例析基于科學探究的高中生物學課堂教學策略

洪永清

(江蘇省徐州市侯集高級中學 221121)

縱觀近年來的課程改革，“探究式”教學成為課堂教學的主旋律，它在落實“三維”教學目標、培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)方面發(fā)揮了重要的作用。隨著基礎(chǔ)教育改革的不斷深入，發(fā)展學生核心素養(yǎng)成為目前高中階段課程改革的重要目標，而生物學核心素養(yǎng)是公民核心素養(yǎng)的重要組成部分。作為一線生物學教師，如何在教學中開展科學探究活動，如何通過科學探究活動發(fā)展學生的學科核心素養(yǎng)，這是在新的形勢下面臨的重大挑戰(zhàn)。筆者結(jié)合“生長素的生理作用”教學實踐，談一談通過探究活動培養(yǎng)學生生物學核心素養(yǎng)的教學感悟。

1 系統(tǒng)地分析教學內(nèi)容以及學生的認知水平，確立科學探究活動的內(nèi)容

在發(fā)展核心素養(yǎng)的背景下，教師要系統(tǒng)地解析每個模塊、每個章節(jié)的教學內(nèi)容在發(fā)展學生核心素養(yǎng)方面的價值，并自覺地在教學活動中培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)。

“生長素的生理作用”一節(jié)是學習“動物和人體生命活動的調(diào)節(jié)”和“植物生長素的發(fā)現(xiàn)”后的章節(jié)，學生經(jīng)過前一階段的學習，理解了無論是動物還是植物，機體對內(nèi)外刺激作出的反應(yīng)都是通過調(diào)節(jié)而實現(xiàn)的，這種調(diào)節(jié)離不開信息分子，從分子水平上掌握了激素是生命活動調(diào)節(jié)最重要的信息分子。通過學習“植物生長素的發(fā)現(xiàn)”，知道了生長素能促進植物的生長，了解了生長素的合成部位、運輸方式和分布的特點等有關(guān)知識，感悟了科學家科學探究的歷程，這些知識儲備為本節(jié)內(nèi)容的學習打下了良好的基礎(chǔ)。

本節(jié)教材包括“生長素的生理作用”和“嘗試運用生長素促進插條生根”兩部分內(nèi)容。依據(jù)學生的認知水平和探究能力，結(jié)合實驗室所能提供的實驗器材和實驗藥品的現(xiàn)實狀況，把探究生長素類似物影響植物莖的生長和生根情況作為探究活動的重點，把探究生長素類似物促進插條生根的最適濃度作為探究活動的難點。通過一系列探究實驗，構(gòu)建“生長素調(diào)節(jié)植物生長時表現(xiàn)出兩重性”的概念，也為下一節(jié)“其他植物激素”的學習打下基礎(chǔ)。

2 依據(jù)學科核心素養(yǎng)水平制訂教學目標

根據(jù)課程標準的要求，高中教育階段的生物學課程“既要讓學生獲得基礎(chǔ)的生物學知識，又要讓學生領(lǐng)悟生物學家在研究過程中所持有的觀點以及解決問題的思路和方法”，“要求學生主動地參與學習過程，在親歷提出問題、獲取信息、尋找證據(jù)、檢驗假設(shè)和發(fā)現(xiàn)規(guī)律等過程中習得生物學知識，發(fā)展終身學習的能力。”因此本節(jié)課的教學目標設(shè)計如下：

(1) 能用信息與調(diào)控相統(tǒng)一的觀點，提出探究生長素的生理作用的活動思路。

(2) 能按照科學探究的要求設(shè)計出探究生長素的生理作用的活動方案。

(3) 能依據(jù)活動方案實施探究活動，如實記錄實驗過程。

(4) 能運用表格和曲線等數(shù)學模型記錄和分析實驗結(jié)果，運用規(guī)范的生物學術(shù)語闡明生物學事實，認同科學探究需要追求實證的科學態(tài)度。

