態入侵植物“加拿大一枝黃花”、參加栽培番茄等的勞動并采摘與品嘗果實、組織去曾被聯合國教科文組織評為全球500佳的江蘇省泰縣河橫村生態農業基地參觀考察等。這些活動中的所見所聞、經歷與體驗，以及每天媒體中海量的科普新聞報道、電視專題欄目等都可以成為探究性學習課程資源，重要的是教師要有善于發現和加工能力。

2.4 基于網絡環境的課程資源開發與利用

基于網絡的探究性學習資源據自主獲取信息的程度不同可分為兩大類：

①事先組織一定的資源建立專題學習網站，有目的地安排學生在固定區域學習；

②整個學習過程都置身于開放性網絡資源中。

筆者曾經搜集大量與主題相關的素材制作“DNA分子的結構”“人類基因組計劃”等專題學習網站，設立教學設計、教學資源、自主學習、在線交流、在線測試欄目，讓學生在校園網上主動通過教師提供的現有信息資源進行學習。借助于較豐富的課程資源，學生接受有效信息的量和學習的交互性、自主選擇性、參與度與傳統的講授式課堂教學明顯不同。這樣的學習受到學生歡迎。

開放性網絡環境下開展探究性學習必須由學生自己搜集、分析、整理信息獲得或發現知識。如選修3“基因工程安全性”的學習時，教師要求學生進行搜索與瀏覽網頁，跟蹤基因工程安全性研究的最新進展，或去一些論壇，與網友交流討論，然后將正反方的觀點整理后寫成綜述，在班上匯報交流，并將搜集到的典型資源放到班級公共郵箱，實現信息資源共享。開放性網絡環境下進行探究性學習可以由教師定期發布或學生自主提出探究思考題，本班師生、全校同學、甚至互聯網友之間成為學習共同體，常常會獲得一些專業人員的熱心幫助，促進學生深入地進行探究性學習，最終達到對當前所探討知識較為深刻的意義建構。

利用網絡信息資源開展探究性學習，對培養學生信息檢索、收集、篩選、分析、處理能力等有著重要作用。在利用網絡信息資源時，教師應當提醒學生注意分析信息的權威性和可靠性，提高學生信息評價意識和能力。

2.5 基于學生本真問題的課程資源開發與利用

動態生成的課堂上，學生提出的“似懂非懂”的問題或暴露的一些錯誤，常常是最本真的，教師要善于捕獲這些寶貴的無形資源，因勢利導、以學定教，以提高課堂教學的針對性。

如在反射弧的教學中，教師引導學生回憶初中所學知識，說出反射弧的組成。兩人一組做“膝跳反射”實驗，嘗試畫出膝跳反射模式圖。在講評時，學生“插嘴”提出以下問題：

如何判別反射弧中傳入與傳出神經？如果效應器只由傳出神經末梢和它所支配的一塊肌肉組成，踢小腿的動作能完成嗎？

筆者意識到學生的學習困難所在：感覺神經元與神經元的模式圖差別比較大，學生難以辨別樹突與軸突；一塊肌肉的收縮的確不能引發踢小腿動作發生，膝跳反射模式圖教材上簡化只畫1個反射弧，不夠嚴謹科學，給學生探究性學習帶來困難。因此補充了神經元種類的知識，并展示釘子刺腳引起反射的圖片，引導學生觀察：傳入和傳出神經上興奮的傳導方向、其上是否有神經元胞體、與灰質前后角連接的位置有什么不同。另外，說明動作發生的確需要伸肌收縮、屈肌舒張，以及需要多個反射弧結構基礎才能完成。

以后教神經調節時，筆者都要對反射弧模式圖做適當拓展和說明。教學中遇到類似的例子還比較多，如X與Y染色體是否是同源染色體，教室里所有的人是否是一個種群，雙眼皮的夫婦生出單眼皮的孩子屬于遺傳還是變異，若是變異，屬于基因突變、基因重組、染色體變異嗎？……諸如此類的問題數不勝數，教學時，教師一定要尊重學生，留給學生發表自己想法的機會。學生的前科學概念、疑惑和見解都是很好的課程資源，教師充分開發利用，可以讓教學更有效。

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