基于生物學學科核心素養的實踐型生物課堂構建

陳春蘭

摘要：在生物學學科核心素養的視野下，以“生長素的生理作用”為例，通過學生自行設計探究活動，構建以學生為主體的實踐型生物課堂，引導學生自主建構相關概念，培養學生的科學思維，提升學生的科學探究能力，并在知識遷移應用中增強社會責任意識。整個教學設計有效提升了學生的生物學學科核心素養。

關鍵詞：生物學學科核心素養;實驗探究;實踐型生物課堂

中圖分類號：G633.91 文獻標志碼：B

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》（以下簡稱《新課標》）明確指出高中生物學課程是以提高學生生物學學科核心素養為宗旨的學科課程，強調在教學過程中要重實踐，強調學生學習的過程是主動參與的過程，讓學生積極參與動手和動腦的活動，通過探究性學習活動或完成工程學任務，加深對生物學概念的理解，提升應用知識的能力，培養創新精神，進而能用科學的觀點、知識、思路和方法，探討或解決現實生活中的某些問題。這就需要教師在課堂教學中盡可能地構建實踐型課堂，讓學生主動地參與學習，在親歷提出問題、獲取信息、尋找證據、檢驗假設、發現規律等過程中習得生物學知識，養成科學思維的習慣，形成積極的科學態度，發展終身學習及創新實踐能力，為全面發展學生的生物學學科核心素養做鋪墊。下面以“生長素的生理作用”為例，利用學生自行設計的“探究生長素類似物對大蒜生根的影響”的探究活動構建實踐型課堂，引導學生通過觀察實驗現象、分析實驗數據、得出實驗結論，自主建構“生長素的生理作用”相關概念，以培養學生的科學思維，并通過掌握科學探究的基本思路和方法，以提高學生的科學探究能力。最后通過舉例生長素、生長素類似物在農業、園藝上的運用，滲透社會責任意識，以綜合提高學生的生物學學科核心素養。

1教材分析與設計思路

“生長素的生理作用”是人教版《必修3·穩態與環境》第三章第二節的內容，包括生長素的生理作用、生長素在農業生產中的應用、探索生長素類似物促進插條生根的最適濃度。本節不僅是對“植物生長素的發現”學習內容的延續，也為學習“其他植物激素”做鋪墊，在“植物的激素調節”這一章中起到承上啟下的作用，為學生理解植物生命活動受到多種因素的調節，其中最重要的是植物激素的調節等概念提供了理論基礎和實踐基礎。

本節課以探究活動為載體，構建以學生為主體的實踐型課堂，通過自主設計探究實驗、數據分析、思考討論、總結歸納等過程，揭示植物生長素在調節植物生長時表現出兩重性，幫助學生突破生長素的生理作用這一重難點。本節課旨在探究中發展合作能力、實踐能力和創新精神，培養學生的科學思維，提高學生科學探究能力，增強社會責任意識，在實踐型課堂中落實生物學學科核心素養的培養。

2教學目標

①通過探究活動揭示生長素在調節植物生長時表現出兩重性，概述生長素的生理作用，形成穩態與平衡的生命觀念。

②通過觀察實驗現象、處理實驗數據、歸納與總結等科學方法分析實驗，得出實驗結論，形成嚴謹的科學思維。

③通過自行設計“探索生長素類似物對大蒜生根的影響”探究實驗，掌握一般科學探究的基本思路和方法，提高科學探究能力，培養團隊合作能力和創新精神。

④通過聯系生活，介紹生長素、生長素類似物在農業生產實際中的應用，分析并嘗試提出生產實踐方案，培養崇尚科學的態度和社會責任感。

3教學過程

3.1溫故知新，激發矛盾，提出探究性問題

學生通過回憶植物向光性的形成原因，推測出生長素可能具有促進植物生長的生理作用。此時，教師展示并介紹科學家關于水稻的根部表現出負向光性的研究結果，設問：為什么在單側光的照射下，水稻的根部表現出負向光性？學生通過思考與討論，形成初步認識：生長素對植物的生長可能不僅是促進作用，進而提出疑問：生長素在調節植物生長時有哪些生理作用呢？

