基于情境問題解決的核心素養培育路徑課例探索
——以“植株的生長”為例

魏正惠

（福建省廈門市思明區教師進修學校 福建廈門 361005）

學科核心素養是學科育人價值的集中體現，學科核心素養的培育主要是通過各學科課程的學習來實現的。下面的課例呈現了在核心素養視域下對生物學教學內容的改進、優化和提高，旨在探索學科核心素養的落地路徑，為學生核心素養的培育提供借鑒。

1 背景和主題

1.1 課例的研究背景

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》明確指出：生物學學科核心素養是中學生在生物學課程學習過程中逐漸發展起來的，在解決真實情境中的實際問題時所表現出來的價值觀念、必備品格和關鍵能力。

從概念中可知，核心素養是在解決具體情境中的實際問題時所表現出的觀念、品格和能力。可見，核心素養的培育需要有一定的情境，解決相應的問題。基于此，在“植株的生長”這節課中，筆者選擇了現代農業生產中的“無土栽培”作為教學的情境。“無土栽培”既與學生的生活相關，又是教材課后的“科學、技術、社會”的內容，學生容易接受這一真實情境。在創設相應問題方面，結合本節課“幼根的生長、枝條是由芽發育成的、植株生長需要營養物質”的學習目標，創設了相應的問題，以使學生在解決預設問題的過程中，促進對“結構與功能相適應觀點的認識、概括與推理能力的發展、觀察與實驗分析能力的提升”等方面素養的達成。

具體教學中如何運用情境、創設的問題如何解決、教學過程如何展開，才能讓核心素養的培育更加有效呢？教師根據選擇的情境、預設的問題，實施生成性教學可以作為落實學科核心素養的重要抓手。

生成性教學是指在彈性預設的前提下，給課堂留足空間，激發學生的思維，教師以真誠的態度和為學生發展服務的心向與學生就相關課題進行平等對話，并根據學生的課堂行為表現與感受對自己的教學行為與思路作出機智性調整，師生平等交往、積極互動、共同發展的教學活動過程。

因此，本課例擬在如何選擇合適的情境、怎樣創設整合學習內容的問題、引導學生互動生成、發展學生的科學思維等方面對“植株的生長”這節課進行改進、優化和提高，為生物學學科核心素養中“結構與功能觀、科學思維、科學探究”等素養的落地提供示例。

1.2 課例的研究主題

本課例主要是研究中學生物學教學中核心素養培育的問題，即探索核心素養如何落地的問題。根據以上研究背景的分析，本課例的研究主題為“選擇情境預設問題促進生成培育素養”。

“植株的生長”是人教版七年級上冊第三單元第二章第二節的內容。本課例開展的是基于情境的教學，在教學中提供了“無土栽培”的情境、呈現整合了學習內容的預設問題，引導學生在情境問題的解決中，推進思維的發展，即“（選擇）情境+（預設、創設）問題+（實現）生成”，強調在預設問題的分析、解決過程中發展思維、自主感悟生成。生成的主要是在問題解決過程中科學思維的提升和概念的建構等。

2 教學過程

2.1 教學環節1：展示情境、呈現創設的問題

教師展示無土栽培的圖片，學生閱讀教材P101頁的無土栽培。教師引導學生思考：在現代化的農場，人們可以不用土壤，而是根據植物生活所需要的無機鹽的種類和數量，按照一定的比例配制成營養液來栽培植物。這種方法就是無土栽培。無土栽培的植物如何獲取營養液中的營養物質？無土栽培的植物如何生長？為什么需要配置營養液？

2.2 教學環節2：無土栽培的植物獲取營養液中營養物質的方式

教師播放“蒜苗生長實驗”的視頻。學生在教師引導下，繼續觀察對照實驗：蒜苗“切除根尖”與“保留根尖”的對照及生長結果。教師在學生觀察“蒜苗生長實驗”后，設疑：根為什么可以不斷長長？并在學生繼續觀察“切除根尖”的對照實驗后，追問：促使幼根不斷長長的是哪個部位？在學生感悟生成后，繼續追問：什么是根尖？根尖在哪里？

學生用肉眼和放大鏡觀察培養皿中萌發的小麥、油菜的實物，對照教材閱讀，找到并觀察“根毛”，并明確“根尖”的概念和部位。

教師引導學生交流觀察到的根毛的形態、部位，并提出問題：什么是根尖？在學生自主閱讀教材后，教師圖示根的頂端、根毛的部位，明確根尖是指從根的頂端到生有根毛的一小段，并追問：為什么根尖是促使根不斷長長的部位？根尖有怎樣的結構以支撐不斷長長的功能？

學生閱讀教材相關內容后，運用顯微鏡觀察“根尖永久裝片”，結合多媒體課件中的圖示，思考構成根尖不同部位細胞的特點。學生完成根尖四個分區結構比較表，根據結構嘗試猜想各分區的主要功能，逐漸明確幼根的生長、根尖成熟區的吸收功能。

教師引導學生尋找“與根尖不斷長長的功能相適應的結構”。學生通過顯微鏡觀察和課件圖示，探究幼根生長與分生區、伸長區的關系。教師追問：成熟區細胞的結構特點能支撐其行使怎樣的功能？

