基于真實情境的中學生物學探究性學習
——以“藻類植物”為例

2020-12-19 01:04:55

中學生物學 2020年12期

（江蘇第二師范學院生化學院江蘇南京 210013）

生物課程與教學改革以核心素養的培育為宗旨，教學過程重視科學實踐，強調培養學生對社會生活和生產實踐中的真實問題的解決能力，發展核心素養。同時生物學課程作為自然科學門類中的一員，其任務也包含了幫助學生理解自然科學的本質。因此在真實的環境中開展針對真實問題的生物學教學就具有了重要意義。

“藻類植物”是義務教育生物學課程七年級上冊的內容，教師在教學過程中往往過分關注衣藻和水綿等代表植物的結構，因為這些內容一般是中考重點考查的內容。但《義務教育生物學課程標準（2011年版）》（以下簡稱《課程標準》）中對藻類植物的內容標準表述為“概述藻類植物的主要特征以及它們與人類生活的關系”，僅僅關注某一兩種藻類植物的結構和功能是不能達到課程標準的要求的。藻類分布廣泛，與人類關系密切，人們以某些藻類為食已經幾千年，近年來我國很多地區水污染加劇，藍藻爆發，引發了大量的環境問題，使得人們對藻類植物給予了更多的關注。鑒于此，在“藻類植物”一節的教學中如何基于真實的情境，利用好學生的已有知識和經驗開展真實的探究成為下面討論的重點。

1 設置認知沖突，激發學生聚焦真實情境開展學習

學生對于藻類植物有許多認知和經驗。他們通常知道藻類植物分布很廣泛，有水的地方就有藻類植物；我們常吃的海帶、紫菜等都是藻類植物。但除了這些常吃的藻類植物外，對藻類植物的了解又是非常含糊而不具體的。根據這樣的學情分析，教師在課堂教學的一開始就設計了一個活動，以辨認常見食物“海帶排骨湯”“紫菜蛋花湯”“地皮菜（一種南方常見的念珠藻）炒雞蛋”和“發菜羹”中一類共性的植物性食材來引出學習主題——“藻類植物”。這樣的環節很自然地將學生熟悉的藻類植物都呈現了出來。接著，教師提出問題：“除了這些藻類植物，我們還知道哪些藻類植物呢？”這樣的問題設計引發了學生的認知沖突，他們知道身邊到處都分布有藻類植物，但因為自己熟悉藻類植物剛剛都被呈現了，其他的就再也說不出到底有哪些具體的種類了。在這樣的認知沖突下，教師提出讓學生去尋找身邊的藻類植物，開啟“校園藻類發現之旅”。

走出課堂，走進真實的自然世界開展學習本來就對學生有著非常大的吸引力，何況學生又懷有探知未知世界的好奇和沖動，學習的興趣一下子就被激發了起來。

2 設計針對性問題，引領學生基于真實情境開展科學推理

面對真實情境，教師需要精心設計系列問題，引導學生開展科學探究。問題的設計既要有對情境的運用，也要針對教學目標，使科學推理既基于事實，又邏輯嚴謹，避免探究的盲目和低效。

活動中，學生在教師的帶領下來到學校的小池塘邊。指著一池碧水，教師提出事先設計好的問題：“池塘里有藻類嗎？”學生答：“有”。教師接著提問：“為什么你們認為有藻類呢？”學生說：“因為池塘的水是綠的。”教師立刻追問：“為什么水是綠的你們就認為水里有藻呢？”學生說：“因為藻類是植物，有葉綠素。”通一連串的問題促進學生開展了基于邏輯的科學探究和論證過程。除此之外，教師還引導學生觀察水體駁岸處著生的一些藻類植物表面布滿了小氣泡，啟發學生思考并得出結論，藻類植物在光照下能放出氧氣，從而為后面的藻類植物的主要特征及其與人類生活的關系的學習埋下伏筆。在此基礎上，教師提出問題：“剛才我們都是推斷，如何證明我們的推斷是正確的呢？”在這樣的問題引領下，學生紛紛將水樣采集回教室在顯微鏡下觀察來進行驗證。

將生物學學習從封閉的課堂轉移到開放的真實的自然環境中，面對真實的場景和鮮活的生命現象，學生基于真實證據開展了嚴密的邏輯推理和證明的過程，思維得到訓練的同時也深刻體驗了科學過程和方法。

3 用好數字化設備，助力學生基于真實情境開展探究活動

講求實效的科學探究過程既需要對探究過程進行精心設計和指導，也依賴于技術和設備的支持。對藻類植物的觀察這樣的探究活動，數碼顯微鏡和數碼顯微示教系統會大大提高探究的質量。然而現實情況是大多數初中校都不具備這樣的條件，因此教師可考慮使用帶數碼攝像頭的顯微鏡通過電腦連接投影儀來提升探究設備的品質，從而更好地輔助學生進行探究。