設計意圖：教師在學生已有的認知水平上，制造矛盾，激發學生的探究欲望，為探究活動的順利開展做好鋪墊。

3.2設計方案，開展實驗，提升科學探究能力

教師在學生提出疑問的基礎上，引導學生進行課前探究活動，尋找答案。學生經過大量相關文獻的調研和討論，將教科書中探究活動的木本或草本植物改用大蒜作為實驗材料，自行設計出新的探究實驗：探究不同濃度生長素類似物對大蒜生根的影響。這樣可以有效地解決以往實驗材料中所突出的生根難、耗時長、不易觀察以及季節性等問題。探究不同濃度生長素類似物對大蒜生根的影響的實驗方案如下：

（1）實驗材料與用具：生長素類似物（萘乙酸）、大蒜、電子天平、燒杯、量筒、試管、玻璃棒等。

（2）大蒜的栽培方法：浸泡法。

（3）實驗方案：

①用蒸餾水配制濃度梯度為0、10^-12、10^-10、10^-8、10^-6、10^-4mol·L^-1的NAA溶液。

②大蒜的選材和處理，注意無關變量的控制。

③用NAA溶液浸泡大蒜進行培養。每個濃度的NAA溶液分別設置10個平行組。

④觀察記錄，每天定時記錄大蒜的生根數。

在教師的協助下，學生分小組，自行設計探究實驗方案，在課前開展相關的實驗探究，并如實記錄實驗現象與實驗數據。

設計意圖：教師引導學生通過查閱文獻、交流分析，設計實驗方案，培養學生提煉信息的能力以及交流表達能力。學生在探討、制定方案和實施實驗的過程中，掌握科學探究的基本思路和方法，提升科學探究能力，培養團隊合作能力和創新精神。

3.3分析實驗，總結歸納，培養科學思維能力

學生在課堂上通過分享視頻講述實驗過程，并對實驗中的自變量、因變量、無關變量進行分析討論，總結探究實驗的基本思路和方法。

學生展示培養6d后的大蒜生根情況，并描述各自觀察到的實驗現象，得出初步的實驗結果：當生長素類似物濃度較高時，大蒜生根數量少;當生長素類似物濃度較低時，大蒜生根數量較多。教師提出疑問：為什么用蒸餾水培養的大蒜也會生根呢？學生通過討論分析，得出可能性的原因：大蒜有內源生長素，在適宜的環境下會也會生根發芽。

各小組代表利用希沃授課助手向其他同學展示各組實驗記錄表格。為了更直觀地查看數據，教師將其進行匯總，見表1。

學生觀察數據后，對第6組中10^-4mol/L NAA濃度下的大蒜生根數量提出質疑。教師請第6組的學生對此可疑數據進行原因分析，發現這顆大蒜在培養的過程中發生了爛根的現象。

教師順勢提出疑問：大蒜發生了爛根現象，其原因可能是什么？該如何解決這個問題？經過小組的充分討論，普遍認為缺氧是造成大蒜爛根的主要原因。

對于實驗的改進方案，學生獻言獻策，有提出更換實驗容器的，也有提出定時更換相應溶度的NAA溶液的。教師對學生的實驗過程出現問題的分析以及解決方案進行肯定和評價。

教師進一步提問：當實驗過程中產生可疑數據時，該如何處理？大部分學生回答：應當舍棄可疑數據。教師根據學生回答，提示學生要通過統計學以及分析化學的方法對可疑數據進行分析、處理，看其是否處于誤差允許范圍之內，若是則保留，若不是則舍棄，并指導學生用肖維納特法對可疑數據進行分析，發現其在誤差允許范圍之外，應當舍棄。

教師組織學生對表1中的有效實驗數據進行求取平均值的處理，以不同濃度的NAA溶液作為橫坐標，大蒜的平均生根數量作為縱坐標繪制相關曲線，如圖1所示，并讓學生以小組討論的形式分析曲線含義，得出可能的實驗結論。學生經過分析曲線，交流討論，自行得出實驗結論：生長素類似物對大蒜的生根既有促進作用，又有抑制作用，即表現出兩重性。

