基于生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)滲透PBL教學(xué)策略的教學(xué)設(shè)計
——以“能量之源—光和光合作用”為例

陳國娟 王任翔黃愛瓊 黎文妍

（廣西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 廣西桂林 541004）

1 前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)科技的迅猛發(fā)展和社會生活的深刻變化以及新時代社會主要矛盾的轉(zhuǎn)化，社會需要全面發(fā)展，綜合素質(zhì)高的創(chuàng)新性人才，而凝練了生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》（以下簡稱新課標(biāo)）的誕生也正是迎合這一趨勢。PBL全稱（Problem-Based Learning），稱為“基于問題的學(xué)習(xí)”，是國際范圍內(nèi)較流行的一種教學(xué)策略。將PBL作為在生物教學(xué)中的一種教學(xué)策略能激發(fā)學(xué)生的能動性和創(chuàng)新能力，是提高學(xué)生綜合素質(zhì)的有效手段。因此，在學(xué)科核心素養(yǎng)基礎(chǔ)上應(yīng)用PBL教學(xué)策略進(jìn)行教學(xué)設(shè)計具有重要的意義。

2 生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和PBL教學(xué)策略的關(guān)系

生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任四個方面，融合了原有的“三維目標(biāo)”（知識、能力以及情感態(tài)度和價值觀），學(xué)生通過學(xué)習(xí)生物學(xué)課程逐步發(fā)展形成的，在解決真實情境中的實際問題時表現(xiàn)出來的正確價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生知識、能力和情感，態(tài)度與價值觀的綜合表現(xiàn)。PBL教學(xué)策略是把學(xué)習(xí)的過程放置到復(fù)雜、有意義的真實問題情境中，通過學(xué)生之間相互討論、相互合作來解決該問題，最終培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)能力的教學(xué)策略。新課標(biāo)也提出了“教學(xué)過程重實踐”這一重大理念，關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的實踐經(jīng)歷，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程是主動參與、積極動手動腦的過程。PBL教學(xué)策略正是“教學(xué)過程重實踐”理論走向?qū)嵺`的途徑和措施。

生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)與PBL教學(xué)策略不謀而合，都是將學(xué)生置身在真實的問題情境中逐漸發(fā)展學(xué)生的能力。因此，以生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)作為理念指導(dǎo)，將PBL教學(xué)策略應(yīng)用到課堂中，不僅能豐富和發(fā)展中學(xué)生物教師的教學(xué)方式，還能培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)和促進(jìn)學(xué)生的終身發(fā)展。

3 應(yīng)用PBL教學(xué)策略的教學(xué)設(shè)計

PBL教學(xué)策略因其具有問題性、情境性、自主性、合作性和探究性而受到廣大教育者的重視，具體的組織環(huán)節(jié)為創(chuàng)設(shè)問題情境、確定問題分析問題、搜集資料建立學(xué)習(xí)路徑、解決問題和擴(kuò)展延伸。將以“能量之源——光與光合作用”一節(jié)內(nèi)容為例進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，從生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任四個方面制定教學(xué)目標(biāo)，通過教學(xué)環(huán)節(jié)中滲透PBL教學(xué)策略來促進(jìn)目標(biāo)的達(dá)成。

3.1 前端分析

3.1.1 教材分析

“能量之源——光與光合作用”為人教版高中生物《必修1·分子與細(xì)胞》第五章第四節(jié)中的學(xué)習(xí)內(nèi)容。教學(xué)內(nèi)容包括捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)以及光合作用的原理和應(yīng)用兩個部分。本節(jié)內(nèi)容在初中教材和高中教材中起著承上啟下的作用：一方面通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)可以進(jìn)一步了解葉綠體會被比作“養(yǎng)料制作空間”和“能量轉(zhuǎn)換站”的原因；另一方面也為選擇性必修課中的生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

3.1.2 學(xué)情分析

學(xué)生在學(xué)習(xí)該內(nèi)容之前在初中已經(jīng)學(xué)習(xí)過光合作用的有關(guān)知識，在前面學(xué)習(xí)到了葉綠體的亞顯微結(jié)構(gòu)及其功能和光合作用是合成ATP的重要途徑這些內(nèi)容。這節(jié)內(nèi)容較抽象，學(xué)生要在教師指導(dǎo)下，深入理解、注重比較并學(xué)會歸納知識要點，明確光反應(yīng)和暗反應(yīng)過程中物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)換的過程，以便從整體上認(rèn)識、理解和掌握光合作用全過程。

3.2 教學(xué)目標(biāo)

3.2.1 生命觀念角度

能用結(jié)構(gòu)和功能觀念說明葉綠體的結(jié)構(gòu)如何與其功能相適應(yīng)和光合作用的物質(zhì)與能量之間的轉(zhuǎn)換，能在給定的問題情境中，以生命觀念為指導(dǎo)，分析生命現(xiàn)象，探討光合作用的規(guī)律，設(shè)計解決問題的方案。

3.2.2 科學(xué)思維角度

能認(rèn)識到光合作用概念是基于科學(xué)事實歸納概括和演繹推理得到的，能用光合作用概念和科學(xué)思維方法解釋具體情境中的生命現(xiàn)象。

3.2.3 科學(xué)探究角度

能提出與光合作用相關(guān)的生物學(xué)問題，制定簡單的實驗方案，展開合作探究活動，交流結(jié)果和分析問題。

3.2.4 社會責(zé)任角度

能夠闡述農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上光合作用原理的應(yīng)用，認(rèn)識到生物科學(xué)的價值，關(guān)心科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會生活，形成保護(hù)環(huán)境意識，培養(yǎng)社會責(zé)任感，健全人生價值觀。

