生物學(xué)科四步教學(xué)法實踐應(yīng)用例說

呂鏡珍

隨著新課程的推進(jìn)，在課堂主陣地培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)成為課堂教學(xué)研究的方向。我校生物學(xué)科組依據(jù)《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》所倡導(dǎo)的“教學(xué)過程重實踐”基本理念和“組織以探究為特點的主動學(xué)習(xí)是落實生物學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵”的課程實施建議，以及2019年6月國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于新時代推進(jìn)普通高中育人方式改革的指導(dǎo)意見》中所提出的“積極探索基于情境、問題導(dǎo)向的互動式、啟發(fā)式、探究式、體驗式的課堂教學(xué)”教學(xué)指導(dǎo)意見，在實踐研究的基礎(chǔ)上建構(gòu)了“導(dǎo)學(xué)→展評→研思→實踐”四步教學(xué)法，切實解決了課堂上教師包辦太多、不注重對學(xué)生學(xué)習(xí)成果的展示和評價等問題，把握住了在課堂上及時為學(xué)生糾錯和利用課堂生成的問題促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的最佳時機(jī)。下面筆者以《光合作用的原理和應(yīng)用》教學(xué)為例，談?wù)勗摻虒W(xué)法的實踐應(yīng)用。

一、教材和學(xué)情分析

在《能量之源——光與光合作用》第一課時《捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)》中，教材介紹了葉綠體內(nèi)光合色素的種類、分布和作用，以及葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能;第二課時即本課內(nèi)容，則要學(xué)生加深理解葉綠體是植物細(xì)胞的“養(yǎng)料制造車間”和“能量轉(zhuǎn)換器”的含義，領(lǐng)會植物生長與能量供應(yīng)的密切關(guān)系，以利于學(xué)生在之后學(xué)習(xí)必修3《穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)》時對“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)”“生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性”“生態(tài)環(huán)境的保護(hù)”等相關(guān)內(nèi)容的理解。

本課部分內(nèi)容是對人教版七年級上冊相關(guān)生物知識的延伸和深化。學(xué)生雖然對與光合作用有關(guān)的生產(chǎn)生活現(xiàn)象比較熟悉，但是對光合作用的發(fā)生發(fā)展過程并不十分清楚，這正是本課學(xué)習(xí)的重點和難點。

二、四步教學(xué)法的實踐操作策略例說

四步教學(xué)法是生物學(xué)科課堂教學(xué)的一個基本操作程序，依照課堂推進(jìn)的先后順序，將依次呈現(xiàn)導(dǎo)學(xué)、展評、研思、實踐四個教學(xué)環(huán)節(jié)。

（一）導(dǎo)學(xué)環(huán)節(jié)

“導(dǎo)學(xué)”包括情境導(dǎo)課和問題導(dǎo)學(xué)兩部分，強(qiáng)調(diào)從學(xué)生已有的認(rèn)知經(jīng)驗（包括生活或?qū)W習(xí)經(jīng)驗）入手，通過設(shè)計基于真實情境的教學(xué)活動，引導(dǎo)學(xué)生獨立自主地展開初步學(xué)習(xí)。

1.情境導(dǎo)課：選擇學(xué)生熟悉的情境導(dǎo)入課題，可以有效調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。課堂上，筆者通過展示學(xué)生在“綠葉中色素的提取和分離”實驗中制作的色素帶，帶領(lǐng)學(xué)生回顧了光合色素的種類、分布和功能，進(jìn)而引發(fā)學(xué)生思考：這些光能是怎樣用于光合作用的呢？接著展示了農(nóng)作物種植“正其行，通其風(fēng)”“施肥”“灌溉”等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的畫面圖片（見右圖），創(chuàng)設(shè)了如下問題：這些生產(chǎn)情境和光合作用有什么關(guān)系？以問導(dǎo)學(xué)，旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)探究興趣。

