“求真”生物學(xué)教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)的原則和實(shí)施策略

“求真”生物學(xué)教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)的原則和實(shí)施策略摘

要

本文基于生物學(xué)的課程性質(zhì)和發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的要求，提出了“求真”生物學(xué)教學(xué)的概念和情境創(chuàng)設(shè)的原則，并從呈現(xiàn)生物學(xué)原型和生物學(xué)現(xiàn)象，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知過程和真實(shí)運(yùn)用兩個(gè)方面，闡述了情境創(chuàng)設(shè)的具體策略。關(guān)鍵詞

求真生物學(xué)教學(xué)

情境創(chuàng)設(shè)

原則和策略生物學(xué)是自然科學(xué)中的一門基礎(chǔ)學(xué)科，是研究生命現(xiàn)象和生命活動(dòng)規(guī)律的科學(xué)?！扒笳妗鄙飳W(xué)教學(xué)是指引導(dǎo)學(xué)生通過認(rèn)識(shí)生物學(xué)原型或分析生物學(xué)現(xiàn)象，認(rèn)知生物學(xué)原型特征與把握生命活動(dòng)規(guī)律的教學(xué)。其主要特征是：有生物學(xué)原型或生物學(xué)現(xiàn)象的介入，有學(xué)生學(xué)習(xí)的高投入，有扎實(shí)的認(rèn)知過程，有真實(shí)的運(yùn)用與反思。生物學(xué)課程要求學(xué)生主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)，在親歷提出問題、獲取信息、尋找證據(jù)、檢驗(yàn)假設(shè)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律等過程中習(xí)得生物學(xué)知識(shí)，養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣，形成積極的科學(xué)態(tài)度，發(fā)展終身學(xué)習(xí)及創(chuàng)新實(shí)踐能力。有效的教學(xué)情境，能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，點(diǎn)燃學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生形成良好的求知心理，主動(dòng)參與對(duì)知識(shí)的探索和發(fā)現(xiàn)過程，體驗(yàn)學(xué)習(xí)的樂趣。而如何進(jìn)行情境創(chuàng)設(shè)，促進(jìn)學(xué)生真學(xué)、愛學(xué)、會(huì)學(xué)，提升學(xué)生生物學(xué)關(guān)鍵能力，發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)，則是我們應(yīng)該深入探討的問題。1

“求真”生物學(xué)教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)的原則1.1

真實(shí)合理原則

新課標(biāo)倡導(dǎo)在真實(shí)情境下，利用真實(shí)材料，通過真實(shí)的任務(wù)，引發(fā)學(xué)生真實(shí)的思考。新課標(biāo)提出要充分的占有資源、整合資源、優(yōu)化資源，將教學(xué)資源和教材內(nèi)容轉(zhuǎn)化為具體的教學(xué)活動(dòng)，給與更多的機(jī)會(huì)讓學(xué)生們有多種感官的認(rèn)知體驗(yàn)，通過多種形式的動(dòng)手動(dòng)腦活動(dòng)，使學(xué)生在課堂上保持學(xué)習(xí)興奮狀態(tài)。如新型肺炎病毒的檢測與防疫、糖尿病的原理與治療、生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)狀與保護(hù)等，都是我們現(xiàn)實(shí)生活中發(fā)生的實(shí)例。只要合理的加以利用，既可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的認(rèn)知，也可以培養(yǎng)學(xué)生的健康意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感。1.2

趣味性原則“興趣是最好的老師。”生物學(xué)因其與日常生活密切相關(guān)，操作性和參與性強(qiáng)，更容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，釋放學(xué)生的潛能，變學(xué)生的被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。例如：提供相關(guān)的圖文信息資料、數(shù)據(jù)，或呈現(xiàn)生物的標(biāo)本、模型、生活環(huán)境的圖片和影像資料，聯(lián)系學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)歷等。美國教育家杜威指出：“教育即生活、即生長、即經(jīng)驗(yàn)改造?！睂W(xué)生的經(jīng)驗(yàn)雖然有限，但當(dāng)他們想盡辦法去探討自己感興趣的問題時(shí)，會(huì)像科學(xué)家那樣積極思考、樂于探究。教師需要做的就是給學(xué)生創(chuàng)設(shè)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)趣味情境，搭建學(xué)生認(rèn)知階梯或探究平臺(tái)，激活和拓展學(xué)生思維、發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力。1.3

