通過(guò)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)提升生物學(xué)科核心素養(yǎng)

【摘 要】本文以“生態(tài)工程的基本原理”為例，通過(guò)形式多樣的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生深入思考，最終達(dá)到學(xué)以致用的目的，并在提出問(wèn)題和解決問(wèn)題的活動(dòng)中提升學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】學(xué)科核心素養(yǎng);生態(tài)工程;問(wèn)題驅(qū)動(dòng);教學(xué)設(shè)計(jì)

【中圖分類號(hào)】G633.91? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A? 【文章編號(hào)】1671-8437（2020）28-0149-03

本文主要通過(guò)形式多樣的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題設(shè)置身邊的環(huán)境問(wèn)題和社會(huì)熱點(diǎn)環(huán)境問(wèn)題來(lái)學(xué)習(xí)生態(tài)工程的基本原理，并鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)原理嘗試對(duì)身邊的環(huán)境污染問(wèn)題給出合理的解決方案。教學(xué)過(guò)程注意對(duì)學(xué)生思維的啟發(fā)和主體地位的保護(hù)，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)。

1? ?教材分析及設(shè)計(jì)思路

“生態(tài)工程的基本原理”是人教版選修3第五章第1節(jié)的內(nèi)容。《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》指出，培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)是課程的價(jià)值追求和預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。生物學(xué)科核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究以及社會(huì)責(zé)任。這一素養(yǎng)是在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的價(jià)值觀念、必備品格與關(guān)鍵能力，是學(xué)生獲得成功、適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展所需要的共同素養(yǎng)。生態(tài)環(huán)境一直是社會(huì)熱點(diǎn)話題，與學(xué)生的實(shí)際生活密切相關(guān)。因此，筆者通過(guò)開(kāi)展社會(huì)實(shí)踐，將材料和問(wèn)題進(jìn)行“本土化”處理，利用“問(wèn)題驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)[1]。

2? ?教學(xué)目標(biāo)

生命觀念：初步形成協(xié)調(diào)與平衡觀、局部與整體相統(tǒng)一觀，樹(shù)立可持續(xù)發(fā)展的觀念。

科學(xué)思維：能夠搜集挖掘身邊的生態(tài)工程實(shí)例，分析搜集的這些實(shí)例運(yùn)用的生態(tài)工程原理。

科學(xué)探究：能獨(dú)立開(kāi)展社會(huì)實(shí)踐，能運(yùn)用生態(tài)工程原理嘗試設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的生態(tài)工程。

社會(huì)責(zé)任：將順德水污染現(xiàn)狀與生態(tài)工程建設(shè)關(guān)聯(lián)起來(lái)，增強(qiáng)學(xué)生為家鄉(xiāng)環(huán)保做貢獻(xiàn)的使命感。

3? ?教學(xué)過(guò)程

3.1? 在“漫畫(huà)創(chuàng)作”中感悟生命觀念

創(chuàng)設(shè)學(xué)生活動(dòng)“漫畫(huà)創(chuàng)作：請(qǐng)描繪你眼中地球的模樣”，并引導(dǎo)學(xué)生在積極討論中得出必須要開(kāi)展生態(tài)工程建設(shè)的結(jié)論，從而引出本節(jié)主題。

設(shè)計(jì)意圖：形象生動(dòng)的作品令導(dǎo)入過(guò)程輕松新穎，有助于幫助學(xué)生樹(shù)立可持續(xù)發(fā)展的觀念。

3.2? 在社會(huì)實(shí)踐中提升探究能力

如何讓學(xué)生深刻感受到生態(tài)工程建設(shè)的必要性和重要性是教師需要仔細(xì)探索的問(wèn)題。筆者認(rèn)為紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行。考慮到順德境內(nèi)河流縱橫，水網(wǎng)交織，是珠三角河網(wǎng)密度最高的區(qū)域之一。因此，筆者擬定了主題為“順德水污染現(xiàn)狀調(diào)查”的社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)。組織學(xué)生分小組進(jìn)行戶外實(shí)地考察[2]。

以一個(gè)小組為例進(jìn)行展示，該小組深入順德區(qū)倫教街道，研究羊大河水體的現(xiàn)狀。水面上漂浮著大塊的白色污物，污染顯而易見(jiàn)，居民以戴著口罩應(yīng)對(duì)黑臭水體。是什么原因?qū)е铝宋廴荆拷?jīng)調(diào)查，河道兩岸隨意堆放生活垃圾、兩公里以內(nèi)就有大小不同的數(shù)十個(gè)排污口、居民缺少環(huán)保意識(shí)、河道周圍的木工廠等都是導(dǎo)致污染的原因。學(xué)生取回水樣，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行進(jìn)一步比對(duì)與研究，最后得出羊大河的污染情況比較嚴(yán)重。調(diào)查結(jié)束后，學(xué)生迫不及待地搜尋了很多治理水體污染的方法。但是大多是一些投入大、持續(xù)時(shí)間短的物理方法。教師及時(shí)總結(jié)，提出了一種經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便的生態(tài)工程治理法，既點(diǎn)明了生態(tài)工程建設(shè)的重要性，又激發(fā)了學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的積極性。

