“微課引領——問題驅動”構建生物實驗高效課堂

羅麗娟 朱毅鴻 夏曙華

“微課引領——問題驅動”是一種高效生物課堂教學模式。筆者以微課為載體，搭建“范例支架”，讓學生自主構建科學探究的知識框架；以問題為基點，以學生活動為中心，發揮教師的主導作用，利用“問題支架”引導學生設計探究方案，達成生物課堂的高效教學。現以探究“水溫對金魚呼吸頻率的影響”一節為例，淺談“微課引領——問題驅動”高效生物實驗課堂教學模式的建構策略。

1教材分析

本節課是新人教版七年級上第一單元第二章第一節“生物與環境的關系”的教學內容。“探究非生物因素對某種動物的影響”是人教版新教材中的第一個探究實驗，教材安排的目的是讓學生了解探究的一般過程，并且體會控制實驗變量和設置對照實驗的重要性。這對學生探究能力、探究思維的培養具有舉足輕重的作用。因此，此實驗在初中生物學教學中占有極其重要的地位，同時也為學生今后進行實驗探究做好鋪墊，打下基礎。

對于“非生物因素對某種動物的影響”這一探究活動，教材提供了多種可供選擇的材料，提高了探究活動的可行性。基于鼠婦難覓，鼠婦的假死會使實驗結果產生誤差，有些學生害怕鼠婦，以鼠婦為研究對象不利于調動學生情感因素，甚至會造成負面影響，所以確定“探究水溫對金魚呼吸頻率的影響”為本課的探究課題。

2學情分析

剛升入初中的學生，對科學實驗充滿了好奇心和求知欲，并且初中生易于引導和塑造。但對探究的過程、單一變量的控制，對照實驗的設計等知識很陌生。教師將課本中的典型實驗“探究光對鼠婦分布的影響”制成微課，課前學生反復觀看微課，充分思考，自主構建科學探究一般步驟，模仿“光對鼠婦分布影響”實驗，嘗試設計“水溫對金魚呼吸頻率影響”的探究方案；課堂上在教師的引導下反思糾正，真正理解探究實驗的原理，并通過親歷實驗探究的全過程，體會控制實驗變量和設置對照實驗的重要性，為今后的科學探究奠定良好的基礎。筆者所在學校是區屬學校，多媒體配備比較完善，大多學生家庭配有電腦或手機，這為微課學習提供了條件。

金魚是學生所熟悉和喜愛的動物，以此為實驗材料有利于調動學生情感因素，培養學生對生物學的喜愛。但有些學生并沒有養小金魚的實際經歷，所以提前在班里開展飼養小金魚的活動。這樣既培養學生愛護動物的情感，又為學生練習計數呼吸頻率提供方便，保證學生有充分的練習時間，解決實驗操作的難點問題。

3教學目標

（1）說出科學探究的一般過程；說出探究實驗的設計思路；知道怎樣確定實驗變量，設計對照實驗。

（2）嘗試運用已有的知識和經驗作出假設。嘗試設計對照實驗，確定和控制實驗變量。進行觀察，并記錄和處理實驗數據。

（3）體驗科學探究的一般過程：如實地記錄實驗數據，體會科學的嚴謹性：認真觀察和記錄，并與小組其他同學合作和交流，形成合作意識：關注非生物因素對生物的影響，加強愛護動物的意識。

4教學重點

科學探究的一般過程；設置對照實驗，控制單一變量。

5教學難點

設置對照實驗，控制單一變量；計數金魚的呼吸頻率；組織好“水溫對金魚呼吸頻率的影響”的探究活動。

6設計思路

課前：學生觀看微課，完成學習任務單，自主構建科學探究的知識框架，模仿“光對鼠婦分布影響”實驗，嘗試設計“水溫對金魚呼吸頻率影響”的探究方案。課堂上：學生在教師引導下反思糾正，設計實驗方案，形成具體實驗步驟；進行合作探究，體驗探究過程，最后進行表達交流，發散思維。課堂教學的主要流程如圖1所示。

7教學過程

7.1課前自學——觀看微課，自主構建知識框架

課前，教師將課本中的典型實驗“探究光對鼠婦分布的影響”制成微課，設計學習任務單（附后）。學生反復觀看微課，充分思考，自主構建科學探究的知識框架，模仿“光對鼠婦分布影響”實驗，嘗試設計“水溫對金魚呼吸頻率影響”的探究方案。