在問題的引領下，通過師生互動交流，教師可以探知學生思維的發展邏輯：根可以不斷長長——根不斷長長的部位是根尖——認識到根尖4個區域細胞結構特點不同——分生區細胞分裂能力強，伸長區細胞生長快——成熟區細胞的特點——大量根毛有利于吸收水和無機鹽。

在解決問題，思維發展的過程中，學生建構了2個概念：①幼根的生長是分生區增加細胞的數量和伸長區細胞體積增大的結果；②根吸收水和無機鹽的主要部位是根尖長有大量根毛的成熟區。學生通過分析、解決問題，在思維發展和概念建構的互動交流過程中，感悟到“結構與功能相適應的生物學基本觀點”，對根吸收水和無機鹽有了新的認識。

2.3 教學環節3：無土栽培的植物的生長過程

教師提出問題：植株的地上部分是如何生長的？學生觀察“種子萌發和芽的發育”視頻，結合生活中“枝條包括葉、莖、芽”的常識，認識芽的結構與枝條的關系。

植株的生長包括地下部分和地上部分的生長。地下部分的生長主要是幼根的生長，在上一環節已經解決。地上部分的生長主要是枝條的生長。學生產生質疑：“（葉）芽中有無與組成枝條的葉、莖、芽相對應的結構？”引導閱讀教材，學習葉芽的結構與枝條的結構的對應關系，明確枝條是由芽發育成的。在學生觀察動畫“主枝和側枝的生長”后，教師進一步引導學生思考主枝、側枝與頂芽和側芽的關系。

在互動交流解決問題中，學生完成了從生活中已知到推測未知的思維發展過程，并明確了芽的結構與將來發育成的枝條的對應，構建了概念“枝條是由芽發育成的”。學生運用生活中的經驗推測未知事物的認知過程，并再次體會到結構與功能相適應的觀點，從而對植株的生長有了整體的認識，并理解了無土栽培植物的生長包括地下部分根系的生長和地上部分枝條的生長。

2.4 教學環節4：配置營養液的原因

教師提出問題：植株生長需要的營養物質來自哪里？學生分析“比較玉米幼苗在蒸餾水和土壤浸出液中的生長狀況”的探究實驗，思考無土栽培的植物從何處獲得無機鹽？

教師引導學生回顧已有知識，思考：構成植株的細胞的生長需要營養物質，如水、無機鹽和有機物等。綠葉可以通過光合作用制造有機物，根向下生長從土壤中吸收水，那么，無機鹽呢？學生分析探究實驗“比較玉米幼苗在蒸餾水和土壤浸出液中的生長狀況”，明確土壤中含有植株生長的多種無機鹽。同時，產生質疑：無土栽培的植物，沒有土壤，如何獲取無機鹽？教師引導交流討論，明確配置營養液的目的。

在互動交流解決問題中，學生分析探究實驗，科學探究能力得到訓練，基于證據解決問題的思維習慣和能力得到提升，并明確了“植物生長需要多種無機鹽”的概念。學生學習運用科學探究獲取生物學證據，解決實際問題。

至此，預設的三個問題得到解決，教學內容及目標也隨之完成，本課例所承載的核心素養得到落實。

3 教學反思

本課例根據選擇的無土栽培真實情境，運用生成性教學理念，通過師生、生生的互動交流，解決了預設的3個問題，完成了教學內容及目標。在解決預設問題的過程中，學生建構了關于植株生長的概念，發展了思維，體驗了感悟生成，生命觀念、科學思維、科學探究等核心素養也得到提升。

從教學過程看，本課例對于核心素養的培育，主要體現在環環相扣又層層遞進的3個方面：①合適的情境選擇；②恰當的問題預設；③互動交流的生成性教學過程。

核心素養的培育離不開情境，生物學教學中選擇的情境類型主要有科學史、與生物學相關的生產生活、生物學最新發展、學生身邊與生物學相關的等情境。選擇的情境要蘊含需要解決的問題或教學目標，如本課例根據教學目標選擇的STS中的“無土栽培”情境。

情境是為了引出問題，依托情境設計問題，用問題整合學習內容。因此，問題的創設是核心素養與教學內容融合的橋梁。而且生成性教學的開展也需要有問題的預設。本課例“教學環節1”中預設的3個問題，很好地推進了后面環節生成性教學的展開。

教學過程的展開是核心素養落地的關鍵。本課例貫徹了生成性教學的理念，按照學生的認知邏輯，通過教師的引導，師生、生生的互動交流，在預設問題的解決過程中，實現了學生的動態生成和思維的發展，本課例所承載的核心素養也隨之落地。

本課例也正是通過以上這三個方面對“植株的生長“一節的教學進行了改進、優化和提高：對情境的選擇、問題的預設和互動生成進行了改進；優化了學生的認知邏輯、概念建構；提高了學生思維的發展和核心素養。

可見，教學中選擇恰當的情境、創設合適的情境問題，用問題整合學習內容，引導學生在情境問題的解決中，推進科學思維的發展，促進科學探究能力的提升，是培育核心素養的重要且有效的途徑。

本研究主題下的課例實踐，需要注意之處：情境的選擇適宜與否、問題的預設精確與否、對生成性問題的捕捉及運用，都會對教學效果造成影響。對教學效果的把握，可以結合課堂觀察、同伴互助等進行。