3 科學探究活動引領(lǐng)教學過程

傳統(tǒng)教學往往過于抽象，難以形成解決實際問題的能力，只有把抽象問題與真實情境相結(jié)合，才能為學生創(chuàng)設(shè)能夠利用所學知識解決真實問題的機會。因此本節(jié)課設(shè)計的指導思想是使學生通過一系列探究實驗，感悟知識的生成過程，領(lǐng)悟科學探究的思想和方法；教學理念以建構(gòu)主義學習理論為依據(jù)，以探究活動為教學主線，以“探究式、實驗式”為教學策略，以發(fā)展學生核心素養(yǎng)為教學目的；教學流程包括觀察現(xiàn)象→提出課題→設(shè)計方案→實施方案→得出結(jié)論→展示交流等環(huán)節(jié)；教學過程分為課前探究、課中探究、課后探究三大部分。

3.1 課前探究： 呈現(xiàn)典型事實，促進概念建構(gòu) “毒豆芽”事件曾經(jīng)席卷了半個中國，成為一個公共事件，它與正常的豆芽有什么區(qū)別？無根豆芽到底是如何生產(chǎn)的？它與這節(jié)課的學習有什么聯(lián)系？針對這些問題教師帶領(lǐng)生物社團的學生進行了調(diào)研，并從商販那兒找到了生產(chǎn)無根豆芽的藥物——無根素(植物生長素類似物)，課前指導生物社團的學生依據(jù)無根素的使用說明書進行了探究活動。以分析社會熱點問題入手，為學生提供真實的學習情境，有利于學生對所學知識的意義建構(gòu)。

本節(jié)課設(shè)計了兩個課前探究實驗，包括教師通過指導生物社團的學生利用不同濃度的生長素類似物(無根素)探究影響黃豆(芽)生根的實驗和影響黃豆(芽)莖的生長的實驗，構(gòu)建“生長素(類似物)生理作用的特點具有兩重性”的概念；通過“探索生長素類似物(萘乙酸)促進迎春花插條生根的最適濃度”的預實驗，使學生領(lǐng)悟預實驗的意義和價值。探究活動過程中教師與學生之間、學生與學生之間的協(xié)作和交流，對學習資料的收集與分析、假設(shè)的提出與驗證、學習進程的自我反饋、學習結(jié)果的評價、概念的最終建構(gòu)都有十分重要的作用。

3.2 課中探究： 在多樣探究活動中促進對概念的理解 探究是主動的學習過程，體現(xiàn)了學生的主觀能動性，是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力的重要途徑。

教師首先視頻播放央視報道的“毒豆芽”事件，引出問題： 毒豆芽為什么會引起社會的高度關(guān)注？無根素為什么能抑制豆芽側(cè)根的生長？以社會熱點問題激發(fā)學生的興趣和探究欲望，同時也使學生明確探究的問題，這種導入有利于學生盡快進入學習的問題情境，激發(fā)學生對本節(jié)內(nèi)容進行思考，并能有效地激發(fā)學生的學習熱情。

接著教師帶領(lǐng)學生開展不同層次的探究活動：

(1) 在學生社團課前實驗探究的基礎(chǔ)上，開展對“不同濃度生長素類似物(無根素)對黃豆莖生長的影響、對黃豆生根的影響”問題的深化探究，通過生物社團學生展示的實驗過程和實驗數(shù)據(jù)，教師引導學生利用表格數(shù)據(jù)建構(gòu)坐標曲線圖，學生分析表格和曲線，解讀數(shù)據(jù)，并結(jié)合已有的數(shù)學知識，自主完成學習任務(wù)。在自主學習的基礎(chǔ)上，教師根據(jù)實驗過程存在的問題繼續(xù)引導學生開展小組內(nèi)討論，然后通過視頻展臺展示學習結(jié)果，讓學生把學習結(jié)果“講出來”，這是學生思維可見的過程，有利于教師發(fā)現(xiàn)問題，及時訂正，也有利于學生更好地完善和內(nèi)化知識。在完成這兩個探究活動之后，教師又及時跟進，提出質(zhì)疑： 能否類比推理出不同濃度的生物素類似物對植物“芽”生長的影響呢？引領(lǐng)學生深入思考，進一步加深對概念的理解。