學生制作水樣裝片，先在自己的顯微鏡里觀察，發現典型的、有代表性的樣本就可以轉移到教師的數碼顯微鏡上投影到大屏幕供大家觀察，把顯微鏡里的“小”情境變成大屏幕上的“大”情境。通過這種方式，學生觀察到了水體中的硅藻、柵藻、小球藻、微囊藻、螺旋藻、顫藻、盤星藻、水綿等不同藻類植物。值得注意的是，盡管《課程標準》并不要求學生能夠識別這些具體的藻類植物，但教師在備課的過程中仍然需要預先對學生觀察的水體進行采樣和觀察，對水體中含有的常見藻類植物做好鑒定工作。這樣在學生觀察到不同藻類植物并提出疑問時，教師能順利解答，從而增加學生對教師的信任感，也避免對學生的好奇心和探究積極性造成挫傷。探究的過程要注意科學嚴謹，基于證據形成結論，強化科學論證過程。在探究中，學生在大屏幕上看到一個正在擺動鞭毛游動的藻類植物，興奮異常，一致認為他們看到了教材中的衣藻，但經過仔細觀察發現，視野中的這個藻類植物只有一根鞭毛，所以否定了自己先前的結論，推測是具有單鞭毛的一種裸藻，至于究竟是什么藻類，還有待進一步研究。同樣，教師準備好外形跟水綿非常相似的剛毛藻讓學生觀察，學生僅憑外部形態想當然地認為這就是水綿，但經過顯微鏡觀察后發現，它的葉綠體是球型的，跟水綿截然不同。學生從而意識到形成科學結論是要以來真實、準確的科學證據的，不能僅憑主觀認知和想象。

充分利用好科學儀器設備能夠將真實的探究場景更清晰、更直觀地展現出來，也能使學生獲取更真實、更準確的科學證據，在此基礎上開展的探究活動就更嚴謹，學生對科學結論的形成和科學思想的產生就更有認同感，有助于發展學生的科學探究能力，形成科學本質觀。

4 利用學生的生活經驗，引領學生基于真實情境進行歸納總結

在前述的科學推理和探究的基礎上，學生對藻類植物的共同特征有了一些直觀認識，但每個學生的理解又都是不全面和有差異的；學生對于藻類植物與人類生活的關系的認識還僅僅局限在藻類植物可以作為食物這樣的層面上。而這些內容恰恰是本節課的重點內容，因此教師應該充分利用學生的生活經驗，結合前面的學習成果，開展基于真實情境的問題探討，學會自主解決問題。例如，學生在歸納總結藻類植物的主要特征時，常常會將“藻類植物結構簡單”錯誤地歸納為“藻類植物形體微小”，事實上大部分藻類植物形體都是微小的，尤其是大量的單細胞藻類，但像海帶這樣的植物，植株高度能達到近20 m。教師可以讓學生回憶生活中見到的海帶和紫菜的植株外形，引導學生發現自己原有認知的局限性，從而使學生形成統一認識：藻類植物共性特征并不是微小而是結構簡單，沒有根莖葉的分化。再如，在討論藻類植物與人類生活的關系時，教師可以啟發學生回憶在池塘邊觀察藻類植物時看到的植物體上的氣泡，從而使學生意識到藻類植物作為生態系統的生產者，能進行光合放氧，參與自然界的碳氧循環，而不是僅僅可以成為人類的食物。

生活經驗和科學證據都是學生擁有的開展問題討論的真實基礎，這些真實的素材有助于學生糾正源于主觀想象而產生的前科學概念，從而建構正確的科學概念，完善自己的認知。

5 關注社會問題，促進學生開展基于真實問題解決的延伸學習

雖然經過教師的引導，學生能總結出一些藻類與人類生活的關系，但這些結論基本上都是積極和正面的。然而藻類帶給人類的不都是美好，藍藻的爆發、水華的產生，都會帶來對環境的破壞，嚴重時甚至可以引發生態災難。2007年爆發于江蘇無錫太湖水域的藍藻水華就嚴重影響了人們的生活。教師可以借助這樣的真實社會問題引發學生對藻類危害的思考，同時可以讓學生課后通過資料搜集和開展社會調查，了解當時藍藻爆發的情景及其對人類生活造成的影響，從而進一步關注水體富營養化的治理和生態環境的保護。這樣的學習任務將學習從課堂內延伸到課后，將課程內容的學習進一步升華為對現實生活的關注和對實際問題的解決，最終獲得問題解決能力和形成良好的社會責任。