創新教學組織形式，優化“探究·實踐”教學實施路徑

摘 要：“探究·實踐”既是人教版普通高中教科書生物學教材中的重要欄目版塊，也是新課程學習方式從“探究學習”走向“學科實踐”轉型的重要載體。目前生物學課堂中“探究·實踐”活動的有效實施還存在困難與問題。本文通過創新教學組織形式，優化全流程“探究·實踐”活動的課堂實施等方法，可以有效突破“探究·實踐”教學的實踐難題。

關鍵詞：探究學習；學科實踐；實踐創新

文章編號：1003-7586（2024）06-0020-03 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

“探究·實踐”既是人教版普通高中教科書生物學教材中的重要欄目版塊，也是《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》中“教學過程重實踐”理念的重要體現之一。“探究·實踐”活動是科學探究與科學實踐的整合，是從“探究學習”走向“源于實踐、通過實踐、為了實踐的學科探究”的過程。^［1］在課堂教學中組織設計并實施好“探究·實踐”活動，對改進學生的學習方式，不斷深化并落實生物學學科核心素養具有重要的現實意義。

1 “探究·實踐”教學實施的困難與問題

“探究·實踐”是高中生物學教學活動的主要形式之一，是充分體現生物學學科特質的重要板塊。然而目前高中生物學的“探究·實踐”教學中還存在一些困難與問題。

（1）實踐教學簡單化。“探究·實踐”的活動時間一般都比較長，課堂中實施全流程存在困難。課堂講實驗、背實驗，只做操作性實驗而不做探究性實驗，或只做探究性實驗的部分環節、沒有完整的過程體驗，或以播放錄像代替實踐操作等，都導致教學實踐活動的缺失成了常態。

（2）課程資源不豐富。部分抽象的重難點知識沒有與相應的學科實踐活動結合，無法實現針對核心課程內容的實驗與實踐教學全覆蓋的目標。

（3）平臺建設滯后性。部分學校的實驗設備及相關材料的配備不夠齊全，從而使“探究·實踐”活動無法正常開展，難以實現地方的智力資源、科研資源、自然資源向課程資源的轉化和集聚。

（4）探究活動程式化。刻意追求活動形式的多樣化而脫離學科知識的學習過程與方法，缺乏“學科味道”，或課堂中存在“明知故問”“為活動而活動”“為探究而探究”“概念教學一概探究”等程式化的被動學習，導致無法幫助學生在學習過程中實現知識的內化和應用。

由于諸多因素的綜合影響，現實的教學實施中“探究·實踐”教學活動陷入了低效教學的境地，依然存在認識與觀念、策略與方法等方面的困境。因此，研究創新“探究·實踐”教學組織形式，對整體改革課堂形式，破解學科教學難題，打造以科學探究和實踐教學為主線的教學體系尤為重要。

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》中第1章第2節和第2章第1節中的“探究·實踐”部分：“酵母菌的純培養”和“菊花的組織培養”的教學為例，從“教”和“學”兩方面探討如何創新教學組織形式，從而解決上述教學難題。

2 創新“教”的組織結構，優化全流程“探究·實踐”課堂實施

“酵母菌的提純培養”一節的“探究·實踐”內容包括制備培養基、接種、分離酵母菌和培養酵母菌三個學生實踐活動階段。通常教師會組織學生完成接種和分離酵母菌，但培養酵母菌實驗只觀察結果，不進行統一的結果分析，失去了一次極佳的糾錯和研討機會。此外，本實踐活動中配制培養基、滅菌、倒平板、接種等操作的時間不易控制，特別是在倒平板后等待凝固的10 min時間內，教師需要科學規劃并安排教學內容。

在教學展示中，教師首先從“教”入手，采用單獨操作與小組活動、課下實踐與課上活動、理論分析和實踐操作相結合的方式，通過糾錯教學法，創新教學組織形式，成功解決上述客觀原因導致的教學實施難題，盡可能讓每一個學生親自動手實踐并完成該活動的全過程。教學環節設計如下。

