基于科學(xué)探究的高中生物學(xué)復(fù)習(xí)課的創(chuàng)新與實(shí)踐
——以“植物生命活動的調(diào)節(jié)”為例

陳美玲

(廣東華僑中學(xué) 廣東廣州 510080)

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》指出:實(shí)驗(yàn)教學(xué)是促成學(xué)生達(dá)成生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要支撐,學(xué)生學(xué)習(xí)的過程是主動參與的過程,教師應(yīng)該提供更多的機(jī)會讓學(xué)生親自參與和實(shí)踐,以此加深學(xué)生對生物學(xué)概念的理解,提升應(yīng)用知識的能力。

在實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)中,教師往往通過“講—記—練”的方式代替學(xué)生的動手操作,缺乏對學(xué)生的科學(xué)探究意識和創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。而智慧課堂打破了傳統(tǒng)的教學(xué)形式,突出“以學(xué)生為主體”,可使學(xué)生在輕松的課堂氛圍中大膽表達(dá)自己的想法。教師借助智慧平臺,可在課堂中及時(shí)檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,并根據(jù)檢測結(jié)果及時(shí)調(diào)整下一步教學(xué)安排。相較于傳統(tǒng)教學(xué)具有“評價(jià)反饋即時(shí)化、教學(xué)決策數(shù)據(jù)化、交流互動立體化等特征”,但目前在中學(xué)生物學(xué)教學(xué)中應(yīng)用仍有待普及。

教師可嘗試以“植物生命活動的調(diào)節(jié)”為載體,借助科大訊飛“暢言智慧課堂”平臺,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)專題的復(fù)習(xí)。通過精心創(chuàng)設(shè)探究性實(shí)驗(yàn)和真實(shí)情境下的問題,教師引導(dǎo)學(xué)生建立教材知識之間的聯(lián)系,領(lǐng)會并運(yùn)用教材相關(guān)實(shí)驗(yàn)的方法和技能,進(jìn)而在新情境的問題解決中做到得心應(yīng)手。此外,教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)歸納出“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路類題型”的解題技巧和科學(xué)思維方法,重構(gòu)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)課的教學(xué)策略:以“實(shí)驗(yàn)—情境—問題驅(qū)動—模型構(gòu)建”教學(xué)主線,幫助學(xué)生構(gòu)建“獲取信息—轉(zhuǎn)化模型—應(yīng)用模型”的能力體系。通過上述環(huán)節(jié),以期幫助學(xué)生梳理和總結(jié)探究性實(shí)驗(yàn)的相關(guān)要點(diǎn)及實(shí)驗(yàn)思路題的解題策略和答題模型,進(jìn)而提升學(xué)生科學(xué)探究和歸納總結(jié)的能力,發(fā)展創(chuàng)新思維,以此落實(shí)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

1 教學(xué)策略

本節(jié)課基于智慧課堂的教學(xué)模式,將電子白板、平板電腦與智慧課堂系統(tǒng)等與課堂教學(xué)深度融合,為學(xué)生展現(xiàn)了創(chuàng)新型知識呈現(xiàn)方式,增強(qiáng)了師生之間、生生之間的互動。教師借助大數(shù)據(jù)分析并監(jiān)測學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,評估教學(xué)活動質(zhì)量,通過暢言智慧課堂教師的屏幕廣播讓學(xué)生們在自己的平板也能看到當(dāng)前教師展示的各個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,為學(xué)生展現(xiàn)了創(chuàng)新的知識呈現(xiàn)方式。同時(shí),教師采用小組互助學(xué)習(xí)模式,小組合作展開探究—小組展示實(shí)驗(yàn)成果—組間互評完善—師生共同評價(jià)與補(bǔ)充—去粗取精構(gòu)建模型的方式,以此重構(gòu)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)專題的復(fù)習(xí)教學(xué)策略(圖1),使學(xué)生在自主探究中學(xué)習(xí)知識,在討論實(shí)踐中提升能力,在歸納總結(jié)中反思深化,進(jìn)而提升學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。

