“PBL教學模式”在高中生物實驗中的教學實踐研究

摘 要：PBL教學模式在高中生物實驗教學中的作用十分明顯.本文基于PBL教學模式的特點，設計PBL教學模式的流程，包括PBL問題的創設、PBL問題分析和問題解決、展示結果與成果匯總以及總結與評價四個環節.同時，本文以實驗“土壤微生物的分解作用”為例，闡述如何利用PBL策略開展高中生物實驗教學.本案例表明，PBL教學多采用小組合作學習的方式，激發學生的探究欲望，提高學生的問題意識，發展學生的高階思維，最終提高學生的分析和解決問題的能力.

關鍵詞：PBL教學法；高中生物實驗教學；微生物的分解作用

中圖分類號：G632

文獻標識碼：A

文章編號：1008-0333（2024）24-0139-03

收稿日期：2024-05-25

作者簡介：曹艷（1986—），女，研究生，中學一級教師，從事高中生物教學研究.

基金項目：廈門市集美區教育科學“十四五”規劃2022年度課題“基于學科核心素養的大單元教學設計在高三生物復習課的實踐研究”（課題立項編號：22164）.

PBL教學策略是基于真實情景的問題，以學習者為中心的教學方式，強調在真實問題情景中，學生通過自主合作探究，分析和解決問題^［1］.學生在實踐過程中，掌握生命現象背后的原理，完成相應的生物學概念的學習，學生的自主創新、辯證思維及合作探究能力得到充分地鍛煉，其高階思維不斷被激發，最終實現對知識的再建構和思維遷移^［2］.

1 PBL教學模式

PBL教學模式在高中生物實驗教學中的作用十分明顯^［3］.根據PBL教學模式的特點，設計教學流程如下：（1）PBL問題的創設；（2）PBL問題分析和問題解決；（3）展示結果與成果匯總；（4）總結與評價.基于上述分析，本文以選擇性必修二實驗“探究土壤微生物的分解作用”為例，嘗試將PBL模式運用到高中生物實驗教學中，以此發展學生的科學探究能力，培養學生學科核心素養.本實驗教學模式如圖1所示.

2 PBL教學組織與實施

2.1 PBL問題的創設

教師設計的項目應包含一系列具有復雜性和真實性的問題，并盡量讓學生參與議定^［4］.PBL教學中首先要設置好問題，問題應該源于真實情境，并能激發學生探究的興趣.教師引導學生觀察現實生活，啟發學生提出問題.問題的選擇需圍繞學科核心素養的教學目標而提出；選擇的問題要緊扣學生核心素養發展的關鍵點設問；要有一定的難度，學生需要在自主思考的基礎上，通過小組活動的方式加以討論解決；要有一定的啟發性，讓學生的科學思維和探究能力得以充分發展；要有一定的層次性，應在“最近發展區”設問，為學生的思維發展搭建扶梯，各個問題之間也應具有一定的層次性；要有一定的深度，能引起學生辯證、深入地思考問題本質，在建立概念，形成觀念的同時，發展科學探究能力，提升社會責任意識.此外，問題的創設應貼合學生實際生活，激發學生探究的興趣，接近并略高于學生現有知識水平，還要創設“接地氣”的問題情境，把問題與情境有機結合在一起，貫穿始終.這樣形成的一系列問題具有邏輯傳遞關系，具有引導、啟發思考的作用，在解決問題的過程中建構概念、形成觀念，更好地為思維和科學探究能力的發展服務.

例如，在“土壤微生物的分解作用”的實驗教學中，教師可以創設以下問題情境：調查發現學校“沙地泥”“生物園”和池塘邊的枯枝落葉的量是不一樣的，學生實地考察完確實如此.通過調查，極大地提高學生探究的欲望，想要弄清楚生命現象的本質，這就調動了學生解決問題的內驅力.通過任務驅動，教師嘗試引導學生分析可能原因.由于枯枝落葉的分解與土壤中的微生物有關，枯枝落葉的剩余量不同應該與不同類型土壤微生物對枯枝落葉不同的分解作用有關.因此學生提出本實驗探究課題：探究不同類型土壤微生物對淀粉的分解作用.

2.2 PBL問題分析和問題解決

教師的引導在PBL問題分析和問題解決中至關重要.教師既要給學生盡可能大的學習空間，又要主導學習的方向和基本進程.在學生分析問題和解決問題的過程中，教師要做到以下幾點：一是要引導學生多角度思考問題并不斷完善實驗方案；二是要巧妙地為學生提供支架，盡量幫助學生逐步分析不斷往前走，讓學生逐步找到解決問題的方法；三是幫助學生完成對難點的突破，指導學生理清實驗方案的設計思路，不斷促進學生高階思維發展，提升學生的創新能力.

