通過問題驅動提升生物學科核心素養(yǎng)

【摘 要】本文以“生態(tài)工程的基本原理”為例，通過形式多樣的驅動性問題引導學生深入思考，最終達到學以致用的目的，并在提出問題和解決問題的活動中提升學生的生物學科核心素養(yǎng)。

【關鍵詞】學科核心素養(yǎng);生態(tài)工程;問題驅動;教學設計

【中圖分類號】G633.91? 【文獻標識碼】A? 【文章編號】1671-8437（2020）28-0149-03

本文主要通過形式多樣的驅動性問題設置身邊的環(huán)境問題和社會熱點環(huán)境問題來學習生態(tài)工程的基本原理，并鼓勵學生運用所學原理嘗試對身邊的環(huán)境污染問題給出合理的解決方案。教學過程注意對學生思維的啟發(fā)和主體地位的保護，鼓勵學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，以激發(fā)學生的學習興趣，提升學生的生物學科核心素養(yǎng)。

1? ?教材分析及設計思路

“生態(tài)工程的基本原理”是人教版選修3第五章第1節(jié)的內(nèi)容?！镀胀ǜ咧猩镎n程標準（2017年版）》指出，培養(yǎng)學生的生物學科核心素養(yǎng)是課程的價值追求和預期的教學目標。生物學科核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學思維、科學探究以及社會責任。這一素養(yǎng)是在解決實際問題時所表現(xiàn)出來的價值觀念、必備品格與關鍵能力，是學生獲得成功、適應個人終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的共同素養(yǎng)。生態(tài)環(huán)境一直是社會熱點話題，與學生的實際生活密切相關。因此，筆者通過開展社會實踐，將材料和問題進行“本土化”處理，利用“問題驅動”教學法提升學生的學科核心素養(yǎng)[1]。

2? ?教學目標

生命觀念：初步形成協(xié)調與平衡觀、局部與整體相統(tǒng)一觀，樹立可持續(xù)發(fā)展的觀念。

科學思維：能夠搜集挖掘身邊的生態(tài)工程實例，分析搜集的這些實例運用的生態(tài)工程原理。

科學探究：能獨立開展社會實踐，能運用生態(tài)工程原理嘗試設計簡單的生態(tài)工程。

社會責任：將順德水污染現(xiàn)狀與生態(tài)工程建設關聯(lián)起來，增強學生為家鄉(xiāng)環(huán)保做貢獻的使命感。

3? ?教學過程

3.1? 在“漫畫創(chuàng)作”中感悟生命觀念

創(chuàng)設學生活動“漫畫創(chuàng)作：請描繪你眼中地球的模樣”，并引導學生在積極討論中得出必須要開展生態(tài)工程建設的結論，從而引出本節(jié)主題。

設計意圖：形象生動的作品令導入過程輕松新穎，有助于幫助學生樹立可持續(xù)發(fā)展的觀念。

3.2? 在社會實踐中提升探究能力

如何讓學生深刻感受到生態(tài)工程建設的必要性和重要性是教師需要仔細探索的問題。筆者認為紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。考慮到順德境內(nèi)河流縱橫，水網(wǎng)交織，是珠三角河網(wǎng)密度最高的區(qū)域之一。因此，筆者擬定了主題為“順德水污染現(xiàn)狀調查”的社會實踐活動。組織學生分小組進行戶外實地考察[2]。

以一個小組為例進行展示，該小組深入順德區(qū)倫教街道，研究羊大河水體的現(xiàn)狀。水面上漂浮著大塊的白色污物，污染顯而易見，居民以戴著口罩應對黑臭水體。是什么原因導致了污染？經(jīng)調查，河道兩岸隨意堆放生活垃圾、兩公里以內(nèi)就有大小不同的數(shù)十個排污口、居民缺少環(huán)保意識、河道周圍的木工廠等都是導致污染的原因。學生取回水樣，在實驗室進行進一步比對與研究，最后得出羊大河的污染情況比較嚴重。調查結束后，學生迫不及待地搜尋了很多治理水體污染的方法。但是大多是一些投入大、持續(xù)時間短的物理方法。教師及時總結，提出了一種經(jīng)濟、簡便的生態(tài)工程治理法，既點明了生態(tài)工程建設的重要性，又激發(fā)了學生進一步學習的積極性。

