基于真實問題情境的任務驅動式教學實踐

摘" 要：《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》明確提出要培養學生在真實情境中解決實際問題的素養要求。本文結合具體的教學內容和實際學情，從課程目標定位、任務細化分解、學生質疑討論、活動評價反饋等方面進行驅動式任務的教學設計和教學實踐活動，旨在培養學生的生物學學科核心素養，提高課堂教學效益。

關鍵詞：真實問題情境；核心素養；任務驅動；實驗教學

文章編號：1003-7586（2024）12-0018-04" 中圖分類號：G633.91" 文獻標識碼：B

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）提出要培養學生面對真實情境、問題、任務時靈活運用所學知識去應對的能力要求。教師需要將生物學學科核心素養滲透在課堂教學中，幫助學生在真實情境下解決問題，從而提升學生的學科核心素養和學科能力。［1］教師需要結合具體的學情和課時目標，合理設計驅動任務，及時引導學生合作交流、適時地運用評價反饋，從而引導學生在真實問題情境中自主發現問題、尋找證據、檢驗假設、發現規律。

教師通過翔實的教學設計與課堂處理，既能幫助學生深刻理解理論知識，又能在任務活動中發展學生的科學思維、科學探究等生物學學科核心素養，從而實現培養創新型人才的目標。本文以人教版普通高中教科書《生物學·選擇性必修3·生物技術與工程》（以下簡稱“教材”）第1章第2節第2部分“探究·實踐”欄目中“土壤中分解尿素的細菌的分離與計數”實驗教學為例，從目標確定、任務分解、問題驅動、合作交流、評價反思等方面進行實驗教學的設計和實施，以期在真實問題情境下尋求提高課堂教學質量及有效發展學生核心素養的最佳路徑和對策。

1" ""教學內容分析及設計思路

“土壤中分解尿素的細菌的分離與計數”作為一節以探究性實踐活動為主的實驗教學內容，教材中的實驗內容包括“提出問題”“基礎知識”“實驗設計”“操作提示”“結果分析與評價”“進一步探究”幾個部分。在學生掌握平板劃線法、稀釋涂布平板法、分離和純化微生物等實驗操作的基礎上，筆者嘗試結合學校物聯網農場中學生培育的作品創設真實問題情境，以解決實際問題為切入口，合理地設計活動任務，并通過小組合作討論、交流，完成探究實踐活動。由于微生物培養周期長，此部分教學內容采用課內和課外相結合的教學組織方式，共有兩個教學課時，課時之間應留有兩天左右的間隔，以便學生進行微生物的培養與觀察。其中，第一課時，學生在實驗室里完成實驗探究活動；第二課時，學生以小組為單位，展示本小組的實驗結果，并與其他小組進行交流、評價與總結。本節課的設計思路如圖1所示。

2" "確定教學目標，分解學習任務

《課程標準》中對該實驗教學的要求是“概述平板劃線法和稀釋涂布平板法是實驗室中進行微生物分離和純化的常用方法”以及“概述稀釋涂布平板法和顯微鏡計數法是測定微生物數量的常用方法”。筆者結合實際學情，對《課程標準》的要求進行細化分解，確定本節教學的課時教學目標及相應的驅動任務（見表2）。

3" "教學過程

3.1" 創設問題情境，引入新課教學

教師播放視頻材料：我校高一某班學生在學校物聯網農場中發現本班種植的油菜花（B樣地）與隔壁班（A樣地）相比長勢較弱，詢問管理員后得知，油菜花長勢較弱是缺氮所致，然而兩塊樣地施加的尿素量是一致的。

教師提供資料并提出問題：尿素不能直接被農作物吸收，需要土壤中的細菌將尿素分解為氨之后才能被農作物利用，針對A樣地比B樣地長勢好的情況，能否提出科學性假設？學生討論后回答：兩塊樣地土壤中尿素細菌的數量存在差異。教師在學生討論后提出主要任務：學生以小組為單位，設計實驗方案并進行實驗探究，通過分析實驗結果找出原因，解決B樣地長勢較弱的問題。

設計意圖： 教師以實際問題為切入點，激發學生的探究欲望，調動學生學習的積極性，有助于培養學生的科學探究和獨立思考能力，從而更好地實現生物學學科的育人功能。

3.2" 梳理實驗設計，作品交流討論

學生以小組為單位，設計“土壤中分解尿素的細菌的分離與計數”實驗方案，并在課堂上進行展示。 教師根據學生提交的設計方案發現各小組基本上能從土壤取樣、制備培養基、樣品稀釋與取樣涂布、微生物培養和細菌計數等方面進行實驗設計。為了進一步幫助學生鞏固基礎知識，提高其實驗探究能力，保證后續的實驗任務順利完成，教師結合部分學生的設計方案，提出如下問題串：①制備以尿素為唯一氮源的選擇培養基的目的是什么？②需要選用哪幾個稀釋倍數的稀釋液進行平板涂布？如何確定稀釋倍數？③是否需要設置對照實驗？如果需要，應該如何設置？④同一稀釋梯度下，至少要涂布幾個平板？⑤不同種類微生物的培養溫度和培養時間是否相同？⑥菌落的觀察指標有哪些？統計菌落數目時，應選取什么記錄作為結果？⑦稀釋涂布平板法計數時需要注意什么？