例如，在設計課題“探究不同類型土壤微生物對淀粉的分解作用”的實驗方案的過程中，首先要引導學生思考：本實驗要設計幾組實驗？自變量是什么？觀測指標是什么？實驗方案設計過程有哪些影響因素？如何確定這些因素對實驗結果不會產生影響？其次，學生通過分析這些問題，進一步完善實驗方案；最后，學生通過小組討論、自主學習、查找資料等方式，積極開展小組合作，最終確定實驗方案.在設計并完善方案的過程中，教師應當鼓勵學生積極思考，并適當地在學生遇到困難時進行引導，教師和學生共同討論、分析方案的合理性和可行性.

2.3 展示結果，成果匯總

各個學習小組進行實驗操作前首先要思考實驗過程中的注意事項.實驗過程中，如果學生遇到問題，教師盡可能引導學生經過思考后逐步嘗試解決問題.小組成員及時對實驗現象和數據進行記錄.教師要全程關注了解每組實驗的進展情況.實驗結束后，各個學習小組應當盡快整理實驗結果，并由小組代表進行匯報，這不僅鍛煉學生的邏輯思維，同時還可以提升學生的語言表達能力.最后，學生通過結果分析得出相應結論.在解決實驗問題的過程中，各小組的學生之間相互分享，并交流實驗過程的心得體會.

在本課題進行實驗的過程中，學生以小組為單位，利用課外時間，開展拓展實驗.根據各組實驗中磚紅色沉淀的顏色深淺或產生量得出實驗結果，發現相對于其他土壤類型，池塘邊泥土中淀粉剩余量最少，產生較多的還原性糖，含最多的微生物.而沙地泥試管中的產生的還原性糖最少，微生物相對較少.實驗結果見表1.學生通過完成課題，分析得到學校“沙地泥”“生物園”與池塘邊的枯枝落葉的量是不一樣的原因.但也有學生在完成實驗過程中提出問題，分析改變不同類型土壤的處理時間后的結果.因此，學生將第一次實驗剩下的樣液繼續培養10天，然后測定各檢測樣液中還原糖的剩余量.實驗結果見表2.

2.4 總結與評價

各個學習小組匯報結束后，教師需要對本實驗課背后的科學知識進行總結，幫助學生對課題內容產生更深刻的理解.問題的解決并不意味著學習的結束，教師要很好地利用學生在問題解決過程中得到的結果、結論，幫助學生提煉形成相關概念，進而發展形成生命觀念，乃至形成科學大概念.教師要引導學生去觀察現實生活中相關的生命現象或社會性議題，利用概念、觀念去解釋相關現象，或設計具體問題的解決方案，發展學生的社會責任.

在本課題的研究中，學生對第二個實驗方案的預期結果與實際結果不吻合，說明學生并沒有真正掌握微生物是如何分解和利用糖類.通過查找資料和小組討論發現，原來微生物是利用淀粉酶將淀粉水解成葡萄糖，然后進行呼吸作用分解葡萄糖獲得能量以維持生命活動.“沙地泥”“生物園”與池塘邊泥土在前7天，微生物將淀粉分解成還原性糖，在后面10天微生物主要進行還原性糖的氧化分解，而蒸餾水組暴露在空氣中17天，會被空氣中微生物污染水質，從而開始分解淀粉，所以產生較多的還原性糖.

部分學生在完成本課題之后，產生新的疑問，如不同類型土壤微生物對淀粉的不同的分解作用，是否與不同類型土壤樣品中微生物的數量有關？學生繼續對實驗組和對照組的樣品中的微生物數量進行統計，對新的課題進行探究.

3 結束語

本文論述了以發展核心素養為目的，在高中生物實驗教學中實施PBL教學的重要性.以“土壤微生物的分解作用”為例，介紹PBL教學法在高中生物實驗教學中的應用.正確運用PBL策略有助于形成生命觀念，發展科學探究能力.PBL的教學策略可以極大地激發學生進行科學探究的積極性，逐步形成自主學習以及分析解決問題的能力.此外，PBL教學多采用小組合作學習的方式，學生分工合作承擔不同的學習任務，大家可以相互學習、釋疑解惑、求同存異，因此該教學模式可以提升學生利用生物學知識解決現實生活問題的能力.

參考文獻：

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

［2］ 張越．新高考背景下高效開展高中生物實驗教學的策略［J］．課程教育研究，2019（51）：176.

［3］ 李德生.淺談PBL教學模式下的高中生物實驗教學策略［J］.學周刊，2020（09）：25-26.

［4］ 裴婕，陳世媛，余春梅.PBL教學法在高中生物教學中的應用：以“基因工程”為例［J］.西部素質教育，2020（07）：179-182.

［責任編輯：季春陽］