2 教學(xué)過程

2.1 依托教材,展開探究

課前教師為生物實(shí)驗(yàn)興趣小組同學(xué)準(zhǔn)備了富貴竹、大蒜、薄荷三種植物以及NAA、2,4-D、IBA 三種生長素類似物,由興趣小組的同學(xué)分組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)“探究生長素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度”。教師拍攝實(shí)驗(yàn)過程中標(biāo)志性的畫面,為課堂上展示做準(zhǔn)備。學(xué)生根據(jù)知識儲備,通過小組討論,自主設(shè)計(jì)了“探究2,4-D 促進(jìn)大蒜生根的最適溶度”“探究NAA 促進(jìn)富貴竹生根的最適溶度”“探究IBA 促進(jìn)薄荷生根的最適溶度”三組實(shí)驗(yàn)。

設(shè)計(jì)意圖:受到課時(shí)安排和課堂時(shí)間的限制,教師選用課余時(shí)間組織生物興趣小組同學(xué)開展教材相關(guān)實(shí)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生重組教材內(nèi)容,進(jìn)而營造真實(shí)的學(xué)習(xí)情境,不僅提升學(xué)生的創(chuàng)新意識以及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力,還培養(yǎng)了同學(xué)們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度,更有效提升學(xué)生科學(xué)思維和科學(xué)探究的能力。

2.2 創(chuàng)設(shè)情境,結(jié)果分享

首先以學(xué)生實(shí)驗(yàn)剪影導(dǎo)入本節(jié)復(fù)習(xí)課,來引起學(xué)生復(fù)習(xí)本節(jié)課的興趣。接著教師展示該小組實(shí)驗(yàn)操作中不夠完善的實(shí)驗(yàn)圖片,引導(dǎo)學(xué)生展開小組討論、組間互評。同時(shí)根據(jù)課堂上生成性問題,再讓負(fù)責(zé)該小組實(shí)驗(yàn)的同學(xué)分享他們是如何改進(jìn)自己的實(shí)驗(yàn)方案來攻克上面實(shí)驗(yàn)遇到的困難,借此復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的四大原則以及如何控制實(shí)驗(yàn)變量的相關(guān)要點(diǎn)知識。

設(shè)計(jì)意圖:本環(huán)節(jié)合理利用教材資源,以真實(shí)情境導(dǎo)入,有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性,使得班級的課堂學(xué)習(xí)氛圍變得更加生動活潑。教師在訓(xùn)練學(xué)生應(yīng)用批判性思維解決問題的過程中,使學(xué)生感悟到科學(xué)的邏輯性和嚴(yán)謹(jǐn)性,既帶給學(xué)生自信,又激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,逐步發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維。同時(shí)讓學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)知識來自實(shí)驗(yàn)實(shí)踐,激發(fā)學(xué)生動手操作實(shí)驗(yàn)的熱情,促使學(xué)生在思維碰撞中提高實(shí)驗(yàn)分析和設(shè)計(jì)能力,進(jìn)一步提升了生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力。

2.3 小組討論,分析評價(jià)

接著,教師讓興趣小組同學(xué)分享本小組在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的具體過程,包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)結(jié)論以及本小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)遇到的困難和收獲。同時(shí)教師抓住時(shí)機(jī)加以引導(dǎo),其他同學(xué)加以補(bǔ)充和完善,實(shí)現(xiàn)課堂中預(yù)設(shè)和生成的有機(jī)結(jié)合,以此加深學(xué)生對科學(xué)探究過程和實(shí)驗(yàn)方法步驟的理解程度,鞏固并規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作步驟的書寫。

設(shè)計(jì)意圖:教師為學(xué)生提供分享實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的機(jī)會,學(xué)生能夠洞察同伴的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)漏洞,并邏輯清晰地闡述自己的想法和方案,自主完成知識的梳理和總結(jié),最終從整體上構(gòu)建實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的知識體系。各小組在展示和互評的過程中相互質(zhì)疑、討論、修正和完善,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力和表達(dá)交流能力。

2.4 大浪淘金,歸納提升

當(dāng)學(xué)生把注意力轉(zhuǎn)移到復(fù)習(xí)焦點(diǎn)后,教師以“探究NAA 促進(jìn)富貴竹生根的最適溶度”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為素材,讓同學(xué)們嘗試改寫成實(shí)驗(yàn)思路,以此進(jìn)行變式訓(xùn)練。學(xué)生通過簡單的改編題訓(xùn)練,形成遷移頓悟,進(jìn)而建立實(shí)驗(yàn)思路答題的條件反射。教師進(jìn)而引導(dǎo)同學(xué)們歸納出實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)思路書寫的主要區(qū)別(圖2),進(jìn)而引出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路的題型訓(xùn)練。

