生物學探究性實驗導(dǎo)學案的設(shè)計與教學實施

孫 琦 徐忠東 徐傳義 孫 嫻

(1 安徽省肥西中學 肥西 231200； 2 合肥師范學院生命科學學院 合肥 230601； 3 安徽省合肥市第一中學 合肥 230000)

當前探究性實驗設(shè)計的教學仍以傳統(tǒng)的講授方式為主，不利于學生科學探究能力的培養(yǎng)。導(dǎo)學案倡導(dǎo)自主學習，若與探究性實驗有機結(jié)合，可將探究性實驗的學習主動權(quán)還給學生，而高度匹配探究性實驗、高質(zhì)量的導(dǎo)學案將讓探究性實驗教學事半功倍。

1 生物學核心素養(yǎng)視角下探究性實驗導(dǎo)學案的編寫要素

通過查閱相關(guān)的文獻資料發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)學案的要素一般包括： 學習目標、基礎(chǔ)知識、習題練習、反思札記等。以生物學學科核心素養(yǎng)為指導(dǎo)，聯(lián)系探究性實驗本身的特點，探究性實驗設(shè)計的導(dǎo)學案還應(yīng)包含“問題導(dǎo)航”和“資源鏈接”。前者的設(shè)置緣于探究性實驗的未知性和創(chuàng)新性，目的在于引導(dǎo)學生主動參與遞進式思考；后者的設(shè)置緣于導(dǎo)學案“導(dǎo)”與“學”的兩大基本功能，目的在于提高學生的自主學習能力。因此，筆者將生物學核心素養(yǎng)視角下探究性實驗導(dǎo)學案的編寫總結(jié)為以下6個要素： 學習目標、問題導(dǎo)航、基礎(chǔ)自查、資源鏈接、進階練習、問題札記。

2 導(dǎo)學案編寫和使用過程

下面以實驗“探究植物細胞的失水和吸水”為例，分析導(dǎo)學案的編寫和使用過程(?電子資源)。

2.1 編前分析 在編寫前要根據(jù)教材分析和學情分析，確定編寫意圖和思路。

2.1.1 教材分析 “探究植物細胞的吸水和失水”是人教版高中生物學教材必修1《分子與細胞》第4章“物質(zhì)的輸入和輸出”第1節(jié)“物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗钡?課時的內(nèi)容。本實驗是高中生物學的第一個探究實驗，旨在倡導(dǎo)探究性學習和自主性學習，引導(dǎo)學生熟悉探究過程、發(fā)展學生探究思維，從而為完成后面各章節(jié)的探究活動打下基礎(chǔ)。本節(jié)探究性實驗的教學應(yīng)注重引導(dǎo)學生學會如何從生活現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題、提出有價值的問題、如何分析問題、作出合理的假設(shè)、設(shè)計實驗、實施實驗、分析結(jié)果和得出結(jié)論，這將有助于學生掌握水分子跨膜運輸?shù)脑?，為下一?jié)課學習其他物質(zhì)的跨膜運輸?shù)於ɑA(chǔ)。

2.1.2 學情分析 由于學生初中階段接觸實驗的機會很少，加上高一剛?cè)雽W不久，學生已初步掌握了顯微鏡的使用方法，但還不夠熟練。第一次探究性實驗學生可能不會提出問題和作出合理的假設(shè)，設(shè)計實驗方面如材料的選擇、試劑的選擇、實驗步驟和記錄表格的設(shè)計等也需要老師的指導(dǎo)，但學生對實驗課有著濃厚的學習興趣和動手愿望。于是筆者在充分準備好視頻資源和導(dǎo)學案的前提下，利用問題導(dǎo)航啟發(fā)引導(dǎo)學生自主學習，以滿足學生的好奇心和動手的愿望。

2.1.3 編寫思路 以任務(wù)驅(qū)動式問題啟發(fā)學生。從教師的角度說，“任務(wù)驅(qū)動”是實施探究式教學的一種教學方法。教師通過設(shè)置一個個任務(wù)單元，同時把教學內(nèi)容巧妙地隱含在各個任務(wù)單元中。學生在不斷完成一個個任務(wù)的過程中習得知識、鍛煉能力、養(yǎng)成自主學習的習慣。從學習者的角度說，“任務(wù)驅(qū)動”又是一種學習方法，適用于學習操作類的知識和技能，幫助學生學會如何去發(fā)現(xiàn)、思考和解決問題。

2.2 編寫過程 分別從導(dǎo)學案的6個要素來說明：

2.2.1 學習目標 依據(jù)課標，結(jié)合編前分析，設(shè)置適合本校學生的學習目標，這是指導(dǎo)課堂實施的關(guān)鍵。本節(jié)學習目標設(shè)置如表1。

表1 “探究植物細胞的失水和吸水”學習目標

2.2.2 問題導(dǎo)航 設(shè)置合理的情境，是形成學科思維和核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。問題導(dǎo)航，一方面用于課前層進式引導(dǎo)學生主動預(yù)習、深入思考；另一方面用于課堂上由教師按照探究實驗的步驟，循序漸進地啟發(fā)學生達成學習目標。例如，關(guān)于實驗試劑的預(yù)習和教學，設(shè)置問題串： 為了觀察細胞失水、吸水的現(xiàn)象，現(xiàn)提供備選試劑： 生理鹽水、酒精、0.3 g/mL蔗糖溶液、鹽酸、清水，你認為哪些試劑會是最好的？并說明理由。為了使細胞達到失水、吸水的效果，如何添加試劑？如何讓細胞處于這種試劑的環(huán)境中等。