7.2課堂導學——講評學習任務單

教師展示學習任務單（一）的問題，請學生回答以下問題，學生通過課前微課的觀看，一般能說出探究的六個環節和探究實驗的設計思路。學習任務單

（一）的問題是：

1.探究的一般過程包括：提出問題_____________。

2.探究實驗設計的思路是：先確定實驗變量，根據實驗變量設計____實驗，并注意控制___變量，還要避免實驗的______，以減少______。

設計意圖：讓學生養成進行探究活動的程序習慣，進一步熟悉探究實驗設計的思路。

教師按順序將學習任務單（二）中的問題答案梳理一遍，解釋較多學生有困惑的問題。針對開放的問題3，教師引導學生要確定在適合金魚生活的溫度范圍內設計低溫與常溫或高溫與常溫的對照。問題4中，很多學生在最后一空中將“控制無關變量”答成“實驗變量的含義”，主要原因是因為他們沒有真正理解控制單一變量。為此，教師分析解釋：水溫是實驗變量，除了水溫這個條件可以變，其他條件都應相同，稱為“控制單一變量”，這樣才能確定實驗結果只與水溫這個變量有關。針對答案多樣的問題7，點評確定最科學的答案：把3條金魚分別裝入3個相同的杯子中。針對沒有答到要點的問題8，教師點評、強調不要將冰塊或熱水直接加入裝有金魚的杯子里。針對問題11，強調實驗過程要保持安靜、避免晃動。學習任務單（二）的問題是：

1.針對提出的問題“水溫對金魚的呼吸頻率有影響嗎？”，你作出的假設是______。

2.探究“水溫對金魚呼吸頻率的影響”，實驗變量是_______。

3.針對這個實驗變量，你準備設置______℃和______℃的水溫（假設常溫25℃）進行對照？

4.本實驗中除了______這個條件不同，水質、水量、光照等其他條件都應該是______且適宜的。這是為了控制______。

5.實驗過程中可在水中加______降低水溫，可在水中加入______來提高水溫。

6.每種水溫環境中要放入3條金魚，目的是______。

7.如何避免這些金魚互相干擾？____________。

8.如何避免在改變水溫時對金魚的過度刺激？______。

9.改變水溫后，為什么要待金魚安靜穩定后再測______。

10.要在同一溫度下計數幾次？為什么？______。

11.如何在實驗中使魚不受驚嚇，以保證所得數據可靠？______。

設計意圖：環環相扣的問題使學生在自主思考的基礎上，查缺補漏，促進學生反思糾正，幫助學生進一步明確設計對照實驗、控制單一變量和實驗的可重復性意義，使學生最終了解設計探究實驗的正確方法。初一新生、自主學習的能力較弱，又是第一次接觸探究實驗，教師的層層引導可以確保他們邁好探究實驗第一步。

學生在解決以上相關問題后，嘗試設計“探究水溫對金魚呼吸頻率的影響”的實驗方案。針對很多學生沒有完成的任務（三），將上述已解決的任務（二）的問題串起來提示學生，并結合實物展示來引導學生設計實驗方案。在設計過程中，教師追問：是否同時測不同水溫中金魚的呼吸頻率？這三條金魚要滿足什么條件？在教師的引導下，學生很快設計出如下兩組對照實驗：①設置常溫和低于常溫10℃對照；②設置常溫和高于常溫10℃對照。教師繼續追問：實驗過程中是常溫用3條金魚，低于常溫10℃用另外3條，還是用同樣的3條先測常溫在測低溫？在教師的引導下，學生認識到：測三條金魚在不同水溫中的呼吸頻率進行對照，三條金魚應該同種同大小，這樣才能保證單一變量。

設計意圖：教師利用問題串將學生片面性思維連成線，實驗方案自然水到渠成，強化學生對“對照實驗要控制單一變量”這個難點的理解。

課前，教師在教室養幾只小金魚，學生模仿微課2，利用課間練習計數金魚的呼吸頻率。課上，在學生完成實驗方案設計后，教師強調計數金魚呼吸頻率的要點：數金魚鰓蓋的開閉次數，一開一閉算一次，并利用視頻，抽檢計數金魚的呼吸頻率，檢測學生計數的掌握情況。