教師進一步的引導，由于生長素類似物與生長素具有相同的生理效應，因此推測生長素的生理作用也具有兩重性。

教師通過設置問題，引導學生通過進一步分析曲線，探究生長素的生理作用具有兩重性與什么因素有關：

①通過分析圖1中曲線段與點的含義，生長素的生理作用具有兩重性與什么因素有關？

②如何在預實驗的基礎上進一步確定NAA促進大蒜生根的最適濃度呢？

③通過生長素對根、芽、莖的不同生理作用，生長素的生理作用具有兩重性還與什么因素有關？

學生積極回答問題。教師引導學生總結，得出：生長素生理作用的兩重性跟生長素的濃度以及植物器官種類有關。

設計意圖：在分析實驗過程中，學生通過觀察實驗現象初步認識到生長素的生理作用具有兩重性，再通過對原始數據的處理分析、繪制圖表、得出結論，深刻認識到生長素的生理作用具有兩重性，循序漸進。這樣可使知識的呈現具有一定的生成性，更符合學生的認知過程。在分析實驗的過程中，教師引導學生對實驗過程中出現的現象及問題進行深入探討，特別是對大蒜爛根現象以及可疑數據的分析，不僅培養了學生務實的求知態度和嚴謹的科學思維，還鍛煉了學生發現問題和解決問題的能力，并傳達了一種積極樂觀不怕困難的情懷，使得整個分析過程更加飽滿、生動、有意義。教師充分發揮了學生的主體作用，在“分析一討論一總結一思考”的教學過程中，既突破了本節的重難點，又體現了生物學學科核心素養的科學思維和科學探究兩個維度的落實。

3.4聯系實際，解決問題，增強社會責任感

學生通過科學探究活動對生長素的生理作用有了一定理解，聯系實際生活，嘗試運用自己所學的知識解釋身邊出現的生活現象，如根的負向光性、根的向地性和莖的背地性。學生通過分析實例，經過自主發言、小組補充、教師總結等過程，加深對生長素生理作用具有兩重性的認識。

教師通過展示塔形樹冠圖片，介紹頂端優勢，通過展示科學家對頂端優勢的研究實驗結果，嘗試讓學生總結出頂端優勢形成的原因，并讓學生舉例分析頂端優勢在農業生產和園藝中的應用。

最后，教師以2，4-D為例介紹生長素類似物在農業生產中的應用，通過情境創設，讓學生化身為科技人員，研究新研制出的除草劑在使用時的濃度要求，要求寫出研究思路及方案，并設計該產品的使用說明書。學生嘗試應用所學知識對現實生活中的問題提出可行性的解決方案，以培養崇尚科學的態度和社會責任感。

設計意圖：學生分析實例，關注生活中許多有趣的植物現象與生長素的關系，列舉生長素、生長素類似物在農業生產、園藝等生活實際中的應用，有利于建立將知識聯系生活的學習方法，提高知識遷移的應用能力。并通過模擬科技人員，嘗試解決生活中的現實問題，特別是通過除草劑產品說書的設計環節，利用科學的觀點、生物學的觀點思考問題，并對生活中出現的廣告亂象做出理性的解釋和判斷，建立健康文明的生活方式，以增強社會責任感。

4教學反思

本節課在教學設計時，緊扣生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任四個維度來制定教學目標。在教學過程中，教師始終圍繞教學目標，以探究活動為載體，構建以學生為主體的實踐型課堂，通過課前制定實驗方案、開展探究實驗，提升了學生的科學探究能力。學生分析實驗、處理數據，生成性地得出“生長素的生理作用具有兩重性”的結論。特別是在分析過程中，教師引導學生對實驗中出現的可疑數據和大蒜爛根現象進行充分地討論，積極地提出了解決方案，有效培養了學生務實、嚴謹的科學思維和發現問題、解決問題的能力。最后，教師聯系實際，解決現實生活中出現的問題，增強了學生的實踐能力和社會責任感。整個教學設計充分體現了新課標中所倡導的自主學習、合作學習和探究學習，真正落實學生的主體地位，通過構建實踐型課堂，有效提升了學生的生物學學科核心素養。