簡便有效原則教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)應(yīng)當(dāng)簡便易操作，應(yīng)當(dāng)指向教學(xué)核心內(nèi)容或核心問題，以提高教學(xué)效率和教學(xué)效果。情境材料的選擇和設(shè)置，應(yīng)有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握，有利于推動(dòng)教學(xué)的進(jìn)程，有利于提高知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系和知識(shí)框架的建立。同時(shí)，情境創(chuàng)設(shè)中的操作要盡量簡單易行，材料要方便易得，要符合中學(xué)生身心發(fā)展的規(guī)律和能力水平，符合本地區(qū)、本學(xué)校的實(shí)際情況。如內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的測定，相對(duì)于直接抽取血液，我們可以用豬肝勻漿、馬鈴薯勻漿或稀釋的蛋清液等來模擬體液在調(diào)節(jié)pH變化中的作用，并繪制圖表、分析數(shù)據(jù)，這樣操作更加容易，而且比較安全。需要注意的是，情境創(chuàng)設(shè)應(yīng)為達(dá)成教學(xué)目標(biāo)服務(wù)，是促進(jìn)學(xué)生構(gòu)建知識(shí)體系的輔助手段，不能只圖熱鬧而忽略教學(xué)內(nèi)容本質(zhì)和學(xué)科特質(zhì)。2

“求真”生物學(xué)教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)的實(shí)施策略2.1

呈現(xiàn)生物學(xué)原型和生物學(xué)現(xiàn)象的情境創(chuàng)設(shè)策略“求真”生物學(xué)教學(xué)傾向于為學(xué)生呈現(xiàn)“真實(shí)的生物學(xué)世界”，通過生物學(xué)原型和生物學(xué)現(xiàn)象的介入，實(shí)現(xiàn)生物學(xué)內(nèi)容與生活、生產(chǎn)、自然的關(guān)聯(lián)。2.1.1

利用媒體資源形成一條主線，前后呼應(yīng)信息技術(shù)的快速發(fā)展為生物學(xué)課堂提供了諸如圖片、視頻、模擬實(shí)驗(yàn)等豐富多樣的教學(xué)資源。同時(shí)，通過網(wǎng)絡(luò)搜索，我們也可以查詢到更多、更新的生物科學(xué)資料和信息。充分利用“互聯(lián)網(wǎng)+”為代表的教育技術(shù)開展學(xué)習(xí)活動(dòng)，在激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提升注意力，開拓學(xué)生視野等方面，具有良好的效果和優(yōu)勢。例如：在“細(xì)胞增殖”一節(jié)中，我們可以先讓學(xué)生觀看“樹木生長”的小視頻，在植物從一株幼苗長成一顆參天大樹的過程中，感受生命的美麗和成長的力量。同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考：多細(xì)胞生物體的增大，主要是因?yàn)榧?xì)胞體積變大，還是因?yàn)榧?xì)胞數(shù)目的增多？進(jìn)而引出課題。在掌握了有絲分裂的過程后，可以動(dòng)畫的形式，讓學(xué)生總結(jié)出細(xì)胞周期的概念。最后，再播放人的受精卵分裂發(fā)育到成熟個(gè)體的視頻，使學(xué)生了解生命從一個(gè)細(xì)胞開始，到不斷的長大，需要很多次的分裂，克服很多困難，每一個(gè)生命活動(dòng)，都需要很多的細(xì)胞共同合作完成。教師借此進(jìn)行思想升華，培養(yǎng)學(xué)生敬畏生命，珍愛生命的學(xué)科素養(yǎng)，并與前面的內(nèi)容相呼應(yīng)。再如：“糖類和脂質(zhì)的種類和功能”一節(jié)，可以一位虛擬的小胖同學(xué)為主線，從他的飲食習(xí)慣出發(fā)，進(jìn)行發(fā)胖原因分析，然后探討他如果患糖尿病該如何鑒定和治療，最后給他提出一些合理膳食和鍛煉的建議。通過食物圖片、尿糖鑒定實(shí)驗(yàn)、糖尿病科普視頻等媒體資源的聯(lián)系，從多種感官刺激學(xué)生關(guān)注自身健康。2.1.2