(2) 在課前預實驗的基礎(chǔ)上，引導學生根據(jù)預實驗的結(jié)果，進一步配制更小濃度梯度溶液，處理迎春花插條，浸泡插條，體驗實驗過程中如何控制無關(guān)變量，如何規(guī)范操作，使實驗操作能力得到鍛煉。探究活動過程如表1：

表1“萘乙酸促進迎春花插條生根的最適濃度”實驗的進一步探究

活動任務(wù)活動目的利用視頻介紹預實驗的實驗過程和實驗結(jié)果,認識預實驗的意義和應(yīng)用價值,提出課題用真實的情境激發(fā)學生參與探究的動機如何確定萘乙酸的濃度范圍?要不要再做對照實驗?為什么用信息與調(diào)控相統(tǒng)一的觀點尋找解決問題的思路提出該實驗的技術(shù)路線,如迎春花插條的選取和處理,配制一系列濃度梯度萘乙酸溶液的方法,培養(yǎng)條件的控制等用理性思維提出并論證設(shè)計思路是否可行分組設(shè)計探究方案,如實驗器材、實驗用具、實驗程序、實驗變量、注意事項等,交流和展示方案的科學性和可行性依據(jù)實驗室現(xiàn)有條件,設(shè)計出具有可操作性的實驗探究方案分組實施探究實驗: 處理迎春花插條、配制萘乙酸溶液、使用浸泡法處理插條等能規(guī)范地使用實驗器材和藥品進行探究活動

(3) 學生利用所學知識來解決生產(chǎn)實際中的問題，如解釋“根的向地性、莖的背地性”原理在園藝上的應(yīng)用，“頂端優(yōu)勢”原理在林業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用，“無子番茄”的培育等實例，加深對生長素生理作用特性的理解；分析“施用膨大劑的西瓜和草莓、頂花帶刺的黃瓜”等案例，知道濫用植物生長調(diào)節(jié)劑的危害。

因此，在教學過程中通過問題探究、實驗探究等活動，使學生的思想不再只停留在聽和看的層面，而是積極地思考、嘗試和表達，從游離、觀望的學習狀態(tài)到主動進入知識領(lǐng)域去探索，這對學生認識知識的本質(zhì)屬性，建構(gòu)新知識具有極大的推動作用。

3.3 課后探究： 在具體情境中應(yīng)用概念 在完成課堂的教學任務(wù)后，要求學生課后繼續(xù)進行探究活動(表2)，實事求是地對插條生根的情況進行記錄，及時整理實驗數(shù)據(jù)，用表格或曲線圖等數(shù)學方法分析實驗結(jié)果，得出探究活動的結(jié)論，并寫出實驗報告。

表2 課后探究活動

除此之外，也可以要求喜歡生命科學的學生結(jié)合正式實驗獲得的數(shù)據(jù)，對難以生根或種子不易繁殖的經(jīng)濟價值較高的植物，如大葉黃楊、月季、桂花等植物的插條進行處理，來提高插條的成活率，嘗試運用學到的相關(guān)知識來解決現(xiàn)實生活中的生物學問題，培養(yǎng)學生將來從事生命科學研究的意識。

這種教學過程，既挖掘了教材內(nèi)涵，拓展了教材之外的相關(guān)實驗，又創(chuàng)設(shè)真實的生物學議題，留給了學生理性思維的空間，突出并延續(xù)了對科學探究等學科核心素養(yǎng)的滲透，進一步深化了學生對概念的理解和應(yīng)用。

(注：“生長素的生理作用”課堂教學實錄可在江蘇省中小學教研室網(wǎng)站在線觀看，網(wǎng)址： http：//video.jssjys.com/Html/Video/9806/)