例談項(xiàng)目式多維學(xué)習(xí)在生物教學(xué)中的應(yīng)用

廣東省廣州市真光中學(xué)(510380) 鄭思東

教學(xué)是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,無(wú)論是以前三維目標(biāo)的設(shè)計(jì),還是現(xiàn)在核心素養(yǎng)的落實(shí),都強(qiáng)調(diào)教學(xué)目標(biāo)是系統(tǒng)性的、多維度的,學(xué)習(xí)過(guò)程也是復(fù)合式的、涉及多個(gè)維度的。有調(diào)查表明,沒(méi)有哪一種學(xué)習(xí)方式是能夠讓所有學(xué)生完全認(rèn)可。

“多維學(xué)習(xí)”是指通過(guò)制定多維度的教學(xué)目標(biāo),采用多樣態(tài)的教學(xué)策略,設(shè)計(jì)多層級(jí)的教學(xué)過(guò)程,組織學(xué)生在多風(fēng)格的學(xué)習(xí)中,培養(yǎng)多類(lèi)型的學(xué)科素養(yǎng),達(dá)成多效能的學(xué)習(xí)結(jié)果,并完成多元化的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)?！岸嗑S學(xué)習(xí)”可以根據(jù)內(nèi)容、時(shí)間和難度等的需要進(jìn)行必要的“升維”或者“降維”。項(xiàng)目式學(xué)習(xí),以真實(shí)情境中的問(wèn)題為起點(diǎn),以產(chǎn)生有意義的產(chǎn)品(方案)為終點(diǎn),與一般的學(xué)習(xí)內(nèi)容相比,能夠更充分地體現(xiàn)“多維學(xué)習(xí)”的優(yōu)勢(shì)。

“酵母細(xì)胞的固定化”是人教版選修一專(zhuān)題4中的第3個(gè)課題。教材中的“實(shí)驗(yàn)操作”主要分為“制備固定化酵母細(xì)胞”和“用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵”2個(gè)部分。該實(shí)驗(yàn)涉及的操作程序較多,教材上也有較明確的指引,大部分教師在處理這部分教學(xué)內(nèi)容時(shí)都是讓學(xué)生按部就班地進(jìn)行操作,基本屬于給定條件的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)。由于缺乏深層的思考,很多學(xué)生雖然親自動(dòng)手操作了,但對(duì)實(shí)驗(yàn)仍然是陌生的。這樣的“低維學(xué)習(xí)”,自然談不上培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)了。因此,筆者以“項(xiàng)目式多維學(xué)習(xí)”的方式,對(duì)該課題進(jìn)行了改進(jìn),收到了較好的教學(xué)效果。

1 有限制條件的開(kāi)放性設(shè)計(jì)——確定成珠效果最佳的濃度組合

本實(shí)驗(yàn)涉及的實(shí)驗(yàn)步驟較多,且發(fā)酵實(shí)驗(yàn)需要一定的反應(yīng)時(shí)間,難以在一節(jié)的時(shí)間內(nèi)觀察到顯著的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。因此,設(shè)計(jì)使用2課時(shí)及一個(gè)課后延伸實(shí)驗(yàn)來(lái)完成。將實(shí)驗(yàn)情境化,以小組為單位模擬解決實(shí)際生產(chǎn)中的問(wèn)題：確定固定酵母細(xì)胞的海藻酸鈉和氯化鈣的最佳濃度組合。這個(gè)問(wèn)題有不少同行都撰文介紹各自的優(yōu)化方案,且結(jié)論不盡相同,可見(jiàn)是一個(gè)在實(shí)踐中值得探索的問(wèn)題。為避免因范圍過(guò)于寬泛耗時(shí)過(guò)長(zhǎng),教師通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)直接給定了4種濃度的海藻酸鈉和3種濃度的氯化鈣溶液。同時(shí),為防止學(xué)生先入為主,各種溶液均用編號(hào)加以區(qū)別,但不標(biāo)明具體的濃度值。

1.1 給定半開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)條件

上課之初,教師向?qū)W生介紹了每個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)條件：4種濃度的海藻酸鈉各30ml,3種濃度的氯化鈣溶液各400ml,活化酵母足量以及其他實(shí)驗(yàn)器具(大燒杯3個(gè),小燒杯6個(gè),培養(yǎng)皿6個(gè)(組),大針筒4個(gè),藥匙3把,膠頭滴管3支,玻棒4支,標(biāo)簽紙若干等)。提供的試劑和器具,各組可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇,試劑不一定要用完,器具也不一定都會(huì)用到。