圖2 實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)思路主要區(qū)別

設(shè)計(jì)意圖:學(xué)生通過將自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟,改寫成實(shí)驗(yàn)思路,能夠更好的建立知識之間的前后聯(lián)系。教師引導(dǎo)學(xué)生從眾多紛繁復(fù)雜的基礎(chǔ)知識和規(guī)律中迅速歸納總結(jié)思維方法,雖為簡單的習(xí)題鞏固,但激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高了學(xué)生歸納與概括的能力,為之后的深度學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ),本環(huán)節(jié)既是課堂反饋的評價(jià),又是課堂教學(xué)的延伸。

2.5 觸類旁通,構(gòu)建模型

教師通過暢言智慧課堂教師Pad 中的“課堂互動—分組作答”發(fā)起檢測,可展示一道與植物激素相關(guān)的實(shí)驗(yàn)思路設(shè)計(jì)題,以此檢測學(xué)生對前面復(fù)習(xí)內(nèi)容的掌握情況。小組討論后,學(xué)生通過Pad 上傳答案,教師投屏展示作答情況,組織學(xué)生圍繞實(shí)驗(yàn)性質(zhì)(驗(yàn)證性或探究性)、實(shí)驗(yàn)變量、實(shí)驗(yàn)對象(實(shí)驗(yàn)材料)和如何選擇合理的對照方法開展小組討論,提高復(fù)習(xí)的針對性和效率。接著邀請學(xué)生代表在他的Pad 上標(biāo)示出該小組討論的相關(guān)要點(diǎn),教師加以引導(dǎo),借助簡明的關(guān)鍵詞和關(guān)系加以連接,將深蘊(yùn)的思維過程可視化。學(xué)生逐漸掌握了解答此類題型的思考角度和方向,將題干關(guān)鍵信息轉(zhuǎn)化成如圖3所示的答題模型。最后,引導(dǎo)學(xué)生歸納概括提煉出該道題的實(shí)驗(yàn)思路。

圖3 實(shí)驗(yàn)思路答題框架

設(shè)計(jì)意圖:教師借助智慧課堂及時(shí)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能,實(shí)現(xiàn)了知識掌握情況的當(dāng)堂反饋,根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果查缺補(bǔ)漏,提高了教學(xué)的質(zhì)量與效率。教師通過幫助學(xué)生從宏觀上理清知識點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系與層級關(guān)系,使學(xué)生答題思路條理清晰,進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生從整體上構(gòu)建實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路的解題模型,更好地完善學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu),加深其對知識的理解,激發(fā)了學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)欲望。

2.6 運(yùn)用模型,反饋學(xué)情

為了準(zhǔn)確檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,教師可借助暢言智慧課堂教師Pad 中的“課堂互動—分組作答”功能,節(jié)選2019年高考全國Ⅰ卷第29 題實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路部分進(jìn)行檢測。各小組借鑒上題實(shí)驗(yàn)思路解題的結(jié)構(gòu)化模型進(jìn)行重組性遷移,通過Pad 提交小組答案,教師根據(jù)學(xué)生作答情況,挑選典型案例投屏到學(xué)生的平板電腦上,組織學(xué)生進(jìn)行互評。教師繼續(xù)加以引導(dǎo),通過問題點(diǎn)撥引導(dǎo)同學(xué)們將題干信息與實(shí)驗(yàn)思路、答題模型遷移關(guān)聯(lián),突出解題要素。同學(xué)們借助實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路的解題模型轉(zhuǎn)化成如圖4所示的結(jié)構(gòu)化思維框架,學(xué)生再根據(jù)條理清晰而有層次的思路框架完成本道實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路題型的作答。