7.3合作探究

7.3.1提出問題、作出假設

7.3.2制定計劃

學生根據設計的實驗方案，利用提供的材料用具，確定實驗的總體步驟：

（1）測定常溫中金魚的呼吸頻率；

（2）測定低溫（或常溫）中金魚的呼吸頻率。

教師巡視，根據學生情況發放包括具體實驗步驟及記錄表的實驗報告單。

7.3.3實施計劃

教師布置全班合作探究，左、右各小組分別進行常溫與低溫、常溫與高溫的對照實驗。教師展示記錄表，提示學生觀察時及時記錄，并提醒學生實驗過程保持安靜，以免驚擾魚，使數據不準。

7.3.4得出結論、表達交流

8教學反思

這節課堅持“以學生發展為本”的教學理念，精心設計了教學流程，關注學生對基礎知識和基本技能的加深理解，又關注了學生探究能力的培養。教學注重課堂的實效性，有以下幾方面處理得較好：

（1）以生為本，把握“最近發展區”，將教材中“探究光對鼠婦分布的影響”完整探究過程及相關實驗原理制成微課，為學生搭建了“范例支架”，讓學生自主構建科學探究的知識框架，認識科學探究的一般過程，了解探究實驗相關原理。以學生現有的認知水平和掌握的實驗技能，難以完成探究實驗方案的設計，教師根據學生的“最近發展區”設置的相關問題，給學生搭建了“問題支架”。在學生自主思考的基礎上，教師通過點評、啟發，層層深入地引導學生設計探究方案，明確實驗步驟，促進了學生“現有發展水平”向“可能達到的水平”轉化，達成了有效的實驗教學。

（2）課前學微課，充分體現了學生作為教學主體的積極性、主動性。學生在家看視頻，不受班級群體教學進度的限制，能根據自身情況來安排和控制自己的學習節奏，觀看視頻的節奏快慢全在自己掌握，看不懂的倒退反復觀看。所以不同層次的學生大都能看懂、學會，而且有足夠時間仔細思考。這樣兼顧了學生的個體差異，課堂上的時間被釋放了，彌補了課堂教學時間的不足。

（3）學生通過微課學會計數金魚的呼吸頻率、正確使用溫度計，并利用在教室飼養的金魚，反復練習計數，解決了實驗操作的難點，避免了人為因素對實驗的干擾，也成功避免了課堂上的一些“亂”的現象。

（4）用一次性塑料杯取代燒杯做實驗，大大節省了實驗成本。

（5）將課堂生成的意外變成學生繼續探究的契機。針對“高溫的呼吸頻率比常溫的低”這個結果與預設的有偏差，教師沒有評判學生的實驗就是失敗的，而是讓學生回去查找資料繼續探究，找出原因。

進一步反思：查閱資料發現金魚的上限生活溫度為34℃，教師組織部分學生課外繼續探究，驗證了在34℃以下隨水溫升高金魚的呼吸頻率加快，而高于34℃，金魚的呼吸頻率反而小于常溫（26℃）下的呼吸頻率，找出了實驗結果與預設有偏差的原因。但筆者也深感遺憾，因為教師的預實驗不夠充分，導致學生初次接觸探究實驗，卻沒有明確的實驗結論。盡管新課程提倡的探究活動“重過程”，但第一次實驗的成功體驗更能夠激發學生的探究熱情。

9“微課引領——問題驅動”高效課堂教學模式的基本特點

“微課引領”是指在教師針對某節課的重點或難點制成微課，課前學生利用學習任務單，明確學習目標、學習任務，再從網上下載并反復觀看微課，引領學生充分思考，掌握相關學習內容。微課主題突出，針對性強，短小精煉，能有效利用“碎片化時間”，節約課堂時間，為課堂的高效教學作出鋪墊?！皢栴}驅動”是指教師精巧設計問題串，驅動學生完成實驗任務。教師首先把教學目標隱含在問題中，讓學生交流討論問題，學生在解決問題的過程中，逐漸將實驗原理內化，在教師的引導下，把片面、孤立的相關知識串成線，理清實驗步驟，發散思維，構建完整的知識體系，達到融會貫通的目的。學生在學習過程中，教師不是“填鴨式”的灌溉知識、告訴學生實驗步驟，而是點撥、糾錯、啟發、引導，讓學生利用已有的認知和邏輯來設計實驗方案并完成實驗，大大提高學生學習、動手實驗的熱情，激發學生學習的天性，這樣的實驗課堂必定是高效的。