設(shè)計(jì)意圖：這種結(jié)合本地水資源現(xiàn)狀開(kāi)展的社會(huì)實(shí)踐，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)了離他們很近但從未關(guān)注過(guò)的環(huán)境問(wèn)題，激發(fā)了他們想要去一探究竟的欲望。在社會(huì)實(shí)踐中，學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)得到了提高，特別是科學(xué)思維和科學(xué)探究能力。同時(shí)，對(duì)家鄉(xiāng)順德的環(huán)境問(wèn)題的關(guān)注也激發(fā)了他們的社會(huì)責(zé)任感。

3.3? 在“形成概念”中鍛煉科學(xué)思維

3.3.1? 物質(zhì)循環(huán)再生原理

引導(dǎo)學(xué)生利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，將書(shū)本原有的無(wú)廢棄物農(nóng)業(yè)模式圖進(jìn)行補(bǔ)充，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)物盡其用。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，以往被焚燒的秸稈還有很多用途，如造紙?jiān)稀⑸箫暳稀l(fā)電的直接燃料、取暖燃料棒;另外，還可以利用糞便制得沼氣等。

設(shè)計(jì)意圖：將書(shū)本現(xiàn)有信息進(jìn)一步加工處理，實(shí)現(xiàn)物盡其用，有利于加深對(duì)學(xué)生物質(zhì)循環(huán)概念的理解和運(yùn)用，鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維。

3.3.2? 物種多樣性原理

以塞罕壩建設(shè)為背景材料，通過(guò)比對(duì)改造前和改造后的圖片，讓學(xué)生分析昔日“飛鳥(niǎo)無(wú)棲樹(shù)、黃沙遮天日”的荒涼景象是如何變成生意盎然的國(guó)家森林公園，引導(dǎo)學(xué)生明白這背后既有對(duì)物種多樣性原理的巧妙運(yùn)用，又有塞罕壩人“愚公移山”的堅(jiān)韌精神。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生學(xué)會(huì)分析歸納材料，提升科學(xué)思維，樹(shù)立物種多樣性的生命觀念，同時(shí)在生物課堂中滲透德育教育，鼓勵(lì)學(xué)生做任何事情都要持之以恒。

3.3.3? 協(xié)調(diào)與平衡原理

創(chuàng)設(shè)學(xué)生活動(dòng)，讓學(xué)生尋找能體現(xiàn)協(xié)調(diào)原理的例子，搜集被污染的滇池、本校旁一條富營(yíng)養(yǎng)化河流等素材。善于觀察和分析身邊現(xiàn)象從而得出相應(yīng)結(jié)論，是培養(yǎng)科學(xué)思維的更高要求。為體會(huì)平衡原理內(nèi)涵，讓學(xué)生在課前制作生態(tài)缸，并分析各自失敗原因，使學(xué)生發(fā)現(xiàn)大部分失敗原因是生態(tài)缸中消費(fèi)者數(shù)量過(guò)多或生產(chǎn)者數(shù)量過(guò)少，從而得出維持平衡的重要性。這一活動(dòng)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神起到一定推動(dòng)作用。

設(shè)計(jì)意圖：鼓勵(lì)學(xué)生積極思考，細(xì)心觀察身邊環(huán)境，突破書(shū)本的局限搜集更多實(shí)例，加深對(duì)協(xié)調(diào)與平衡概念的理解，鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維。

3.3.4? 系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)

創(chuàng)設(shè)一個(gè)改造順德養(yǎng)雞場(chǎng)的問(wèn)題情境（如圖1），讓學(xué)生利用以上所學(xué)三個(gè)原理改造養(yǎng)雞場(chǎng)，改造后要實(shí)現(xiàn)生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益雙贏。教師整合學(xué)生的想法得到最優(yōu)化的方案（如圖2），順勢(shì)教學(xué)整體性原理、系統(tǒng)學(xué)與工程學(xué)原理的相關(guān)內(nèi)容。引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)一個(gè)優(yōu)化的生態(tài)工程方案設(shè)計(jì)既要物盡其用（如造紙廠和沼氣池的設(shè)計(jì)），也要因地制宜（如載種芒果、荔枝這種符合廣東氣候特點(diǎn)的果樹(shù)等）。通過(guò)這樣的學(xué)生活動(dòng)，可讓學(xué)生將所學(xué)原理有機(jī)整合，將知識(shí)融會(huì)貫通。

設(shè)計(jì)意圖：加強(qiáng)知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)，讓學(xué)生變被動(dòng)接受式學(xué)習(xí)為主動(dòng)探究式學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生從科學(xué)思維向科學(xué)探究的提升。

3.4? 在“學(xué)以致用”中提升核心素養(yǎng)