設計意圖：這種結合本地水資源現(xiàn)狀開展的社會實踐，讓學生發(fā)現(xiàn)了離他們很近但從未關注過的環(huán)境問題，激發(fā)了他們想要去一探究竟的欲望。在社會實踐中，學生的生物學科核心素養(yǎng)得到了提高，特別是科學思維和科學探究能力。同時，對家鄉(xiāng)順德的環(huán)境問題的關注也激發(fā)了他們的社會責任感。

3.3? 在“形成概念”中鍛煉科學思維

3.3.1? 物質循環(huán)再生原理

引導學生利用現(xiàn)代科學技術，將書本原有的無廢棄物農(nóng)業(yè)模式圖進行補充，以進一步實現(xiàn)物盡其用。通過研究發(fā)現(xiàn)，以往被焚燒的秸稈還有很多用途，如造紙原料、牲畜飼料、發(fā)電的直接燃料、取暖燃料棒;另外，還可以利用糞便制得沼氣等。

設計意圖：將書本現(xiàn)有信息進一步加工處理，實現(xiàn)物盡其用，有利于加深對學生物質循環(huán)概念的理解和運用，鍛煉學生的科學思維。

3.3.2? 物種多樣性原理

以塞罕壩建設為背景材料，通過比對改造前和改造后的圖片，讓學生分析昔日“飛鳥無棲樹、黃沙遮天日”的荒涼景象是如何變成生意盎然的國家森林公園，引導學生明白這背后既有對物種多樣性原理的巧妙運用，又有塞罕壩人“愚公移山”的堅韌精神。

設計意圖：讓學生學會分析歸納材料，提升科學思維，樹立物種多樣性的生命觀念，同時在生物課堂中滲透德育教育，鼓勵學生做任何事情都要持之以恒。

3.3.3? 協(xié)調與平衡原理

創(chuàng)設學生活動，讓學生尋找能體現(xiàn)協(xié)調原理的例子，搜集被污染的滇池、本校旁一條富營養(yǎng)化河流等素材。善于觀察和分析身邊現(xiàn)象從而得出相應結論，是培養(yǎng)科學思維的更高要求。為體會平衡原理內(nèi)涵，讓學生在課前制作生態(tài)缸，并分析各自失敗原因，使學生發(fā)現(xiàn)大部分失敗原因是生態(tài)缸中消費者數(shù)量過多或生產(chǎn)者數(shù)量過少，從而得出維持平衡的重要性。這一活動對培養(yǎng)學生的科學探究精神起到一定推動作用。

設計意圖：鼓勵學生積極思考，細心觀察身邊環(huán)境，突破書本的局限搜集更多實例，加深對協(xié)調與平衡概念的理解，鍛煉學生的科學思維。

3.3.4? 系統(tǒng)學和工程學

創(chuàng)設一個改造順德養(yǎng)雞場的問題情境（如圖1），讓學生利用以上所學三個原理改造養(yǎng)雞場，改造后要實現(xiàn)生態(tài)和經(jīng)濟效益雙贏。教師整合學生的想法得到最優(yōu)化的方案（如圖2），順勢教學整體性原理、系統(tǒng)學與工程學原理的相關內(nèi)容。引導學生發(fā)現(xiàn)一個優(yōu)化的生態(tài)工程方案設計既要物盡其用（如造紙廠和沼氣池的設計），也要因地制宜（如載種芒果、荔枝這種符合廣東氣候特點的果樹等）。通過這樣的學生活動，可讓學生將所學原理有機整合，將知識融會貫通。

設計意圖：加強知識點之間的關聯(lián)，讓學生變被動接受式學習為主動探究式學習，實現(xiàn)學生從科學思維向科學探究的提升。

3.4? 在“學以致用”中提升核心素養(yǎng)