利用模型資源對(duì)比原型特征，加深記憶模型的作用是按照人們的研究目的，再現(xiàn)研究對(duì)象的核心內(nèi)容，便于人們檢驗(yàn)、論證和認(rèn)識(shí)原型。建立準(zhǔn)確鮮明的生物模型，可以使許多微觀、復(fù)雜、抽象的問題變得更直觀、具體、形象，其本身既是一種重要的教學(xué)過程與內(nèi)容，也是一種常見的教學(xué)手段。在中學(xué)階段，既要在有限的課堂教學(xué)時(shí)間內(nèi)使學(xué)生掌握知識(shí)點(diǎn)，又要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、促進(jìn)學(xué)科思維，在模型的選擇上就要盡量貼近生活，將模型構(gòu)建與學(xué)生已有的知識(shí)體系和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)聯(lián)系起來。因此，制作模型的材料應(yīng)簡單易尋，制作的過程也應(yīng)相對(duì)容易，便于學(xué)生操作和展示交流，制成的模型最好能夠反復(fù)使用，便于攜帶和長期保存。比如，利用泡沫塑料、彩色卡紙、橡皮泥、毛線等，制作的細(xì)胞結(jié)構(gòu)模型、DNA分子結(jié)構(gòu)模型、有絲分裂模型等。在制作過程中，還應(yīng)注意模型與原型的對(duì)比，如染色體的數(shù)目、各種細(xì)胞器的比例和位置、DNA結(jié)構(gòu)中堿基配對(duì)的方式……要盡量體現(xiàn)出原型的特征。通過構(gòu)建模型，可以使學(xué)生在掌握生物學(xué)基本概念、原理、規(guī)律的同時(shí)，提升學(xué)科思維和建模能力。2.1.3

利用實(shí)驗(yàn)資源呈現(xiàn)生物現(xiàn)象，多元?jiǎng)?chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)是生物學(xué)課程的特點(diǎn)，也是生物學(xué)教學(xué)的基本形式之一，是促成學(xué)生達(dá)成生物學(xué)科核心素養(yǎng)的重要支撐。生物學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展歷程就是一系列觀察實(shí)驗(yàn)與發(fā)現(xiàn)探究的歷程。生物教學(xué)不應(yīng)只是教師個(gè)人的講解和演示，也應(yīng)是師生交流、互動(dòng)和共同發(fā)展的過程。以探究為特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)始終處于生物學(xué)鮮活的情境中，處于真實(shí)的生物學(xué)現(xiàn)象中，能充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣與探究欲望，能增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)探究、科學(xué)思維的動(dòng)力。新課標(biāo)提出：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)該多樣化?？梢愿鶕?jù)教材內(nèi)容采用比較規(guī)范的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，也可以設(shè)計(jì)低成本、低消耗、低污染的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，還可以利用多種技術(shù)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)和虛擬實(shí)驗(yàn)。若教材推薦的實(shí)驗(yàn)不易完成，或需要進(jìn)一步深入探究，可在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)材料等方面根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。如“細(xì)胞增殖”一節(jié)中，測定細(xì)胞的表面積與體積的關(guān)系實(shí)驗(yàn)。用瓊脂塊模擬細(xì)胞，利用酚酞遇堿性溶液變紅的原理，引導(dǎo)學(xué)生觀察不同大小的瓊脂塊上NaOH溶液的擴(kuò)散深度，分析細(xì)胞趨向于小的原因。這一實(shí)驗(yàn)耗時(shí)較長，對(duì)操作要求較高，學(xué)生測量的數(shù)據(jù)往往不夠準(zhǔn)確，而且NaOH溶液具有一定的腐蝕性，存在安全隱患。所以，一般課堂的處理辦法是教師進(jìn)行演示或觀看視頻。我們可以將此實(shí)驗(yàn)分解成兩部分，一是測量，二是觀察。針對(duì)切割瓊脂塊不夠標(biāo)準(zhǔn)的問題，可事先準(zhǔn)備好4cm、2cm、1cm的正方體模具，讓學(xué)生使用模具直接在大瓊脂塊上切割后進(jìn)行計(jì)算，簡單又節(jié)省時(shí)間。而觀察溶液的擴(kuò)散深度，可將不同大小的涼粉浸泡在紅墨水中，讓學(xué)生自己動(dòng)手切割觀察切面，既安全又貼近生活，大大提高了學(xué)生的參與感。而在提取和分離葉綠體中的光合色素實(shí)驗(yàn)中，可同時(shí)采摘多種不同植物的葉片，分小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比，觀察色素含量的異同。還可選取在不同季節(jié)獲取的葉片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析色素含量的變化。2.2