課前學生分組，每組在小組長的帶領下靈活利用課間自由活動時間完成培養基的配制和滅菌步驟，由小組長教會每一個組員，確保人人動手。

課上教師播放“滅菌和倒平板”的操作錄像，布置思考題：無菌操作的關鍵是什么？哪些操作能夠避免雜菌污染？讓學生帶入問題觀看，組織學生討論，總結正確的操作步驟。

學生練習倒平板操作，教師巡視、指導并抓拍學生操作實況，尤其記錄出錯的操作。之后播放學生操作實況錄像或照片，讓學生互相找錯、糾錯。由于情境真實，學生的參與熱情都比較高，在幫助別人糾錯的同時，也看到自身的不足。

教師播放“平板劃線操作”的實驗視頻，演示并講解操作要領，再播放往屆或其他班級的錯誤操作錄像或圖片，讓學生找錯、糾錯。

教師組織學生接種和分離酵母菌（此時平板基本凝固）。教師在巡視指導中拍攝學生操作實況和出錯操作，留作后續班級的教學素材。

學生分組討論重要的操作原理，例如：為什么需要將試管口通過火焰？平板冷凝后為什么要倒置？第一次劃線前、第二次劃線前及劃線操作結束都需要灼燒接種環，每次灼燒的目的有何不同？在灼燒接種環后為什么要冷卻后再進行劃線？在做第二次以及其后的劃線操作時為什么總是從上一次劃線末端開始劃線？

實驗結果分析與評價：恒溫培養1～2天后，教師將實驗未成功的培養基帶到教室讓學生觀察，讓學生分析原因。學生通過觀察結果，反思自己的實驗操作，分析不同的失敗原因，可以設計實驗進一步驗證，從而強化自身對無菌技術的理解，培養細微的觀察能力和良好的科研態度。^［2］

3 變革“學”的探究方式，強化“探究·實踐”活動的學科實踐性

以“菊花的組織培養”一節為例，本節“探究·實踐”部分的操作程序相對固化，部分有條件的學校在教學中往往把教學重點放在操作步驟的規范化，從而忽視了操作本身的知識內涵和概念的生成，導致知識、實踐、素養之間發生了剝離，進而凸顯出探究活動程式化的問題。探究性學習缺乏知行合一的融合推進策略，沒有清晰的發展目標、明確的進階表現和精致的問題驅動，導致知識很難內化為能力素養。

北京師范大學學科教育團隊從順應學科的認識活動和問題解決活動所必需的、穩定的心理機制出發，構建了基于A學習理解（A1辨識記憶、A2概括關聯、A3說明論證）、B應用實踐（B1分析解釋、B2推論預測、B3簡單設計）、C遷移創新（C1復雜推理、C2系統探究、C3創新思維）的3×3從知識到能力和素養的轉化模型。這些能力表現既是在各學科探究實踐中構建知識、形成認識的認知過程，也代表了學科實踐活動所發展的學科關鍵能力水平，體現了學科探究與學科實踐的內涵實質。^［3］這種學習實踐的情境變換策略，是在學生學習的知識內在性與生成性構建中實施的教學組織形式的創新。

3.1 學習理解：以明確的學科實踐目標指引“探究·實踐”活動

教師通過明確的學科實踐認知目標和層進式認知進階表現，指引整個“探究·實踐”學習活動的開展，使學生的學習活動回到學科內容，讓探究學習與學科內容緊密結合，使課程內容呈現為學科知識與實踐的有機結合，在專業化的實踐活動中實現對核心知識的教學理解。

本案例內容的教學目標如下。

（1）通過模型構建和分析植物體的生長發育過程，掌握植物組織培養的原理和流程。

（2）通過體驗外植體接種的操作實踐，闡明無菌操作的具體步驟和重要性。

（3）在分析培養基成分和馴化移栽的過程中，理解植物細胞在營養方式等方面的變化。

（4）基于實驗數據，對如何提高鐵皮石斛工廠的化生產效率提出合理建議和設想。

“探究·實踐”的實施目標中，學生是探究活動的主體，教師的作用是根據目標設計教學活動，以具體任務引導并鼓勵學生尋找證據。在實踐中發展認識，聚焦于實踐情境中的認知、思維與行動，開展學習理解、應用實踐和遷移創新，把學生的注意力引向探究的過程而非結果，重在培養學生的科學探究與創新能力。

