生物學科四步教學法實踐應用例說

呂鏡珍

隨著新課程的推進，在課堂主陣地培養學生學科核心素養成為課堂教學研究的方向。我校生物學科組依據《普通高中生物學課程標準（2017年版）》所倡導的“教學過程重實踐”基本理念和“組織以探究為特點的主動學習是落實生物學科核心素養的關鍵”的課程實施建議，以及2019年6月國務院辦公廳印發的《關于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見》中所提出的“積極探索基于情境、問題導向的互動式、啟發式、探究式、體驗式的課堂教學”教學指導意見，在實踐研究的基礎上建構了“導學→展評→研思→實踐”四步教學法，切實解決了課堂上教師包辦太多、不注重對學生學習成果的展示和評價等問題，把握住了在課堂上及時為學生糾錯和利用課堂生成的問題促進學生深度學習的最佳時機。下面筆者以《光合作用的原理和應用》教學為例，談談該教學法的實踐應用。

一、教材和學情分析

在《能量之源——光與光合作用》第一課時《捕獲光能的色素和結構》中，教材介紹了葉綠體內光合色素的種類、分布和作用，以及葉綠體的結構和功能;第二課時即本課內容，則要學生加深理解葉綠體是植物細胞的“養料制造車間”和“能量轉換器”的含義，領會植物生長與能量供應的密切關系，以利于學生在之后學習必修3《穩態與調節》時對“生態系統的能量流動和物質循環”“生態系統的穩定性”“生態環境的保護”等相關內容的理解。

本課部分內容是對人教版七年級上冊相關生物知識的延伸和深化。學生雖然對與光合作用有關的生產生活現象比較熟悉，但是對光合作用的發生發展過程并不十分清楚，這正是本課學習的重點和難點。

二、四步教學法的實踐操作策略例說

四步教學法是生物學科課堂教學的一個基本操作程序，依照課堂推進的先后順序，將依次呈現導學、展評、研思、實踐四個教學環節。

（一）導學環節

“導學”包括情境導課和問題導學兩部分，強調從學生已有的認知經驗（包括生活或學習經驗）入手，通過設計基于真實情境的教學活動，引導學生獨立自主地展開初步學習。

1.情境導課：選擇學生熟悉的情境導入課題，可以有效調動學生學習的積極性。課堂上，筆者通過展示學生在“綠葉中色素的提取和分離”實驗中制作的色素帶，帶領學生回顧了光合色素的種類、分布和功能，進而引發學生思考：這些光能是怎樣用于光合作用的呢？接著展示了農作物種植“正其行，通其風”“施肥”“灌溉”等農業生產中的畫面圖片（見右圖），創設了如下問題：這些生產情境和光合作用有什么關系？以問導學，旨在激發學生的學習探究興趣。

在該教學環節，教師先引導學生回顧上節課的學習內容，使之與即將學習的內容進行有效勾連，讓學生在“溫故”的基礎上“知新”;接著用圖片“再現”了學生熟悉的農作物種植“正其行，通其風”“施肥”“灌溉”的生活情境，引發學生探究其背后科學原理的興趣;最后提出“這些生產情境和光合作用有什么關系”這個統率整節課學習內容的核心問題，旨在潛移默化地培養學生的生命觀念。

2.問題導學：導學問題的設計應由淺入深、步步深入，從中培養學生的自主學習能力和探究交流能力，不斷提高學生的學習信心。

人們對光合作用的認識經歷了漫長的過程，教材通過呈現幾個經典科學實驗，展示了人類對光合作用的探究歷程。在本課中，教師要求學生一邊自主閱讀課本“光合作用的探究歷程”，一邊思考下面三個問題。