1.2 學(xué)生自主性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

明確項(xiàng)目任務(wù),引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思路。所謂“實(shí)驗(yàn)思路”高二的學(xué)生早已有成熟的套路,很快就有了結(jié)論：設(shè)4×3＝12個(gè)濃度組合,在控制好無(wú)關(guān)變量的情況下,分組進(jìn)行固定化操作,最后比較固定化的效果。這樣的設(shè)計(jì)似乎毫無(wú)難度。

接下來(lái),教師追問(wèn)：“那么每組的試劑用量計(jì)劃是多少? 如何使用手頭的實(shí)驗(yàn)器具實(shí)施實(shí)驗(yàn)?zāi)?判斷效果優(yōu)劣用什么標(biāo)準(zhǔn)呢?”此時(shí),學(xué)生意識(shí)到,需要制定更為詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案才能開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。“多維學(xué)習(xí)”從這里才算是正式開(kāi)始,學(xué)生在親身體驗(yàn)中理解了“實(shí)驗(yàn)思路”與“實(shí)驗(yàn)方案”有何不同。

然而,習(xí)慣了寫(xiě)“等量且適量”“各組分別實(shí)施”這種套話(huà)的學(xué)生,在面對(duì)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情景時(shí)犯了難：多少才算適量呢? 怎么使用這些器具來(lái)分組實(shí)驗(yàn)?zāi)? 一個(gè)看似簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)起來(lái)原來(lái)需要考慮這么多的問(wèn)題。小燒杯只有6個(gè)而不是12個(gè),不夠每組1個(gè)；培養(yǎng)皿6個(gè),底和蓋加在一起剛好是12個(gè)容器,但是容器太淺不便用于制備凝膠珠的操作；器皿不夠,是否意味著需要轉(zhuǎn)移凝膠珠,用什么工具轉(zhuǎn)移呢,藥匙、玻棒還是膠頭滴管?

1.3 教師指導(dǎo)下的實(shí)驗(yàn)實(shí)施

教師走到各個(gè)小組中,觀察學(xué)生的操作情況,提示、點(diǎn)撥但不直接告知應(yīng)該怎么操作。有小組將30mL海藻酸鈉溶液一次性與酵母混合,有小組將海藻酸鈉先分3份,每份10 mL 再分別與酵母菌混合；有小組直接在盛放400mL 氯化鈣的大燒杯里進(jìn)行不同濃度海藻酸鈉溶液固化操作,有小組先將氯化鈣分別倒入小燒杯中再進(jìn)行固化操作；有小組用藥匙舀出凝膠珠轉(zhuǎn)移放置；有小組用膠頭滴管吸出凝膠珠轉(zhuǎn)移放置……

實(shí)驗(yàn)實(shí)施過(guò)程中,教師多次叫“暫停”,列舉觀察到的各組不同操作現(xiàn)象,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比、討論和分析,學(xué)生及時(shí)糾正一些不科學(xué)、不可行的做法。

1.4 真實(shí)情境中的實(shí)驗(yàn)反思

教師組織小組討論,談?wù)勊麄儚淖畛醯膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)到最終的實(shí)驗(yàn)操作之間,作出了哪些調(diào)整,這樣調(diào)整的原因是什么。將“根據(jù)小組最終實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作過(guò)程,寫(xiě)出優(yōu)化、可行的實(shí)驗(yàn)方案”作為課后作業(yè)。

教師引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)觀察、記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果,設(shè)計(jì)“能夠使用的記錄表”。各小組根據(jù)球形、橢球形凝膠珠所占的比例多少,確定成珠效果最佳的濃度組合。

在經(jīng)歷了一次解決實(shí)際問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)過(guò)程后,學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的“科學(xué)性”“可行性”“合理性”有了深刻的理解,對(duì)“控制無(wú)關(guān)變量”這句空洞的套話(huà)有了直觀的認(rèn)識(shí)。

比較各組所確定的最佳濃度組合,發(fā)現(xiàn)結(jié)論不盡相同,引導(dǎo)學(xué)生討論：結(jié)論的差異是如何造成的?固化效果的優(yōu)劣,除了凝膠珠的外形,還有沒(méi)有其他的判斷標(biāo)準(zhǔn)? 這些懸念就等待下一節(jié)課答疑解惑。

