指向思維發展的主線式情境教學的設計

裘圓圓

摘要 隨著主線情境的發展，引導學生用不同的形式來呈現預期的實驗結果，提高圖表繪制的準確性、完整性、規范性，從而培育和發展學生的科學思維。

關鍵詞 實驗結果 主線式情境教學 科學思維

中圖分類號G633. 91 文獻標志碼B

主線式情境教學是教師通過對教學內容、教學目標的梳理，并結合學生實際情況，把情境設計為貫穿整節課的一條主線，設置一系列與主線情境有機結合的問題形成探究鏈，使情境在一層層展開的過程中，將教學一步步推進，學生的思維得以深度發展。下面以“實驗結果的預測與表達”一節的教學設計為例，例析主線式情境教學的設計。

1 教學分析

本節教學內容是生物實驗設計題中非常重要的一塊內容。《普通高中生物學課程標準（2017年版）》要求“教師應培養學生通過文字描述、數字表格、示意圖、曲線圖等方式完成報告，組織交流探究的過程和結果，并進行適當的評價”。在近五年浙江生物選考中實驗結果的表達都有涉及，而且呈現的形式由單一文字轉向多用圖表表示，對學生能力的要求越來越高。許多學生遇到這類試題感覺無所適從，不能根據題意準確完整地預測實驗結果，無法以表格、坐標圖等形式來準確表達實驗結果，圖表設計的要素（變量、觀測指標等）呈現不正確、不規范或不完整。為此，本節課采用主線式情境教學，創設適宜的情境，運用學案、多媒體課件、希沃授課助手等多種教學工具，引導學生去感知問題、發現問題、解決問題、總結規律，并遷移運用至新的情境，從而培養學生圖表繪制和圖表信息轉換的能力，逐步發展學生的科學思維。

2 教學目標

①通過分析實驗目的、實驗設計思路，確定變量，預期實驗結果，提升科學思維能力。

②通過分析、處理實驗數據，學會用表格、坐標圖等呈現預期實驗結果，能對一些簡單的實驗結果做出恰當的評價和修正，培養分析解決問題的能力，形成嚴謹規范的學習態度。

③通過構建一系列模型，以不同形式來呈現實驗結果，提高歸納總結的能力和合作交流的能力。

3 教學過程

3.1 創境引思維

教師先展示網上的一則新聞資料：最近科學家研制出了一種治療腫瘤的新藥X，它能抑制細胞增殖，其作用機理是通過促進腫瘤細胞的染色體畸變，從而抑制細胞增殖。研究還發現這種治療腫瘤的新藥X濃度為0-3 mg/mL范圍內，隨著濃度的提高，抑制細胞增殖的效果越明顯。

然后，創設情境：小王看到了這種治療腫瘤的新藥X后產生了極大的興趣，認為這是一種商機，然后成立了興趣小組進行實驗。他們所設計的實驗會出現怎樣的結果呢？讓我們根據所學知識來幫助他們預測相關的實驗結果。

設計意圖：教師創設情境，設問思考，激發學生興趣，輕松地進入教學主題。

3.2 入境展思維

教師展示小王他們所設計的實驗一：

實驗材料：海拉細胞懸液、藥物X制劑（生理鹽水配制）、生理鹽水、培養液、培養瓶等。實驗思路：①將培養瓶平均分為2組，編號A、B。分別向兩組培養瓶中加入等量的海拉細胞懸液和等量的培養液。②向B組中加入適量藥物X，A組加入等量的生理鹽水，在相同且適宜的條件下培養一段時間后，分別用血細胞計數板在顯微鏡下計數各組細胞數。③統計并分析所得數據。

教師引導學生根據實驗思路，用文字的形式預測相關的實驗結果。學生思考討論并回答。教師對學生的錯誤答案進行評價分析，使學生知道實驗結果、實驗現象和實驗結論的區別，明確在預測實驗結果時需要注意實驗的類型，探究性實驗和驗證性實驗的結果在表述時是有區別的，千萬不能張冠李戴。

教師繼續創設情境：小王他們覺得剛才所設計的實驗只有實驗后的一個結果，不知道細胞在實驗過程中的數量變化情況，于是又設計了如下實驗二。

實驗材料：海拉細胞懸液、藥物X制劑（生理鹽水配制）、生理鹽水、培養液、培養瓶等。實驗思路：①將培養瓶平均分為2組，編號A、B。分別向兩組培養瓶中加入等量的海拉細胞懸液和等量的培養液。②向B組中加入適量藥物X，A組加入等量的生理鹽水，在相同且適宜的條件下培養，每隔一段時間用血細胞計數板在顯微鏡下計數各組細胞數，③統計并分析所得數據。

教師提出問題：要預測實驗過程中海拉細胞數量的變化情況，用什么形式預測實驗結果最合適？那么，又該如何表示實驗結果？引導學生用坐標曲線圖的形式預測實驗結果。接著，學生思考討論，繪出單曲線圖。教師挑選學生代表上臺展示所繪的曲線圖，并對該圖進行評價交流，對存在的問題進行分析，總結得出繪制單曲線圖需注意的問題。

教師繼續深入：小王他們覺得剛才所設計的實驗只能證明藥物X能抑制腫瘤細胞增殖，并不知道它的作用機理是通過促進腫瘤細胞的染色體畸變從而抑制細胞增殖，于是又設計了如下實驗三。