為了讓學生將所學知識學以致用，并歸納總結之前知識點。創(chuàng)設一個“制定順德水污染治理方案”的學生活動。引導學生在討論后自己設計各種生態(tài)工程治理方案。這個過程不僅加深了學生對知識的理解，更讓他們體會到用所學知識解決實際問題的快樂。這種學以致用的成功體驗感是其日后進行生物學習的最佳催化劑。以下是學生提出的治理方法構想。

（1）物質循環(huán)再生原理：淤泥、生活垃圾、工業(yè)垃圾等加以循環(huán)利用。

（2）物種多樣性原理。①單一或復合微生物：可以轉化水體中的氮元素和磷元素，治理河水富營養(yǎng)化問題。②適當比例的多種水生植物可以吸收氮元素和磷元素，并抑制藻類增長。③物種配比合理的水生動物以水體中的細菌、藻類、有機碎屑等為食，可有效減少水體中的懸浮物、提高其透明度，并且延長生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈、提高生物凈化效果。④協(xié)調與平衡原理：人類活動對水體的影響不能超過其環(huán)境容納量。⑤整體性原理：凈化水體，美化環(huán)境，為人們提供休閑場所。⑥系統(tǒng)學和工程學原理：充分發(fā)揮水生植物品種間的互補搭配，對光照、營養(yǎng)和空間形成競爭優(yōu)勢，漂浮植物和挺水植物可作為先鋒植物，為沉水植物的生長創(chuàng)造條件。

設計意圖：學以致用、激發(fā)學生的學習興趣、提升學生的核心素養(yǎng)。

4? ?教學反思

4.1? 問題設置與核心素養(yǎng)落實情況反思

本節(jié)課利用問題驅動式教學，問題形式多樣，回答形式不拘一格，倡導學生主動參與、樂于探究、勤于動手，培養(yǎng)學生搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力以及交流與合作能力。這有利于讓生物學科核心素養(yǎng)在課堂中真正落地，使學生的能力得到真正提高。

4.2? 教學效果反思

本節(jié)課在活潑、開放、民主的氛圍中完成了基本知識的教學，課程最大亮點在于“全員參與、各盡其能、社會實踐、激發(fā)興趣、主動探究、學以致用”。課堂中生成的很多問題可以有多種回答形式，如“你眼中地球的樣子？”學生可以通過繪畫形式表達想法;“如何理解污染是放錯地方的資源？”學生可以用手工作品完美詮釋;“順德水污染現(xiàn)狀調查”活動中，小組內(nèi)各成員分工明確，采樣、查資料、做實驗、問卷調查、寫報告等，大家各司其職、各盡所能，不僅鍛煉了思維能力，也提高了與人溝通交流的技巧。同時，課程中將很多問題進行“本土化”處理，如學生搜集到的學校旁被污染的河流、改造本地養(yǎng)雞場、設計方案治理本地水污染等，讓學生能直接將所學知識運用到實際當中，實現(xiàn)真正的學以致用。

本教學方案從設計、實施，再到修正，經(jīng)歷了一個多月時間，筆者在帶領學生進行社會實踐的過程中收獲頗多。學生帶著好奇和問題走出課堂，進行實地考察，在發(fā)現(xiàn)問題后帶著更明確的目標和更強烈的好奇心回到課堂學習，并積極嘗試利用所學知識解決在實踐中遇到的問題。這種變被動為主動的學習方式更有利于鍛煉學生的思維能力和提高學生的核心素養(yǎng)。

【參考文獻】

[1]王更強.聚焦新教材與學科核心素養(yǎng)[J].中學生物教學，2020.

[2]周娜芳.生物實踐活動實例——“生態(tài)工程的基本原理”教學案例[J].中學生物學，2013.

【作者簡介】

江蕊（1986～），女，貴州貴陽人，研究生，中學生物一級教師。研究方向：生物化學與分子生物學。