3.3 教學(xué)過程

3.3.1 創(chuàng)設(shè)問題情境

創(chuàng)設(shè)問題情境是PBL教學(xué)策略核心環(huán)節(jié)，提出的問題情境要是真實的、有意義的、具有可行性的。針對該內(nèi)容，教師設(shè)置問題情境：回顧光合作用過程，光合作用是綠色植物通過葉綠體利用光能，把二氧化碳和水和成為有機(jī)物、光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲存在有機(jī)物中，并釋放氧氣的過程。當(dāng)前，國際眾多國家（包括我國）面臨的一個重大問題就是糧食問題，還有不少國家和地區(qū)還未解決溫飽問題，所以糧食產(chǎn)量的提高是當(dāng)務(wù)之急。那么可以采取哪些措施來提高農(nóng)作物產(chǎn)量呢？

3.3.2 確定問題，分析問題

在這過程中，學(xué)生要先界定問題，確定問題的本質(zhì)之后對問題進(jìn)行深入分析。在創(chuàng)設(shè)糧食危機(jī)這一情境后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生確定問題和分析問題：提高糧食的產(chǎn)量實質(zhì)上指的是什么？綠色植物葉肉細(xì)胞中的葉綠體的結(jié)構(gòu)如何與功能相適應(yīng)的？有機(jī)物的增加除了與光合作用有關(guān)，還與什么機(jī)制有關(guān)？葉綠體進(jìn)行光合作用受到什么因素影響？學(xué)生在教師的引導(dǎo)下確定問題為：為了提高光合速率，有哪些措施？學(xué)生將對問題進(jìn)行深度剖析，尋找答案。

3.3.3 搜集資料，建議學(xué)習(xí)路徑

教師引導(dǎo)和組織學(xué)生在課外閱讀教材，在網(wǎng)上或圖書館搜集資料并進(jìn)行分類、整理和歸納相關(guān)知識，經(jīng)過小組討論，確定小組學(xué)習(xí)路徑，即擬定方案、實施方案和得出結(jié)論。期間，小組成員會對此進(jìn)行補充和完善，學(xué)生實驗方案可以確定為：制作葉片橫切片臨時裝片并觀察葉片結(jié)構(gòu)和葉綠體；葉綠體色素的提取和分離。在了解相關(guān)知識之后，學(xué)生自行設(shè)計“探究影響光合作用速率的主要環(huán)境因素”實驗，如對植物葉片打孔，真空抽取圓形葉片葉肉細(xì)胞內(nèi)的空氣，將葉片置于裝有水的燒杯中，通過控制環(huán)境中影響光合作用的因素，根據(jù)葉片上浮時間的長短來比較光合作用的強(qiáng)弱。各小組最終記錄結(jié)果并進(jìn)行結(jié)果分析，得出結(jié)論。

3.3.4 解決問題

實驗完成后，學(xué)生可課后對周邊農(nóng)作物種植情況進(jìn)行考察，特別是提高農(nóng)作物產(chǎn)量的途徑和方法，采取課內(nèi)和課外相結(jié)合的方法來解決問題。成果展示可設(shè)置為完成一篇提高農(nóng)作物產(chǎn)量的報告，報告中要涉及具體措施和實施這些措施的理由。完成的報告可進(jìn)行組內(nèi)、組間的比較學(xué)習(xí)。教師可引導(dǎo)學(xué)生對方案進(jìn)行修訂和完善，最后師生進(jìn)行總結(jié)，形成一個較合理的結(jié)論。

3.3.5 拓展延伸

在拓展延伸環(huán)節(jié)，可以由教師通過問題情境中產(chǎn)生的新問題或者新知識進(jìn)一步展開探究，也可以由教師針對學(xué)生的方案或者操作提出新的問題和懸念。在本節(jié)學(xué)習(xí)中，教師可以進(jìn)行光反應(yīng)和暗反應(yīng)區(qū)別和聯(lián)系的列表比較，也可以對光合作用創(chuàng)設(shè)概念圖，加強(qiáng)學(xué)生對知識的概括和掌握。

3.4 評價

評價方式為自評、互評和師評相結(jié)合，以形成性評價為主，終結(jié)性評價為輔，主要對學(xué)生的參與程度、思維能力、問題解決能力和合作能力等進(jìn)行評價，可采取作品展示、評價量表、教學(xué)測驗和概念圖等方式來評價學(xué)生。

4 結(jié)語

教學(xué)過程的每一步都是為了培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)而進(jìn)行，策略實施過程中學(xué)生能自主地進(jìn)行思考、學(xué)習(xí)、分析、創(chuàng)造與綜合。在收集資料的過程中，學(xué)生能掌握基礎(chǔ)生物學(xué)科學(xué)知識；方案設(shè)計過程中，能展現(xiàn)出分析與綜合、歸納與概括和創(chuàng)造性的科學(xué)思維；合作開展實驗?zāi)芴岣邔W(xué)生的團(tuán)隊合作能力和科學(xué)探究能力；調(diào)研和考察可以提高學(xué)生的社會參與度和社會責(zé)任感。這樣從而逐步實現(xiàn)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任四個方面的教學(xué)目標(biāo)。滲透PBL教學(xué)策略的教學(xué)設(shè)計對于教師來說，設(shè)計的過程促進(jìn)教師專業(yè)化發(fā)展，策略的實施能豐富生物課程的教學(xué)方式；對學(xué)生來說，能促進(jìn)科學(xué)知識的交互式傳遞，還能促進(jìn)學(xué)生思維能力和創(chuàng)新能力有效拔高，有效提升學(xué)生的綜合素質(zhì)，為學(xué)生的終身發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。