為驗證該藥物的作用機理是通過促進腫瘤細胞的染色體畸變從而抑制細胞增殖，設計了這樣的實驗。實驗材料：海拉細胞懸液、藥物X制劑（生理鹽水配制）、培養液、培養瓶等。實驗思路：①將培養瓶平均分為2組，編號A、B。分別向兩組培養瓶中加入等量的海拉細胞懸液和等量的培養液。②向B組中加入適量藥物X，A組加入等量的生理鹽水，在相同且適宜的條件下培養。每隔一段時間用血細胞計數板在顯微鏡下計數各組細胞數，并另取一部分細胞制作臨時裝片，觀察細胞染色體畸變情況。③記錄數據，并計算染色體畸變率，統計并分析數據。

教師提出問題：實驗二與實驗三在變量上有什么區別？如果還是用曲線圖表示，又該如何表示實驗結果呢？引導學生用雙縱坐標多曲線圖的形式預測實驗結果。然后讓學生思考討論，繪出多曲線圖。學生代表上臺展示所繪的曲線圖，并對該圖進行評價交流，對存在的問題進行分析，總結得出如何準確繪制多曲線圖。

教師展示實驗四：為驗證新藥X濃度在0-3mg/mL范圍內，隨著濃度的提高，抑制細胞增殖的效果越來越明顯，設計了如下實驗。實驗材料：已知濃度的海拉細胞懸液、3 mg/mL的藥物X制劑（生理鹽水配制）、生理鹽水、培養液、培養瓶等。實驗思路：①配制濃度為1 mg/mL、2 mg/mL的藥物X;②將培養瓶平均分成4組，加入等量的海拉細胞懸液和等量的培養液，編號1、2、3、4。1組培養瓶中加入適量的生理鹽水，2-4組培養瓶中分別加入等量1 mg/mL、2mg/mL、3 mg/mL的藥物X。③在相同且適宜條件下培養一段時間后，分別從培養瓶中吸取適量的海拉細胞懸液，用血細胞計數板在顯微鏡下計數各組細胞數。④統計并分析所得數據。

教師指出：一般來說，當需要描述因變量隨自變量變化而變化的趨勢時，常采用曲線圖來呈現。當需要描述因變量隨自變量變化而變化的結果時一般用什么形式預測實驗結果？如果實驗時需預測4種濃度下的細胞數量情況一般用什么圖表形式呈現實驗結果比較合適？又該如何繪制呢？然后，學生分小組思考討論。不同小組出現了不同的表達方式，有些小組選用柱狀圖表示，有些小組選用表格表示。教師挑選部分典型圖形讓學生評價交流所繪圖形，引導學生比較得出柱狀圖和表格的優缺點，最后總結如何規范準確地繪制柱狀圖和表格。

設計意圖：在一定的情境下通過對實驗結果的不同表達形式的展示、分析與交流，提升學生綜合分析、解決問題的能力，聚焦學生科學思維邏輯性、嚴密性和深刻性的培養。

3.3 轉境拓思維

教師指出學生在幫助小王他們的同時也鍛煉了如何準確預測和表達實驗結果的能力，而這種能力正是選考中需要考查的能力之一。展示近五年浙江選考生物實驗設計題涉及到知識點分布和答題要求，讓學生明確選考中實驗結果準確表達的重要性;同時，引出2020年1月的選考題，讓學生思考討論并預測實驗結果。然后，再針對學生所出現的問題，不斷地討論、修正。最后，教師歸納總結，讓學生特別注意對一些實驗題中關鍵信息、補充信息的把握和運用。

設計意圖：教師鼓勵學生運用所學知識來解決新問題，提升學生的思維遷移和應用能力，激發學生學以致用的意識。

3.4 出境升思維

教師把學生分成三個小組，引導他們根據剛才所得經驗來構建曲線圖模型、柱狀圖模型和表格模型。然后，教師用手機拍攝模型圖，并在投影屏上投屏，由學生討論后修改完善模型。最后，學生歸納總結實驗結果表達的4種形式，分析曲線圖、柱狀圖和表格之間的異同點以及在繪制時需要注意的幾個問題。

設計意圖：通過模型的建構與展示，教會學生運用模型與建模的方法去尋找規律，培養合作精神和養成科學嚴謹的習慣，鍛煉學生繪制圖表的能力和圖表信息的轉換能力，從而促進學生思維的深度發展。

4 教學反思

本節課以情境主線作為學生探究學習的線索，通過情境呈現問題，引導學生用不同的形式來呈現預期的實驗結果，旨在培養學生的生物學學科核心素養，尤其是學生的科學思維。教師以學生為主體，結合所教內容，選擇合適的情境切人，將情境主線與知識主線有機融合在一起，激發了學生思維的火花，師生互動質疑，生生互助互學，大大提高了課堂教學效率，使學生在圖表繪制的準確性、完整性、規范性等方面均得到了提升。為了知識結構的完整性，本節課的教學設計為一課時，雖然設計時留出了較多的思考討論時間，但從實際教學情況來看，學生自由表達和合作交流的時間還是不夠多，因此在后期教學中要不斷改進。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版）[s].北京：人民教育出版社，2018.

[2]浙江省基礎教育課程改革專業指導委員會，浙江省普通高中學科指導意見[M]杭州：浙江教育出版社，2014.

[3]李吉林.談情境教育的課堂操作要義[J].教育研究，2002，（3）：68-73.