2.2.3 基礎(chǔ)自查 學生完成課堂實驗后，導(dǎo)學案以知識點的形式列舉出本節(jié)的理論知識以供學生自學內(nèi)化，主要培養(yǎng)學生的自主學習能力，為學生進一步完成進階練習中的題目做鋪墊。例如，發(fā)生質(zhì)壁分離的原因可由學生填空： ①外因： 外界溶液濃度_________________細胞液濃度；②內(nèi)因： 原生質(zhì)層比細胞壁的_________________大。

2.2.4 資源鏈接 這是除導(dǎo)學案外為學生課下學習提供的另一重要的學習資源，可以是關(guān)于實驗設(shè)計或操作的注意事項，也可以是關(guān)于實驗教學的重難點部分。例如，為了規(guī)范實驗操作，本節(jié)導(dǎo)學案提供了實驗操作和顯微鏡使用的網(wǎng)絡(luò)資源，學生在“基礎(chǔ)自查”后找出不足，可以再學習。

2.2.5 進階練習 該要素的設(shè)置用來反饋學生自主學習效果，也是檢查教學目標是否達成的依據(jù)。根據(jù)難度水平可分層設(shè)置為基礎(chǔ)達標、能力提升、拓展創(chuàng)新三部分，以滿足不同學生的學習需求。后進生僅要求獨立完成基礎(chǔ)達標板塊的習題，嘗試練習能力提升部分的習題。而中等生不僅要獨立完成基礎(chǔ)達標板塊的習題，還要力求完成能力提升部分的習題，同時挑戰(zhàn)拓展創(chuàng)新板塊的習題，優(yōu)等生則要求同時完成三個板塊的習題。讓優(yōu)等生“吃得飽”，中等生“吃得好”，后進生“吃得了”，讓每一位學生都各取所需，體驗成功的喜悅并樹立學習的信心。例如，可在基礎(chǔ)達標中設(shè)置有關(guān)實驗設(shè)計(選材、步驟)的基礎(chǔ)題考查學生的基本實驗操作技能，在能力提升中設(shè)置實驗現(xiàn)象的分析推理習題，考察學生的綜合實驗?zāi)芰Γ谕卣箘?chuàng)新部分則可結(jié)合柱狀圖和坐標圖，設(shè)置新試劑、新材料的實驗分析，目的是引導(dǎo)學生突破傳統(tǒng)思維，大膽創(chuàng)新，提高科學探究能力。

2.2.6 問題札記 每節(jié)導(dǎo)學案最后預(yù)留筆記欄和旁欄，學生在學習過程中有任何疑問都可以將疑問隨手記錄在導(dǎo)學案的問題札記專欄，避免遺漏和遺忘。記錄下來的問題課下可以和同桌或同組的學生探討，也可以向老師請教。總之一個目的： 隨手記、及時問。這樣學生在學習過程中就不會留下問題死角。當一個個問題被迎刃而解時，學生會不斷獲得成功的體驗，養(yǎng)成受益終生的好習慣。

2.3 使用過程 選擇高一兩個平行班(實驗班49人和對照班50人)為研究對象，教師提前編寫好包含以上六要素的導(dǎo)學案，并提前一周發(fā)放給學生，統(tǒng)一要求學生在課前按照學習目標完成探究實驗的預(yù)習，在課上由教師引導(dǎo)完成問題導(dǎo)航中的問題，在課后完成基礎(chǔ)自查、資源學習、進階練習，同時在導(dǎo)學案問題札記中記錄自己在學習中的疑問和困惑，以便發(fā)現(xiàn)問題，開展生生或師生交流。

3 導(dǎo)學案應(yīng)用效果分析

事先分別編制關(guān)于自主學習能力和實驗探究能力的調(diào)查問卷，首先對兩個班做了關(guān)于自主學習能力和和實驗探究能力的前測問卷調(diào)查，實施一學期后，對實驗班和對照班進行了后測問卷調(diào)查，比較分析前、后測數(shù)據(jù)，了解學生在自主學習能力和實驗探究能力方面的變化。

3.1 實驗組自身前測、后測結(jié)果與分析 對實驗組的前測和后測數(shù)據(jù)利用SPSS23.0進行分析處理，結(jié)果見表2。

表2 實驗組實驗前后各項得分比較

結(jié)果顯示，實驗組自身實驗前和實驗后的探究能力和自主學習能力均有極顯著性差異(p<0.01)。結(jié)果表明： 實驗組實驗后的探究能力和自主學習能力較實驗前均有較大提升。

3.2 對照組自身前測——后測結(jié)果與分析 為了排除實驗期間，常規(guī)探究性實驗教學對學生探究能力和自主學習能力的提升作用，再對對照組的前測和后測數(shù)據(jù)利用SPSS23.0進行分析處理，結(jié)果見表3。

表3 對照組實驗前后各項得分比較

結(jié)果顯示，對照組自身實驗前和實驗后的實驗探究能力和自主學習能力均無顯著性差異(p>0.05)。結(jié)果表明： 對照組自身實驗后的實驗探究能力和自主學習能力較實驗前均無明顯提升。

4 思考

千篇一律的導(dǎo)學案編寫和應(yīng)用模式已經(jīng)不適合不同校情、不同學情的課堂教學，高中生物學一線教師應(yīng)在教學中不斷摸索和思考，共同尋求適合不同教學內(nèi)容的導(dǎo)學案編寫方法，為構(gòu)建高效生物學課堂而不懈努力。