2 無(wú)標(biāo)準(zhǔn)答案的合理化結(jié)果——分析催化效果最佳的濃度組合

球形、橢球形凝膠珠所占的比例最大的濃度組合就是最佳組合嗎? 酵母細(xì)胞固定化的意義是在生產(chǎn)生活中的運(yùn)用,既能高效催化,又能反復(fù)使用,還能與底物輕松分離。所以,最佳組合應(yīng)該也是催化效果好的組合。

檢驗(yàn)“催化效果”的方法是使用固定了酵母細(xì)胞的凝膠珠進(jìn)行葡萄糖發(fā)酵?？紤]到該實(shí)驗(yàn)思路基本源自教材、實(shí)驗(yàn)操作難度不高,且需要一定的反應(yīng)時(shí)間,因此,將該實(shí)驗(yàn)作為課后延伸實(shí)驗(yàn)安排在第一課時(shí)結(jié)束后。教師指導(dǎo)學(xué)生利用課余時(shí)間,用不同的濃度組合所形成的凝膠珠設(shè)計(jì)、實(shí)施葡萄糖發(fā)酵實(shí)驗(yàn),并觀察、記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2.1 提供無(wú)限定的實(shí)驗(yàn)條件

課后延伸類(lèi)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)是：時(shí)間更加充裕,實(shí)驗(yàn)活動(dòng)更加自由,實(shí)驗(yàn)條件也更加地開(kāi)放——常規(guī)生物實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的實(shí)驗(yàn)條件,尤其是在必修模塊中出現(xiàn)過(guò)的儀器、試劑都可以讓各小組根據(jù)需要選用。當(dāng)然,這在一定程度上增加了教師的工作量,對(duì)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備、設(shè)施、試劑等配套設(shè)施也提出了較大的挑戰(zhàn)。

學(xué)生可能會(huì)參照必修一中學(xué)習(xí)的“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”,進(jìn)行學(xué)習(xí)教師可以根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)判,提前做好準(zhǔn)備。

2.2 體驗(yàn)開(kāi)放性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

“固定酵母細(xì)胞發(fā)酵葡萄糖”,學(xué)生需要設(shè)計(jì)的主要是觀測(cè)指標(biāo)和反應(yīng)時(shí)間的選定,隨之而來(lái)的是裝置、用量等。由于是課后實(shí)驗(yàn),各小組在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)之前,幾乎先上網(wǎng)搜索資料,參考已經(jīng)有的一些做法。在收集資料的過(guò)程中,學(xué)生體驗(yàn)了科學(xué)研究中的科技查新、文獻(xiàn)綜述等必要的流程。

可能受網(wǎng)上資料的影響,大部分學(xué)生小組是以發(fā)酵產(chǎn)物二氧化碳的生成量為自變量指標(biāo)的,而二氧化碳?xì)怏w收集的方法又以用氣球套在錐形瓶口的方式最多(見(jiàn)圖1)。有小組是觀察、記錄各裝置產(chǎn)生的氣體使溴麝香草芬蘭水溶液完全變色或者使澄清石灰水變渾濁所用的時(shí)長(zhǎng)。也有小組使用重鉻酸鉀定期取發(fā)酵液檢測(cè)酒精含量的變化。在器材需求方面,則是參照必修一中的“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”,使用錐形瓶等。

圖1 用氣球套在錐形瓶口收集CO2

除了從生成物的角度入手外,也有學(xué)生從底物的減少量入手,定期取發(fā)酵液檢驗(yàn)還原糖,比較磚紅色沉淀物的多少。值得一提的是,有一個(gè)學(xué)生小組參考初中的“綠色植物的呼吸作用”中的演示實(shí)驗(yàn),不是從物質(zhì)變化的角度,而是從能量轉(zhuǎn)換的角度,用保溫瓶作為發(fā)酵裝置,測(cè)量發(fā)酵裝置內(nèi)的溫度變化。

開(kāi)放性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),學(xué)生有更強(qiáng)的參與感和成就感,也能很好地發(fā)揮主觀能動(dòng)性,往往會(huì)涌現(xiàn)出許多奇思妙想。當(dāng)然,也存在另一個(gè)問(wèn)題：有小組是完全照搬網(wǎng)上有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的。哪怕如此,對(duì)學(xué)生而言也是有意義的,畢竟重復(fù)實(shí)驗(yàn)本身也是很重要的科研環(huán)節(jié)。就如同發(fā)現(xiàn)光合作用的英格豪斯(J.Ingen－h(huán)ousz)重做普利斯特利(J.Priestley)的植物更新空氣的實(shí)驗(yàn),才發(fā)現(xiàn)需要在光合作用下實(shí)驗(yàn)才能成功。實(shí)驗(yàn)條件不同、實(shí)驗(yàn)環(huán)境不同,即使思路相同,具體細(xì)節(jié)問(wèn)題也還是需要通過(guò)思考才能解決。