學生以小組為單位，針對問題串進行組內、組間交流，最終形成如下實驗流程（見圖2）。

設計意圖：教師利用任務情境中的實際問題設計問題串，促使學生閱讀教材、查閱資料。學生在組內、組間合作討論，修改實驗方案，加深對實驗中具體步驟或環節的理解。

3.3" 開展實驗探究活動

學生以小組為單位，將土樣稀釋至相應倍數，分別取0.1 mL的土壤稀釋液涂布在培養基上（見表2）。

設計意圖：教材中對于實驗的操作部分沒有具體詳細的操作步驟說明，筆者對這部分進行了重新設計，并結合活動中的任務進行細化分解，以此保證學生順利完成實驗探究任務。同時本實驗均在超凈工作臺內進行，從而讓學生進一步認識和理解無菌操作對微生物培養的重要性，同時在操作中培養學生的實驗操作技能和團隊合作精神。

3.4" 實驗分析與學習評價

在學生觀察實驗結果時，教師可引導學生回答下列問題串：①未接種的培養基是否能長出菌落？說明了什么？②菌落數目與稀釋倍數有何關系？③將各稀釋度下牛肉膏蛋白胨培養基菌落數目與選擇培養基菌落數目進行比較，可以得出什么結論？

學生根據實驗結果，得出如下結論：①未接種的培養基沒有長出菌落，說明以尿素為唯一氮源的選擇培養基和牛肉膏蛋白胨培養基沒有被雜菌污染；②土壤溶液稀釋倍數越大，培養基上長出菌落數目越少，且牛肉膏蛋白胨培養基上的菌落數目遠多于選擇培養基上的菌落數目；③選擇培養基具有選擇作用，能夠初步篩選得到尿素細菌。

在學生分析結果后，教師引導其再次觀察長出菌落的培養基，并對比培養基上的菌落情況與剛才的結果是否相吻合。學生通過對組內與組間的實驗結果進行觀察，發現部分培養基上長出的菌落不符合預期，經分析是操作不規范導致的，學生由此進一步認識到規范操作對實驗結果的影響。

教師向學生展示經過統計的A、B兩塊樣地不同稀釋倍數下的土壤稀釋液長出的菌落數目，引導學生計算A、B兩塊樣地每克土壤中的尿素細菌數目。學生經過計算發現A樣地每克土壤中的尿素細菌數目（單位：個）比B樣地多，與假設相符（見表3）。

學生通過分析實驗結果，提出應增加B樣地尿素細菌的數量，教師由此引出微生物菌肥，并通過播放視頻介紹其作用，培養學生運用所學知識解決實際問題的能力，拓展學生的視野。

設計意圖：學生通過自主完成實驗、觀察實驗結果并對其進行分析，得出相關結論，充分調動學習的積極性和主動性。學生根據實驗結論解決課前問題，充分感受所學知識在生活實踐中的應用價值。

3.5" 尿素細菌的進一步鑒定

教師提問：篩選得到的菌落一定是分解尿素的細菌嗎？學生根據觀察到的結果回答，不一定是分解尿素的細菌，需要進一步鑒定。

學生根據收集的資料，經小組討論后得出：在以尿素為唯一氮源的培養基中加入酚紅指示劑，細菌合成的脲酶將尿素分解為氨，氨會使培養基的堿性增強。因此可以通過檢測培養基的pH變化來判斷是否發生了該化學反應，進而判斷該菌是否為尿素細菌。

教師進一步追問：引起培養基pH變化的細菌是否一定為尿素細菌？學生由所學知識聯想到，部分微生物可以利用其他微生物的代謝物生長繁殖，因此引起培養基pH變化的細菌不一定是尿素細菌，還需進一步鑒定。對于感興趣的學生，教師鼓勵其查閱資料、探究并設計實驗來鑒定分離的菌株是否為尿素細菌。

設計意圖：學生通過觀察到的實驗現象，運用所學知識解決當前遇到的問題。學生對于分離得到的細菌是否為尿素細菌，不應僅局限于教師所提供的資料，還應進一步思考并聯系所學知識，培養嚴謹求實、勇于質疑的科學態度，拓展科學思維。

4" "結束語

本節課的教學實踐圍繞“土壤中分解尿素的細菌的分離與計數”這一探究活動展開，教師通過物聯網農場油菜花長勢優劣的實際案例，把問題分解成若干子任務。學生在教師引導和任務驅動下，積極參與到問題討論和實驗探究活動中，發現問題、分析問題、設計方案，進而解釋高一某班的油菜花長勢問題。本節課的教學設計合理、教學結構完整且全程實施小組合作學習，探究活動成效顯著。本節課的實驗操作均在超凈工作臺中進行，學生能夠體驗無菌操作對微生物培養的重要性，培養了其實驗操作能力和團隊合作精神。

教師在教學中應以《課程標準》為指導，讓學生在體驗活動中促進知識的有效生成、加深規律的深刻理解、實現素養的高效提升。教師也要在課堂教學實踐中不斷探索，從堅持課標主導、設計任務驅動、關注學生活動、準確評價反饋等環節中尋找提高課堂教學效果、發展學生核心素養的最佳實施路徑。

參考文獻

［1］李秀.基于真實問題情境下的生物高考復習策略——以“生物的變異”為例［J］.中學生物學，2021，37（2）：10-12.