生物學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)導(dǎo)學(xué)案的設(shè)計(jì)與教學(xué)實(shí)施

孫 琦 徐忠東 徐傳義 孫 嫻

(1 安徽省肥西中學(xué) 肥西 231200； 2 合肥師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院 合肥 230601； 3 安徽省合肥市第一中學(xué) 合肥 230000)

當(dāng)前探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的教學(xué)仍以傳統(tǒng)的講授方式為主，不利于學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)。導(dǎo)學(xué)案倡導(dǎo)自主學(xué)習(xí)，若與探究性實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，可將探究性實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)主動(dòng)權(quán)還給學(xué)生，而高度匹配探究性實(shí)驗(yàn)、高質(zhì)量的導(dǎo)學(xué)案將讓探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)事半功倍。

1 生物學(xué)核心素養(yǎng)視角下探究性實(shí)驗(yàn)導(dǎo)學(xué)案的編寫(xiě)要素

通過(guò)查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)學(xué)案的要素一般包括： 學(xué)習(xí)目標(biāo)、基礎(chǔ)知識(shí)、習(xí)題練習(xí)、反思札記等。以生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為指導(dǎo)，聯(lián)系探究性實(shí)驗(yàn)本身的特點(diǎn)，探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的導(dǎo)學(xué)案還應(yīng)包含“問(wèn)題導(dǎo)航”和“資源鏈接”。前者的設(shè)置緣于探究性實(shí)驗(yàn)的未知性和創(chuàng)新性，目的在于引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與遞進(jìn)式思考；后者的設(shè)置緣于導(dǎo)學(xué)案“導(dǎo)”與“學(xué)”的兩大基本功能，目的在于提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。因此，筆者將生物學(xué)核心素養(yǎng)視角下探究性實(shí)驗(yàn)導(dǎo)學(xué)案的編寫(xiě)總結(jié)為以下6個(gè)要素： 學(xué)習(xí)目標(biāo)、問(wèn)題導(dǎo)航、基礎(chǔ)自查、資源鏈接、進(jìn)階練習(xí)、問(wèn)題札記。

2 導(dǎo)學(xué)案編寫(xiě)和使用過(guò)程

下面以實(shí)驗(yàn)“探究植物細(xì)胞的失水和吸水”為例，分析導(dǎo)學(xué)案的編寫(xiě)和使用過(guò)程(?電子資源)。

2.1 編前分析 在編寫(xiě)前要根據(jù)教材分析和學(xué)情分析，確定編寫(xiě)意圖和思路。

2.1.1 教材分析 “探究植物細(xì)胞的吸水和失水”是人教版高中生物學(xué)教材必修1《分子與細(xì)胞》第4章“物質(zhì)的輸入和輸出”第1節(jié)“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例”第2課時(shí)的內(nèi)容。本實(shí)驗(yàn)是高中生物學(xué)的第一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，旨在倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)和自主性學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生熟悉探究過(guò)程、發(fā)展學(xué)生探究思維，從而為完成后面各章節(jié)的探究活動(dòng)打下基礎(chǔ)。本節(jié)探究性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)應(yīng)注重引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)如何從生活現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出有價(jià)值的問(wèn)題、如何分析問(wèn)題、作出合理的假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、分析結(jié)果和得出結(jié)論，這將有助于學(xué)生掌握水分子跨膜運(yùn)輸?shù)脑恚瑸橄乱还?jié)課學(xué)習(xí)其他物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸?shù)於ɑA(chǔ)。

2.1.2 學(xué)情分析 由于學(xué)生初中階段接觸實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)很少，加上高一剛?cè)雽W(xué)不久，學(xué)生已初步掌握了顯微鏡的使用方法，但還不夠熟練。第一次探究性實(shí)驗(yàn)學(xué)生可能不會(huì)提出問(wèn)題和作出合理的假設(shè)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方面如材料的選擇、試劑的選擇、實(shí)驗(yàn)步驟和記錄表格的設(shè)計(jì)等也需要老師的指導(dǎo)，但學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課有著濃厚的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手愿望。于是筆者在充分準(zhǔn)備好視頻資源和導(dǎo)學(xué)案的前提下，利用問(wèn)題導(dǎo)航啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，以滿(mǎn)足學(xué)生的好奇心和動(dòng)手的愿望。