問題1：光合作用的原料、產物、場所和條件分別是什么？用反應式表示。

問題2：分析人類探究光合作用的歷程，和同學交流自己的感悟。

問題3：閱讀“光合作用的過程”，嘗試構建光合作用過程的模型。請邊閱讀邊嘗試繪制光合作用過程圖解。

對于問題1，學生在初中知識的基礎上，通過閱讀教材中的經典實驗便可自行解答。對于問題2，學生有多種感悟，比如：光合作用的過程需要很多科學家的努力;有了同位素標記技術之后，科學家可以準確追蹤物質的運行和變化規律，有利于促進人類對光合作用的研究;做科學研究如果方法不對，結果會大不一樣;等等。對于問題3，學生閱讀課本后即可知道光合作用包括光反應和暗反應，但是對于反應過程中的物質和能量變化、光反應和暗反應之間的關系等認識模糊，盡管教材中有光合作用過程的圖解可以模仿，但是學生的繪圖過程還是非常困難，很多學生不知從何入手、如何表達物質之間的關系。此時教師要及時提供幫助，告訴學生光反應從葉綠體中的色素吸收光能開始，吸收的光能一部分用于將水進行分解產生氧氣和[H]，一部分用于生成ATP;暗反應從CO2的固定生成三碳化合物（C3）開始，之后C3被光反應產生的ATP和[H]還原，教師可順便提醒學生在繪圖中要反映出以上過程。此過程有助于學生深刻理解光合作用過程中物質和能量的變化，有利于培養學生的生命觀念，也有利于培養學生的學習能力、溝通能力和思維能力。

（二）展評環節

“展評”就是讓學生以合適的方式展示初學的成果，從中展示所學、暴露問題，再通過學生自評、生生互評、教師點評，最終可促進學生對相關知識和能力的獲得以及學科素養的形成。

美國教育家鮑里奇在《有效教學方法》一文中指出：“行為和反饋之間盡可能短的時間間隔是學習最重要的因素之一：行為和反饋之間的聯系越緊密，學習就會越快發生。”展示學習成果是學生表達自我、呈現困惑或尋求指導的過程，通過這個過程，學生可以學會實踐和反思，進而學會發現自我、欣賞他人;自我評價可以讓學生更好地認識自我，同學互助和教師的點評可以幫助學生及時糾錯、提高認識，教師激勵性評價對幫助學生改進學習方式、建立自信、產生持續的學習動力尤為重要。學生的活動成果如果得不到展示和及時有效的反饋，會讓學生逐漸喪失學習的興趣和動力。在本課展評環節，教師安排了三個展示活動，對應上面的三個導學活動。

活動1：請同學相互交流完成任務情況;選擇一些有代表性的光合作用反應式和圖解，投影供師生評價。

活動2：請同學利用光合作用過程圖解簡述光合作用的過程。

活動3：學生分享閱讀感悟。通過分享可以豐富體驗，更深刻地領悟科學精神、科學方法和科學思想。

以上活動，通過學生投影展示和據圖講述、學生自評、生生互評、教師診斷與糾錯、教師總結等方式，使每一個知識點的學習都得到了清晰的落實。

比如在活動1中，學生都能寫出反應物、生成物和反應條件，但是受化學學習的影響，一部分學生把反應式中的箭頭“→”誤寫成了等于號“=”，約有80%的學生沒有在反應式中標清氧原子的來源、去向。教師要向學生解釋，由于生物體內的反應非常復雜，在反應物和生成物之間通常會發生一些中間反應，因此要用“→”來表示反應式和生成物之間的關系。教師繼續引導學生討論，課本中的反應式只體現了反應式、生成物和發生的條件，在學習了魯賓和卡門的實驗之后，大家知道了光合作用產生的氧氣來源于反應物的水，是否應該把這個成果體現在反應式中呢？最后師生達成共識，認為應該把反應式寫成如下方式：。活動2的難度較大，但是學生經過導學環節的自主學習和教師的幫助之后，大多數也可以把光反應和暗反應的基本過程講述清楚，但是在光反應和暗反應的聯系、光合作用的本質方面還需要教師幫助總結、提煉。活動3的閱讀感悟分享則因人而異。在學生展示過程中，教師要對敢于發言的學生作出肯定和鼓勵，同時對發現的問題及時進行修正。此過程可以培養學生的表達能力和科學思維，有助于學生建立學習信心。

（三）研思環節

“研思”指的是立足于學生學習過程中生成的新問題或教師預設的問題，引導學生展開深度思考和研究性學習。該環節的操作重點是善于捕捉學生在學習過程中生成的新問題，重視追問，切實引發學生的深度思考。

哲學家黑格爾說過：錯誤本身乃是達到真理的一個必要的環節，由于錯誤，真理才會被發現。教師在教學過程中應盡可能地把學生的“錯誤”或者問題轉化成有用的教學資源。在本課中，學生在學習過程中產生了不少新問題，包括“CO2中的碳在光合作用中怎樣轉化成有機物中的碳？”“光合作用過程中的ADP、NADP+、C5從哪里來？”等。教師通過整合自己的預設問題與課堂中生成的新問題，精心設計研思環節，用層層遞進的問題和相關實驗材料為支架，引發學生的深度思考，使學生對知識的理解越來越深刻。