2.3 自行規(guī)劃下的實(shí)驗(yàn)實(shí)施

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可以五花八門(mén),理論上也都合理,但在實(shí)施中會(huì)遇到很多問(wèn)題。就連最基本的葡萄糖的濃度、用量等問(wèn)題,雖然網(wǎng)上有許多參考資料,但是由于發(fā)酵裝置的大小、酵母菌活性和濃度、固定的效果不同,沒(méi)有什么方案是完全適合當(dāng)前實(shí)驗(yàn)需要的。另外,無(wú)論是哪一種設(shè)計(jì),“每隔一段時(shí)間觀察、記錄一次實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象”都是必須的：因?yàn)榘l(fā)酵底物含量相同,完全發(fā)酵后的現(xiàn)象都是一樣的。所以,除了考慮儀器、裝置、試劑、變量控制等一般因素外,還要考慮如何利用課余時(shí)間做到“每隔一段時(shí)間觀察、記錄一次”的因素。有小組計(jì)劃利用周六、周日或自修課的時(shí)間,一鼓作氣完成實(shí)驗(yàn),通過(guò)增加凝膠珠的用量、降低葡萄糖的量、利用恒溫箱控制適合的發(fā)酵溫度等方式加快發(fā)酵速度,每隔5～10min觀察、記錄一次；也有小組想利用課間時(shí)間,每隔40min時(shí)來(lái)觀察、記錄一次,反其道而行之,設(shè)法延長(zhǎng)發(fā)酵的進(jìn)程。所以,無(wú)論設(shè)計(jì)了什么樣的方案,各小組都不約而同地先進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的可行性。

2.4 同伴合作式的實(shí)驗(yàn)反思

“凝膠珠發(fā)酵葡萄糖”的實(shí)驗(yàn),難度不算太大,只要有耐心,一般都能做出結(jié)果。必須強(qiáng)調(diào)的是,在進(jìn)行發(fā)酵之前,要提醒各組凝膠珠要反復(fù)的沖洗、浸泡,將附在凝膠珠表面未完全固定的酵母菌盡量去除,確保實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能夠準(zhǔn)確反映固定化酵母細(xì)胞的發(fā)酵效果。如果沒(méi)有控制好這個(gè)無(wú)關(guān)變量,實(shí)驗(yàn)結(jié)果就沒(méi)有參考價(jià)值了。

通過(guò)體驗(yàn)開(kāi)放性的實(shí)驗(yàn),學(xué)生對(duì)“預(yù)實(shí)驗(yàn)”的意義、作用的理解較以前更加深刻了。有學(xué)生在交流時(shí)說(shuō)到：“以前,總不理解為什么寫(xiě)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)非要加一句‘其他無(wú)關(guān)變量相同且適宜’的套話(huà),經(jīng)過(guò)這次實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)原來(lái)控制無(wú)關(guān)變量這么重要,真的不是可有可無(wú)的‘套話(huà)’呀!”

各小組根據(jù)不同濃度組合所形成的凝膠珠在發(fā)酵葡萄糖時(shí)的速度快慢進(jìn)行排序。比較從各小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,發(fā)酵速度的快慢的濃度組合排序整體趨勢(shì)是差不多的,但并不完全相同,與球形、橢球形凝膠珠所占的比例最大的濃度組合也并不完全一致。哪個(gè)濃度組合才是最佳的呢,這個(gè)問(wèn)題繼續(xù)留到第二課時(shí)。

3 非閉合路徑的綜合型評(píng)價(jià)——討論固定效果最佳的濃度組合

課后延伸實(shí)驗(yàn),是從“固定化酵母細(xì)胞的催化效果”的角度審視最佳濃度組合的評(píng)價(jià)問(wèn)題。在第二課時(shí),教師要指導(dǎo)學(xué)生再?gòu)摹敖湍讣?xì)胞的固定效果”這個(gè)角度對(duì)“海藻酸鈉和氯化鈣的最佳濃度組合”的實(shí)驗(yàn)結(jié)論作出評(píng)價(jià)。