2.1.3 編寫(xiě)思路 以任務(wù)驅(qū)動(dòng)式問(wèn)題啟發(fā)學(xué)生。從教師的角度說(shuō)，“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”是實(shí)施探究式教學(xué)的一種教學(xué)方法。教師通過(guò)設(shè)置一個(gè)個(gè)任務(wù)單元，同時(shí)把教學(xué)內(nèi)容巧妙地隱含在各個(gè)任務(wù)單元中。學(xué)生在不斷完成一個(gè)個(gè)任務(wù)的過(guò)程中習(xí)得知識(shí)、鍛煉能力、養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。從學(xué)習(xí)者的角度說(shuō)，“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”又是一種學(xué)習(xí)方法，適用于學(xué)習(xí)操作類(lèi)的知識(shí)和技能，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)如何去發(fā)現(xiàn)、思考和解決問(wèn)題。

2.2 編寫(xiě)過(guò)程 分別從導(dǎo)學(xué)案的6個(gè)要素來(lái)說(shuō)明：

2.2.1 學(xué)習(xí)目標(biāo) 依據(jù)課標(biāo)，結(jié)合編前分析，設(shè)置適合本校學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，這是指導(dǎo)課堂實(shí)施的關(guān)鍵。本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)置如表1。

表1 “探究植物細(xì)胞的失水和吸水”學(xué)習(xí)目標(biāo)

2.2.2 問(wèn)題導(dǎo)航 設(shè)置合理的情境，是形成學(xué)科思維和核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。問(wèn)題導(dǎo)航，一方面用于課前層進(jìn)式引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)預(yù)習(xí)、深入思考；另一方面用于課堂上由教師按照探究實(shí)驗(yàn)的步驟，循序漸進(jìn)地啟發(fā)學(xué)生達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。例如，關(guān)于實(shí)驗(yàn)試劑的預(yù)習(xí)和教學(xué)，設(shè)置問(wèn)題串： 為了觀察細(xì)胞失水、吸水的現(xiàn)象，現(xiàn)提供備選試劑： 生理鹽水、酒精、0.3 g/mL蔗糖溶液、鹽酸、清水，你認(rèn)為哪些試劑會(huì)是最好的？并說(shuō)明理由。為了使細(xì)胞達(dá)到失水、吸水的效果，如何添加試劑？如何讓細(xì)胞處于這種試劑的環(huán)境中等。

2.2.3 基礎(chǔ)自查 學(xué)生完成課堂實(shí)驗(yàn)后，導(dǎo)學(xué)案以知識(shí)點(diǎn)的形式列舉出本節(jié)的理論知識(shí)以供學(xué)生自學(xué)內(nèi)化，主要培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，為學(xué)生進(jìn)一步完成進(jìn)階練習(xí)中的題目做鋪墊。例如，發(fā)生質(zhì)壁分離的原因可由學(xué)生填空： ①外因： 外界溶液濃度_________________細(xì)胞液濃度；②內(nèi)因： 原生質(zhì)層比細(xì)胞壁的_________________大。

2.2.4 資源鏈接 這是除導(dǎo)學(xué)案外為學(xué)生課下學(xué)習(xí)提供的另一重要的學(xué)習(xí)資源，可以是關(guān)于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)或操作的注意事項(xiàng)，也可以是關(guān)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重難點(diǎn)部分。例如，為了規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作，本節(jié)導(dǎo)學(xué)案提供了實(shí)驗(yàn)操作和顯微鏡使用的網(wǎng)絡(luò)資源，學(xué)生在“基礎(chǔ)自查”后找出不足，可以再學(xué)習(xí)。

2.2.5 進(jìn)階練習(xí) 該要素的設(shè)置用來(lái)反饋學(xué)生自主學(xué)習(xí)效果，也是檢查教學(xué)目標(biāo)是否達(dá)成的依據(jù)。根據(jù)難度水平可分層設(shè)置為基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)、能力提升、拓展創(chuàng)新三部分，以滿(mǎn)足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。后進(jìn)生僅要求獨(dú)立完成基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)板塊的習(xí)題，嘗試練習(xí)能力提升部分的習(xí)題。而中等生不僅要獨(dú)立完成基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)板塊的習(xí)題，還要力求完成能力提升部分的習(xí)題，同時(shí)挑戰(zhàn)拓展創(chuàng)新板塊的習(xí)題，優(yōu)等生則要求同時(shí)完成三個(gè)板塊的習(xí)題。讓優(yōu)等生“吃得飽”，中等生“吃得好”，后進(jìn)生“吃得了”，讓每一位學(xué)生都各取所需，體驗(yàn)成功的喜悅并樹(shù)立學(xué)習(xí)的信心。例如，可在基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)中設(shè)置有關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(選材、步驟)的基礎(chǔ)題考查學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)操作技能，在能力提升中設(shè)置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析推理習(xí)題，考察學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ谕卣箘?chuàng)新部分則可結(jié)合柱狀圖和坐標(biāo)圖，設(shè)置新試劑、新材料的實(shí)驗(yàn)分析，目的是引導(dǎo)學(xué)生突破傳統(tǒng)思維，大膽創(chuàng)新，提高科學(xué)探究能力。