促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知過程和真實(shí)運(yùn)用的情境創(chuàng)設(shè)策略“求真”生物學(xué)教學(xué)以扎實(shí)的教學(xué)實(shí)施為關(guān)鍵，注重以學(xué)生為主體，為學(xué)生提供多種學(xué)習(xí)材料，通過自主、合作、探究等學(xué)習(xí)方式理解與體悟生物學(xué)概念、原理、規(guī)律等，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。2.2.1

優(yōu)選圖文資料結(jié)合教學(xué)內(nèi)容層層深入信息獲取能力是中學(xué)生必須具備的核心素養(yǎng)之一，讓學(xué)生沿著科學(xué)家的腳步去自主探索生命科學(xué)知識(shí)，比直接告知答案，更符合科學(xué)發(fā)展的規(guī)律，也有利于學(xué)科思維的培養(yǎng)?，F(xiàn)代社會(huì)中，書籍、報(bào)刊、微信、QQ及各種搜索引擎，傳統(tǒng)媒體和新興媒體提供了大量的信息，尤其是與生物學(xué)相關(guān)的新技術(shù)、新發(fā)現(xiàn)層出不窮，生物科學(xué)史的發(fā)展，科學(xué)家們的貢獻(xiàn)，都可以通過圖文資料的形式提供給學(xué)生。教師應(yīng)合理篩選，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)充，層層深入，促使他們更全面的了解生物學(xué)科本質(zhì)，建立生物學(xué)觀念。還是“細(xì)胞增殖”一節(jié)，課前，可以先提供一些放射性同位素的介紹和科學(xué)家發(fā)現(xiàn)細(xì)胞周期的史料，讓學(xué)生們了解放射性同位素標(biāo)記法，并明確細(xì)胞增殖具有一定的周期性。在講解有絲分裂過程時(shí)，可提供染色體和紡錘體的結(jié)構(gòu)圖，染色體、DNA和染色單體的計(jì)數(shù)方法圖表，使學(xué)生明確染色體和染色質(zhì)的關(guān)系，著絲點(diǎn)和染色體的關(guān)系，學(xué)會(huì)觀察和計(jì)數(shù)染色體?？勺寣W(xué)生們繪制表格，總結(jié)有絲分裂各時(shí)期的變化。最后，在掌握了正常的細(xì)胞增殖內(nèi)容后，還可以給學(xué)生們介紹一下無限增殖和不再增殖的細(xì)胞，便于學(xué)生對(duì)本節(jié)內(nèi)容構(gòu)成一個(gè)完整的知識(shí)體系。2.2.2

構(gòu)建多種模型促進(jìn)重難點(diǎn)認(rèn)知中學(xué)課堂常見的模型有紙筆模型、實(shí)物模型、人體模型等，但往往只局限于運(yùn)用其中的某一種類型，形式比較單一孤立。如果能變換模型展示的方式，多點(diǎn)連線，讓學(xué)生的思維始終處于活躍狀態(tài)，將更有利于其對(duì)核心概念和重難點(diǎn)知識(shí)的掌握。比如在“細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能”教學(xué)中，先利用紙筆模型進(jìn)行貼圖，讓學(xué)生了解動(dòng)植物細(xì)胞的亞顯微結(jié)構(gòu)和區(qū)別；再提供材料，小組合作制作細(xì)胞器，交流其特點(diǎn)和功能；然后，以教室作為一個(gè)細(xì)胞，各小組同學(xué)代表不同的細(xì)胞器（核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等），墻壁和門作為細(xì)胞膜，小紙條代表多肽鏈，共同模擬蛋白質(zhì)的加工、運(yùn)輸和分泌過程。在學(xué)生依次傳遞的過程中紙團(tuán)越來越大，最后被扔出門外，進(jìn)而體會(huì)生物膜系統(tǒng)內(nèi)各種細(xì)胞器的分工合作。再比如“蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能”教學(xué)，教師可先以自己的身體類比氨基酸的結(jié)構(gòu)，兩只手臂分別代表氨基和羧基，中間的軀干表示碳原子，頭部是R基，人臉不同則R基種類不同。再請幾位學(xué)生手拉手模擬氨基酸的連接，理解脫水縮合。然后以小組為單位制作肽鏈模型，讓學(xué)生隨機(jī)抓取若干不同顏色和形狀的小紙片粘貼在紙條上，交流展示會(huì)發(fā)現(xiàn)，每組制作的肽鏈都不相同，再讓他們將手中的肽鏈任意盤曲折疊，又會(huì)形成不同的形狀，深入體會(huì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的原因。2.2.3