教師引導(dǎo)學(xué)生擬定判斷“固定效果”的指標(biāo)。經(jīng)過(guò)討論,第一課時(shí)中的凝膠珠的外形、機(jī)械強(qiáng)度、顏色準(zhǔn)確地說(shuō)反映的是凝膠珠的質(zhì)量,但并不能代表酵母菌細(xì)胞被固定的效果,至少不能直接反映固定效果。只有凝膠珠內(nèi)游離狀態(tài)酵母細(xì)胞的數(shù)量才能夠作為“固定效果”的指標(biāo)。其中,游離狀態(tài)的酵母細(xì)菌需要使用顯微鏡觀察,游離數(shù)量越多,說(shuō)明固定化效果越差。

3.1 有明確限定的實(shí)驗(yàn)條件

觀察、統(tǒng)計(jì)凝膠珠內(nèi)游離狀態(tài)酵母菌細(xì)胞的數(shù)量需要采用切片的方法制作臨時(shí)裝片,使用顯微鏡進(jìn)行觀察。由于實(shí)驗(yàn)操作難度較大,所以教師直接給定了刀片、玻片、顯微鏡等實(shí)驗(yàn)所需的條件,將更多的時(shí)間放在實(shí)驗(yàn)操作和最后的分析部分。

3.2 找事實(shí)依據(jù)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

如果說(shuō)宏觀發(fā)酵實(shí)驗(yàn)的結(jié)果屬于間接證據(jù),那么微觀觀察包埋效果就屬于直接證據(jù)了。觀察凝膠珠內(nèi)游離狀態(tài)酵母細(xì)胞的數(shù)量,正是為尋找直接的證據(jù)。與前2個(gè)實(shí)驗(yàn)相比,這個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)就顯得比較簡(jiǎn)單了。就是在統(tǒng)計(jì)時(shí)需要考慮合理計(jì)數(shù)。

3.3 有技術(shù)難度的實(shí)驗(yàn)實(shí)施

指導(dǎo)學(xué)生使用“雙刀片切法”對(duì)不同濃度組合所形成的凝膠珠進(jìn)行切片,制成臨時(shí)裝片,置于數(shù)碼顯微鏡下進(jìn)行觀察。尋找邊緣較薄處觀察酵母細(xì)胞固化的狀態(tài)、估算游離的酵母細(xì)胞數(shù)量,使用數(shù)碼顯微的拍照功能拍下視野中的畫(huà)面,方便與其他濃度組合的視野畫(huà)面進(jìn)行比較(見(jiàn)圖2)。

圖2 不同濃度組合所形成的凝膠珠的切片圖

“雙刀片切法”學(xué)生在初中觀察葉片結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)時(shí)有所接觸,但由于相隔時(shí)間較長(zhǎng),且凝膠珠有彈性,切片對(duì)學(xué)生具有一定的挑戰(zhàn)性。為保障課堂實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行,可以在前面的課后延伸實(shí)驗(yàn)時(shí),提供刀片、葉片等材料用具給學(xué)生先熟悉“雙刀片切法”。

3.4 多維度分析的實(shí)驗(yàn)反思

圍繞“最佳濃度組合”實(shí)施了3個(gè)實(shí)驗(yàn)之后,每個(gè)小組都得出了3項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

(1)成珠效果：不同濃度組合所形成的凝膠珠的外形、機(jī)械強(qiáng)度；

(2)催化效果：不同濃度組合所形成的凝膠珠發(fā)酵葡萄糖的速度；

(3)固定效果：不同濃度組合所形成的凝膠珠內(nèi)游離的酵母菌的數(shù)量。

機(jī)械強(qiáng)度大,球形或橢球形的凝膠珠不容易在摩擦、碰撞中破損,不但增加反復(fù)使用的次數(shù),還便于更好地與底物分離,避免產(chǎn)物中摻入凝膠雜質(zhì)。

凝膠珠內(nèi)游離的酵母菌數(shù)量反映了凝膠珠內(nèi)部的均勻性,凝膠珠內(nèi)部越均勻,酵母菌固定效果越好,凝膠珠的有效使用時(shí)間也越長(zhǎng)。

發(fā)酵的速度可以反映出凝膠珠催化效率的高低,這與凝膠珠的體積、相對(duì)表面積、固定酵母菌細(xì)胞的數(shù)量、表面的微孔結(jié)構(gòu)等諸多因素有關(guān)。