學習活動一：學習植物組織培養技術的應用價值、理論基礎、基本流程。

教師創設情境，提供資源，為教學環節設計層進式問題，并通過任務驅動開展學習探究。例如，“什么是細胞的全能性？為什么生物生長發育過程不會表現出全能性，而是分化成各種組織和器官？如何才能使植物的組織細胞表現出全能性？什么是脫分化與再分化？愈傷組織的細胞有哪些特點？如何控制植物組織培養各階段的培養條件？”等。

3.2 應用實踐：以具體的學科實踐任務推進“探究·實踐”活動

在目標的指引下制定具體的學科實踐任務，推進“探究·實踐”活動。學生通過動手實踐操作，體會無菌操作的基本要領和細胞工程的日常研究。在實踐中理解離體植物組織在一定條件下能夠被誘導成愈傷組織并重新分化，形成完整植株的過程。教師對實驗結果的分析評價能夠讓學生掌握正確的數據記錄、科學的處理與分析方法。學生對實踐中出現的問題進行進一步探討，開展自主探究活動，從而在學習理解的基礎上應用實踐與遷移創新。

學習活動二：菊花外植體接種。

教師針對外植體消毒和接種中的若干操作步驟，同樣需要設計問題，引領學生思考每一步操作蘊含的生物學原理，例如“該實驗成功的關鍵步驟是什么？如何區分消毒與滅菌？為什么接種外植體時形態學上端必須朝上？接種后如何控制培養條件？”等。

學習活動三：菊花試管苗的馴化移栽。

教師需要事先準備好試管苗，實踐過程中同樣需設計應用型問題，幫助學生理解與應用知識，例如“為什么在大田移栽前要進行揀苗？為什么要把組培苗根部的培養基清洗干凈？為什么用樹皮作為基質來穩固試管苗？”等。

3.3 遷移創新：以真實的學科實踐問題拓展“探究·實踐”活動

學科知識只有經過學習理解、應用實踐和遷移創新，才能實現向學科素養的轉變。遷移創新是面對新的復雜情境進行的知識遷移和系統探究的過程，學生在自主探究中開展創新思維，解決新的問題，最終形成新的認識。

學習活動四：提高鐵皮石斛生產效率初探。

教師引導學生進行概念重構，重新認識并概括增殖系數、出愈率、污染率、生芽率、生根率、成活率等重要概念。學生通過對概念的重構與再認識，體會到無菌操作的重要性，認識植物激素的用量對細胞脫分化與再分化的影響。

4 討論

教師通過推進學習理解—應用實踐—遷移創新的層進式整合，引導學生明晰概念之間的聯系，構建概念網絡，通過分析解釋論證，形成創新思維，實現概念學習的功能化與結構化。

創新教學組織形式，改正固化路徑的程式化探究，使“探究·實踐”活動超越了簡單的“探究學習”而走向“學科實踐”。教師以探究活動為載體，能夠引導學生在探究體驗中實現對核心知識的理解，在解決問題的實踐中實現知識的遷移與應用，形成新的認識，實現知識創造，即從實踐走向認識，從體驗走向創造，這也是“探究·實踐”教學的真正意義。

參考文獻

［1］ 崔允漷.學科實踐：學科育人方式變革的新方向”［J］.人民教育，2022（9）：31-32.

［2］ 陳廷華.以糾錯為主線的“微生物實驗室培養”的實驗教學建議［J］.生物學教學，2011（1）：18-19.

［3］ 王磊.學科能力構成及其表現研究：基于學習理解、應用實踐與遷移創新導向的多維整合模型［J］.教育研究，2016（9）：83-92＋125.