在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)中生成和反思

生物科學(xué)的發(fā)展就是科學(xué)家們通過一個(gè)個(gè)實(shí)驗(yàn)去發(fā)現(xiàn)、證明的過程。生物課學(xué)習(xí)需要我們像科學(xué)家一樣去思考，總結(jié)成功的經(jīng)驗(yàn)，分析前人的不足，在實(shí)驗(yàn)設(shè)置的逐級(jí)深入推動(dòng)下，理解學(xué)科知識(shí)的本質(zhì)。如“探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式”實(shí)驗(yàn)，可通過看實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、做實(shí)驗(yàn)、反思實(shí)驗(yàn)的過程，使學(xué)生在連貫的探究體驗(yàn)情境下，自主構(gòu)建核心概念，發(fā)展學(xué)科思維。首先播放視頻，讓學(xué)生觀察放入酵母菌、葡萄糖溶液的醫(yī)用玻璃瓶中，在有氧和無氧條件下，插上注射器后活塞的移動(dòng)情況。學(xué)生提出質(zhì)疑：在不同條件下產(chǎn)生氣體的量是否相同？什么條件下會(huì)產(chǎn)生酒精？接著，教師引導(dǎo)學(xué)生嘗試作出假設(shè)，討論實(shí)驗(yàn)變量，歸納實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，提供實(shí)驗(yàn)試劑和創(chuàng)新材料（H2O2溶液、石蠟油、注射器、輸液管等），讓學(xué)生自主選擇并進(jìn)行裝置的連接和實(shí)驗(yàn)。最后，展示交流，進(jìn)行師生共評(píng)、生生互評(píng)，以表格的形式分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，包括澄清石灰水是否變渾濁、溴麝香草酚藍(lán)溶液和酸性重鉻酸鉀溶液的顏色變化，進(jìn)一步得出結(jié)論，總結(jié)細(xì)胞呼吸的概念。需要注意的是，在這種動(dòng)態(tài)生成的教學(xué)中，學(xué)生產(chǎn)生的錯(cuò)誤是重要的教學(xué)資源，只要合理的加以利用，將有效的加深思維深度，展現(xiàn)課堂智慧。如本實(shí)驗(yàn)中，有學(xué)生匯報(bào)酒精檢測結(jié)果，在有氧和無氧條件都呈灰綠色，教師可引導(dǎo)學(xué)生分析原因：（1）可能因通氣不充分，導(dǎo)致檢測有氧呼吸的實(shí)驗(yàn)瓶中有部分酵母菌進(jìn)行了無氧呼吸，產(chǎn)生酒精。（2）葡萄糖或其他食品添加劑，也可能會(huì)使重鉻酸鉀溶液變色。并可進(jìn)一步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行改進(jìn)和深入探究。2.2.4

跨學(xué)科知識(shí)的融合和運(yùn)用生物學(xué)與數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、地理等多門學(xué)科，在思想方法、基本原理、研究內(nèi)容等方面都是相互滲透、共同發(fā)展的，與人文社會(huì)學(xué)科也是相互影響、相互促進(jìn)的?？鐚W(xué)科知識(shí)的融合和運(yùn)用，有利于學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解和科學(xué)概念的形成，也有利于學(xué)生形成正確的世界觀，明確社會(huì)責(zé)任。例如：在講解光合作用時(shí)展示新能源汽車和新型電燈圖片，未來可利用植物的光合作用轉(zhuǎn)換成電能。在學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)時(shí)展示一些旅行的照片，分析草原、湖泊、海洋等不同生態(tài)系統(tǒng)的特征。在“DNA分子的結(jié)構(gòu)”教學(xué)中，可結(jié)合英文live、lived、devi