綜合考慮反復(fù)使用的次數(shù)、有效使用時(shí)長(zhǎng)和催化效率3個(gè)因素,“最佳濃度組合”就不再是一個(gè)確定的結(jié)論了,各小組可以根據(jù)自己的理解對(duì)這3個(gè)因素按照重要程度進(jìn)行分析、排序,得出結(jié)論。有小組認(rèn)為研究用海藻酸鈉這種材料進(jìn)行包埋實(shí)驗(yàn),凝膠珠的形成質(zhì)量應(yīng)該是首要考慮的；有小組認(rèn)為這個(gè)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)是“固定化”,所以,固定效果應(yīng)該是主要標(biāo)準(zhǔn)；還有小組認(rèn)為研究這項(xiàng)技術(shù)追求的還是生產(chǎn)效益,催化效果才是最重要的。

4 小結(jié)

通過(guò)以上的案例分析可知,“多維學(xué)習(xí)”是有深度的學(xué)習(xí),不是簡(jiǎn)單的、機(jī)械的,而是啟發(fā)式的、創(chuàng)造性；它是有高度的學(xué)習(xí),不是孤立的、割裂的,而是跨領(lǐng)域的、整合性的；它更是有溫度的學(xué)習(xí),不是冷冰的,僵化的,而是基于情景的、應(yīng)用性的?！敖湍讣?xì)胞的固定化”項(xiàng)目式多維學(xué)習(xí)可以概括為如圖3所示。

圖3 “酵母細(xì)胞的固定化”項(xiàng)目式多維學(xué)習(xí)的模型圖

(1)教學(xué)目標(biāo)是多維度的：沿用三維目標(biāo)的體系,考慮了知識(shí)、能力和情感態(tài)度價(jià)值等多個(gè)維度；同時(shí)也參考核心素養(yǎng)的理念,重點(diǎn)突出科學(xué)思維和科學(xué)探究?jī)身?xiàng)素養(yǎng)。

(2)教學(xué)策略是多樣態(tài)的：融合了STEM 教育的基本理念,在項(xiàng)目式教學(xué)的大框架下,采用了情境教學(xué)的策略,探究教學(xué)的策略,分組教學(xué)的策略。

(3)教學(xué)過(guò)程是多層級(jí)的：1個(gè)項(xiàng)目主題,3個(gè)相關(guān)實(shí)驗(yàn),環(huán)環(huán)相扣,立體式多維度地螺旋式上升。

(4)學(xué)習(xí)形式是多風(fēng)格的：基于學(xué)習(xí)風(fēng)格理論,采取“多感官認(rèn)知教學(xué)”,在教學(xué)中設(shè)計(jì)了講授、閱讀、資料檢索、合作分享、自主實(shí)驗(yàn)、情境體驗(yàn)等多種學(xué)習(xí)方式,充分考慮了視覺(jué)型、聽(tīng)覺(jué)型和觸覺(jué)型學(xué)生的學(xué)習(xí)和需要。

(5)學(xué)科素養(yǎng)是多類(lèi)型的：作為開(kāi)放性的實(shí)驗(yàn)活動(dòng),學(xué)生的科學(xué)探究和科學(xué)思維得到了培養(yǎng)和提高；通過(guò)不斷的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題,通過(guò)小組合作的方式共同解決使用固定化酵母菌細(xì)胞發(fā)酵的生產(chǎn)問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任。在發(fā)酵實(shí)驗(yàn)中,選擇指標(biāo)的過(guò)程,物質(zhì)與能量、穩(wěn)態(tài)與平衡、結(jié)構(gòu)與功能等的生命觀念對(duì)學(xué)生也有所啟發(fā)。

(6)學(xué)習(xí)結(jié)果是多效能的：包括酵母菌細(xì)胞固定化所涉及的基本知識(shí),并遷移到諸多與細(xì)胞呼吸有關(guān)的生物學(xué)、化學(xué)知識(shí)中；解決實(shí)際問(wèn)題的能力、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力以及實(shí)驗(yàn)操作技能。

(7)學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)是多元化的：不只是看學(xué)生是否掌握了實(shí)驗(yàn)的基本步驟、程序和技術(shù),還要看是否形成了合作的意識(shí)、分享的意識(shí)、獨(dú)立思考的意識(shí)和綜合分析運(yùn)用的意識(shí)。