圖4 2019年全國Ⅰ卷第29 題實(shí)驗(yàn)思路答題框架

設(shè)計(jì)意圖:高考真題具有重要的教學(xué)導(dǎo)向作用,針對變量多、情境復(fù)雜的題型,結(jié)構(gòu)化思維的訓(xùn)練尤其必要,可以幫助學(xué)生準(zhǔn)確快速遷移并答題,將復(fù)雜的問題條理化、層次化,形成針對性強(qiáng)的作答主線,使答題事半功倍。學(xué)生通過運(yùn)用模型,親歷知識的形成過程,培養(yǎng)學(xué)生遷移應(yīng)用、分析問題、解決問題的能力。同時(shí)在評價(jià)中關(guān)注學(xué)生的發(fā)展需求,幫助學(xué)生改善學(xué)習(xí)方法,樹立信心,逐步發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維,有效落實(shí)生物學(xué)核心素養(yǎng)。

2.7 去粗取精,技巧小結(jié)

教師及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生從兩道有層次的實(shí)驗(yàn)思路設(shè)計(jì)題中找出蘊(yùn)含的共同考點(diǎn)和本質(zhì),提煉出“精華”,把思維方法轉(zhuǎn)變成做題技巧,引導(dǎo)學(xué)生自主小結(jié)與歸納出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路的解題模型(圖5)。

圖5 實(shí)驗(yàn)思路規(guī)范敘寫的模式圖

設(shè)計(jì)意圖:模型構(gòu)建等實(shí)踐活動有助于學(xué)生從整體上提煉做題技巧,從而有利于學(xué)生形成完整的知識鏈,不斷提升學(xué)生對實(shí)驗(yàn)思路設(shè)計(jì)題型的理解深度,進(jìn)而在深度學(xué)習(xí)中培養(yǎng)學(xué)生的高階思維,達(dá)到提升學(xué)生關(guān)鍵能力的目的,最終促成學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。學(xué)生自主構(gòu)建的解題模型在腦海中會停留更久,可以更好地幫助學(xué)生從大量的信息中提取到有用信息,應(yīng)對高考不同場景、條件等的題目時(shí)能事半功倍。

3 教學(xué)反思

本節(jié)復(fù)習(xí)課以真實(shí)情境下的實(shí)驗(yàn)探究活動出發(fā),借助教材實(shí)驗(yàn)作為有效的“載體”,讓學(xué)生親自進(jìn)行實(shí)驗(yàn),領(lǐng)悟科學(xué)知識源自實(shí)驗(yàn)實(shí)踐,以小組合作學(xué)習(xí)來解決實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中遇到的問題,不僅培養(yǎng)了學(xué)生動手實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)探究的能力,同時(shí)學(xué)生在思維碰撞中提高了實(shí)驗(yàn)分析和設(shè)計(jì)能力,進(jìn)一步提高了學(xué)生科學(xué)探究的意志品質(zhì)。在科學(xué)思維培養(yǎng)方面,整堂課采用問題驅(qū)動式教學(xué),以問題為主線,教師通過搭建互助學(xué)習(xí)平臺,引導(dǎo)學(xué)生表達(dá)自己的想法和評價(jià)他人的作答成果,以培養(yǎng)學(xué)生合作交流和運(yùn)用所學(xué)知識解決問題的能力,進(jìn)而促進(jìn)高階思維的發(fā)展。借助科大訊飛“暢言智慧課堂”信息化教學(xué)平臺,使得學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果和作答情況能夠及時(shí)的共享和展示,為培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和團(tuán)隊(duì)合作能力提供條件,提高了教學(xué)的質(zhì)量與效率,很好展現(xiàn)了教學(xué)與信息技術(shù)的深度融合。通過模型構(gòu)建等實(shí)踐活動,助力學(xué)生快速準(zhǔn)確遷移并答題,培養(yǎng)其結(jié)構(gòu)化解題的思維。但是,由于受時(shí)間和空間的限制,僅讓部分實(shí)驗(yàn)興趣小組的學(xué)生進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),在今后的實(shí)驗(yàn)探究中,應(yīng)力求讓更多的學(xué)生參與進(jìn)來,以培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力。且由于本節(jié)課容量相對較大,學(xué)生交流活動較多,本課例在實(shí)施過程中,為了保持情境的連續(xù)性,進(jìn)行了內(nèi)容的取舍,設(shè)計(jì)的高考真題鞏固環(huán)節(jié)略顯匆忙,以后可依據(jù)學(xué)生情況酌情調(diào)整。