為了讓學(xué)生將所學(xué)知識(shí)學(xué)以致用，并歸納總結(jié)之前知識(shí)點(diǎn)。創(chuàng)設(shè)一個(gè)“制定順德水污染治理方案”的學(xué)生活動(dòng)。引導(dǎo)學(xué)生在討論后自己設(shè)計(jì)各種生態(tài)工程治理方案。這個(gè)過(guò)程不僅加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，更讓他們體會(huì)到用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的快樂(lè)。這種學(xué)以致用的成功體驗(yàn)感是其日后進(jìn)行生物學(xué)習(xí)的最佳催化劑。以下是學(xué)生提出的治理方法構(gòu)想。

（1）物質(zhì)循環(huán)再生原理：淤泥、生活垃圾、工業(yè)垃圾等加以循環(huán)利用。

（2）物種多樣性原理。①單一或復(fù)合微生物：可以轉(zhuǎn)化水體中的氮元素和磷元素，治理河水富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題。②適當(dāng)比例的多種水生植物可以吸收氮元素和磷元素，并抑制藻類增長(zhǎng)。③物種配比合理的水生動(dòng)物以水體中的細(xì)菌、藻類、有機(jī)碎屑等為食，可有效減少水體中的懸浮物、提高其透明度，并且延長(zhǎng)生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈、提高生物凈化效果。④協(xié)調(diào)與平衡原理：人類活動(dòng)對(duì)水體的影響不能超過(guò)其環(huán)境容納量。⑤整體性原理：凈化水體，美化環(huán)境，為人們提供休閑場(chǎng)所。⑥系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理：充分發(fā)揮水生植物品種間的互補(bǔ)搭配，對(duì)光照、營(yíng)養(yǎng)和空間形成競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，漂浮植物和挺水植物可作為先鋒植物，為沉水植物的生長(zhǎng)創(chuàng)造條件。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)以致用、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

4? ?教學(xué)反思

4.1? 問(wèn)題設(shè)置與核心素養(yǎng)落實(shí)情況反思

本節(jié)課利用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)，問(wèn)題形式多樣，回答形式不拘一格，倡導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、樂(lè)于探究、勤于動(dòng)手，培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理信息的能力、獲取新知識(shí)的能力、分析和解決問(wèn)題的能力以及交流與合作能力。這有利于讓生物學(xué)科核心素養(yǎng)在課堂中真正落地，使學(xué)生的能力得到真正提高。

4.2? 教學(xué)效果反思

本節(jié)課在活潑、開(kāi)放、民主的氛圍中完成了基本知識(shí)的教學(xué)，課程最大亮點(diǎn)在于“全員參與、各盡其能、社會(huì)實(shí)踐、激發(fā)興趣、主動(dòng)探究、學(xué)以致用”。課堂中生成的很多問(wèn)題可以有多種回答形式，如“你眼中地球的樣子？”學(xué)生可以通過(guò)繪畫(huà)形式表達(dá)想法;“如何理解污染是放錯(cuò)地方的資源？”學(xué)生可以用手工作品完美詮釋;“順德水污染現(xiàn)狀調(diào)查”活動(dòng)中，小組內(nèi)各成員分工明確，采樣、查資料、做實(shí)驗(yàn)、問(wèn)卷調(diào)查、寫報(bào)告等，大家各司其職、各盡所能，不僅鍛煉了思維能力，也提高了與人溝通交流的技巧。同時(shí)，課程中將很多問(wèn)題進(jìn)行“本土化”處理，如學(xué)生搜集到的學(xué)校旁被污染的河流、改造本地養(yǎng)雞場(chǎng)、設(shè)計(jì)方案治理本地水污染等，讓學(xué)生能直接將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)真正的學(xué)以致用。

本教學(xué)方案從設(shè)計(jì)、實(shí)施，再到修正，經(jīng)歷了一個(gè)多月時(shí)間，筆者在帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行社會(huì)實(shí)踐的過(guò)程中收獲頗多。學(xué)生帶著好奇和問(wèn)題走出課堂，進(jìn)行實(shí)地考察，在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后帶著更明確的目標(biāo)和更強(qiáng)烈的好奇心回到課堂學(xué)習(xí)，并積極嘗試?yán)盟鶎W(xué)知識(shí)解決在實(shí)踐中遇到的問(wèn)題。這種變被動(dòng)為主動(dòng)的學(xué)習(xí)方式更有利于鍛煉學(xué)生的思維能力和提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王更強(qiáng).聚焦新教材與學(xué)科核心素養(yǎng)[J].中學(xué)生物教學(xué)，2020.

[2]周娜芳.生物實(shí)踐活動(dòng)實(shí)例——“生態(tài)工程的基本原理”教學(xué)案例[J].中學(xué)生物學(xué)，2013.

【作者簡(jiǎn)介】

江蕊（1986～），女，貴州貴陽(yáng)人，研究生，中學(xué)生物一級(jí)教師。研究方向：生物化學(xué)與分子生物學(xué)。