2.2.6 問(wèn)題札記 每節(jié)導(dǎo)學(xué)案最后預(yù)留筆記欄和旁欄，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中有任何疑問(wèn)都可以將疑問(wèn)隨手記錄在導(dǎo)學(xué)案的問(wèn)題札記專(zhuān)欄，避免遺漏和遺忘。記錄下來(lái)的問(wèn)題課下可以和同桌或同組的學(xué)生探討，也可以向老師請(qǐng)教。總之一個(gè)目的： 隨手記、及時(shí)問(wèn)。這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中就不會(huì)留下問(wèn)題死角。當(dāng)一個(gè)個(gè)問(wèn)題被迎刃而解時(shí)，學(xué)生會(huì)不斷獲得成功的體驗(yàn)，養(yǎng)成受益終生的好習(xí)慣。

2.3 使用過(guò)程 選擇高一兩個(gè)平行班(實(shí)驗(yàn)班49人和對(duì)照班50人)為研究對(duì)象，教師提前編寫(xiě)好包含以上六要素的導(dǎo)學(xué)案，并提前一周發(fā)放給學(xué)生，統(tǒng)一要求學(xué)生在課前按照學(xué)習(xí)目標(biāo)完成探究實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)，在課上由教師引導(dǎo)完成問(wèn)題導(dǎo)航中的問(wèn)題，在課后完成基礎(chǔ)自查、資源學(xué)習(xí)、進(jìn)階練習(xí)，同時(shí)在導(dǎo)學(xué)案問(wèn)題札記中記錄自己在學(xué)習(xí)中的疑問(wèn)和困惑，以便發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，開(kāi)展生生或師生交流。

3 導(dǎo)學(xué)案應(yīng)用效果分析

事先分別編制關(guān)于自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)驗(yàn)探究能力的調(diào)查問(wèn)卷，首先對(duì)兩個(gè)班做了關(guān)于自主學(xué)習(xí)能力和和實(shí)驗(yàn)探究能力的前測(cè)問(wèn)卷調(diào)查，實(shí)施一學(xué)期后，對(duì)實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班進(jìn)行了后測(cè)問(wèn)卷調(diào)查，比較分析前、后測(cè)數(shù)據(jù)，了解學(xué)生在自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)驗(yàn)探究能力方面的變化。

3.1 實(shí)驗(yàn)組自身前測(cè)、后測(cè)結(jié)果與分析 對(duì)實(shí)驗(yàn)組的前測(cè)和后測(cè)數(shù)據(jù)利用SPSS23.0進(jìn)行分析處理，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)前后各項(xiàng)得分比較

結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)組自身實(shí)驗(yàn)前和實(shí)驗(yàn)后的探究能力和自主學(xué)習(xí)能力均有極顯著性差異(p<0.01)。結(jié)果表明： 實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)后的探究能力和自主學(xué)習(xí)能力較實(shí)驗(yàn)前均有較大提升。

3.2 對(duì)照組自身前測(cè)——后測(cè)結(jié)果與分析 為了排除實(shí)驗(yàn)期間，常規(guī)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生探究能力和自主學(xué)習(xí)能力的提升作用，再對(duì)對(duì)照組的前測(cè)和后測(cè)數(shù)據(jù)利用SPSS23.0進(jìn)行分析處理，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 對(duì)照組實(shí)驗(yàn)前后各項(xiàng)得分比較

結(jié)果顯示，對(duì)照組自身實(shí)驗(yàn)前和實(shí)驗(yàn)后的實(shí)驗(yàn)探究能力和自主學(xué)習(xí)能力均無(wú)顯著性差異(p>0.05)。結(jié)果表明： 對(duì)照組自身實(shí)驗(yàn)后的實(shí)驗(yàn)探究能力和自主學(xué)習(xí)能力較實(shí)驗(yàn)前均無(wú)明顯提升。

4 思考

千篇一律的導(dǎo)學(xué)案編寫(xiě)和應(yīng)用模式已經(jīng)不適合不同校情、不同學(xué)情的課堂教學(xué)，高中生物學(xué)一線(xiàn)教師應(yīng)在教學(xué)中不斷摸索和思考，共同尋求適合不同教學(xué)內(nèi)容的導(dǎo)學(xué)案編寫(xiě)方法，為構(gòu)建高效生物學(xué)課堂而不懈努力。