問題4：卡爾文的實驗只提到探明了“CO2中的碳在光合作用中轉化成有機物中的碳”，那么轉化的過程是怎樣的呢？

實驗材料1：卡爾文將小球藻裝在一個密閉容器后，向密閉容器中通入14CO2。當反應進行到5s時，14C出現在一種五碳化合物（C5）和一種六碳糖（C6）中;將反應時間縮短到0.5s時，14C出現在一種三碳化合物（C3）中。這說明了什么？

學生在研究以上實驗材料后，可以順利推導出“CO2中的C在光合作用中的轉移路徑是14CO2→C3→C5+C6”。

問題5：光合作用每一個階段都需要光嗎？

實驗材料2：1954年，科學家在給葉綠體照光時發現，當向體系中供給無機磷、ADP和NADP+時，體系中就會有ATP和NADPH產生。同時發現，只要供給了ATP和NADPH，即使在黑暗中，葉綠體也可將CO2轉變為糖。這則材料說明了什么？

學生經過分析以上材料，可以順利推出“光合作用不是每一階段都需要光，但每一階段都要有ATP和NADPH;有光的時候產生的ATP和NADPH可以為CO2轉變為糖提供條件”。

問題6：沒有光的條件下暗反應能發生嗎？

這個問題需要發散性思維，學生要回答完整比較困難，經教師提示后可以分析出：如果是短時間無光，由于葉綠體中積累有ATP和NADPH，暗反應仍然可以發生，直到消耗完ATP和NADPH，則反應停止。最后得出結論：暗反應能否發生，關鍵在于有無ATP和NADPH。

問題7：光合作用過程中的ADP、NADP+、C5從哪里來？

部分學生注意到，課本中講到光合作用過程不斷從外界吸收光、CO2、水，而沒有提到吸收ADP、NADP+、C5等物質，這些物質是從哪里來的呢？通過認真分析光合作用發生的過程可知，這幾種物質原來產生于光反應階段，而且是可以循環使用的。

以上問題是教輔資料上不曾出現的，只有學生深入思考才會產生;學生在問題引領下層層深入地展開學習活動，在切實掌握生物學有關知識的同時，能力得到了發展，學科核心素養在潛移默化中形成。其中的問題4和問題5，需要用科學實驗幫助學生理解科學的本質和科學研究的思路和方法，借以提高學生的科學探究和科學思維能力。及時解答學生已經出現和可能出現的問題，疏通其知識和思維障礙，可以加深學生對生物學大概念的理解，有利于其生命觀念的形成。

（四）實踐環節

“實踐”環節要求教學過程關注學生實踐經歷，讓學生動手、動腦，提高應用知識解決現實生活中的問題的能力。

華東師范大學課程與教學研究所所長崔允漷教授指出：所謂的素養，其實是真實情境中的問題解決能力。真實情境可以將知識學習與真實生活連接起來，打通知識世界與生活世界，便于學生感受到知識學習的意義與價值;將真實情境貫穿知識學習的全過程，可以將知識條件化、情境化、結構化、生活化，便于學生深度理解。在本課中，當學生學習了光合作用的原理之后，教師可讓學生根據光合作用的原理完成以下任務。

任務1：分析農作物種植“正其行，通其風”“施肥”“灌溉”中所蘊含的生物學原理。

任務2：在臥室內種植物能使空氣清新嗎？為什么？

任務3：閱讀下列資料，請你對農業生產提出建議和可行措施。

空氣中的CO2含量約為350μmol/mol，城市周圍的CO2含量為370—400μmol/mol，這種含量對植物的光合作用來說是比較低的。作物高產栽培的密度大，肥、水充足，植株繁茂，需要吸收更多的CO2，特別在中午前后，于是CO2成為增產的限制因子之一。

以上三項實踐探究任務，都屬于光合作用原理在實踐中的應用：任務1用來呼應導課時提出的問題“這些現象和光合作用有什么關系”，對原理本身作深入探究，以利于學生進一步明晰生物學原理與現實生產生活的關系;任務2和任務3則要求學生運用所學知識即生物學原理，進一步探討或解決現實生活中的問題，形成科學的自然觀和生命觀，培養社會責任。

通過以上課例分析可知，“導學→展評→研思→實踐”四步教學法注重在課堂上引導學生主動參與課堂學習，重視問題導學和生生、師生之間的“導”“學”互動，讓學生勇于嘗試自主發現問題、提出問題和解決問題，樂于與同伴進行深層次交流，充分激發學習的積極性，不斷提高學科核心素養等綜合素養。（本文所用課例曾在2018年廣西普通高中課程改革生物學科精品課課堂教學現場展示觀摩研討會上展示，并收錄為廣西課改成果精品錄像課）

（責編 白聰敏）