在該教學(xué)環(huán)節(jié)，教師先引導(dǎo)學(xué)生回顧上節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，使之與即將學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行有效勾連，讓學(xué)生在“溫故”的基礎(chǔ)上“知新”;接著用圖片“再現(xiàn)”了學(xué)生熟悉的農(nóng)作物種植“正其行，通其風(fēng)”“施肥”“灌溉”的生活情境，引發(fā)學(xué)生探究其背后科學(xué)原理的興趣;最后提出“這些生產(chǎn)情境和光合作用有什么關(guān)系”這個統(tǒng)率整節(jié)課學(xué)習(xí)內(nèi)容的核心問題，旨在潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念。

2.問題導(dǎo)學(xué)：導(dǎo)學(xué)問題的設(shè)計應(yīng)由淺入深、步步深入，從中培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和探究交流能力，不斷提高學(xué)生的學(xué)習(xí)信心。

人們對光合作用的認(rèn)識經(jīng)歷了漫長的過程，教材通過呈現(xiàn)幾個經(jīng)典科學(xué)實驗，展示了人類對光合作用的探究歷程。在本課中，教師要求學(xué)生一邊自主閱讀課本“光合作用的探究歷程”，一邊思考下面三個問題。

問題1：光合作用的原料、產(chǎn)物、場所和條件分別是什么？用反應(yīng)式表示。

問題2：分析人類探究光合作用的歷程，和同學(xué)交流自己的感悟。

問題3：閱讀“光合作用的過程”，嘗試構(gòu)建光合作用過程的模型。請邊閱讀邊嘗試?yán)L制光合作用過程圖解。

對于問題1，學(xué)生在初中知識的基礎(chǔ)上，通過閱讀教材中的經(jīng)典實驗便可自行解答。對于問題2，學(xué)生有多種感悟，比如：光合作用的過程需要很多科學(xué)家的努力;有了同位素標(biāo)記技術(shù)之后，科學(xué)家可以準(zhǔn)確追蹤物質(zhì)的運行和變化規(guī)律，有利于促進(jìn)人類對光合作用的研究;做科學(xué)研究如果方法不對，結(jié)果會大不一樣;等等。對于問題3，學(xué)生閱讀課本后即可知道光合作用包括光反應(yīng)和暗反應(yīng)，但是對于反應(yīng)過程中的物質(zhì)和能量變化、光反應(yīng)和暗反應(yīng)之間的關(guān)系等認(rèn)識模糊，盡管教材中有光合作用過程的圖解可以模仿，但是學(xué)生的繪圖過程還是非常困難，很多學(xué)生不知從何入手、如何表達(dá)物質(zhì)之間的關(guān)系。此時教師要及時提供幫助，告訴學(xué)生光反應(yīng)從葉綠體中的色素吸收光能開始，吸收的光能一部分用于將水進(jìn)行分解產(chǎn)生氧氣和[H]，一部分用于生成ATP;暗反應(yīng)從CO2的固定生成三碳化合物（C3）開始，之后C3被光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和[H]還原，教師可順便提醒學(xué)生在繪圖中要反映出以上過程。此過程有助于學(xué)生深刻理解光合作用過程中物質(zhì)和能量的變化，有利于培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念，也有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、溝通能力和思維能力。

（二）展評環(huán)節(jié)

“展評”就是讓學(xué)生以合適的方式展示初學(xué)的成果，從中展示所學(xué)、暴露問題，再通過學(xué)生自評、生生互評、教師點評，最終可促進(jìn)學(xué)生對相關(guān)知識和能力的獲得以及學(xué)科素養(yǎng)的形成。

美國教育家鮑里奇在《有效教學(xué)方法》一文中指出：“行為和反饋之間盡可能短的時間間隔是學(xué)習(xí)最重要的因素之一：行為和反饋之間的聯(lián)系越緊密，學(xué)習(xí)就會越快發(fā)生?！闭故緦W(xué)習(xí)成果是學(xué)生表達(dá)自我、呈現(xiàn)困惑或?qū)で笾笇?dǎo)的過程，通過這個過程，學(xué)生可以學(xué)會實踐和反思，進(jìn)而學(xué)會發(fā)現(xiàn)自我、欣賞他人;自我評價可以讓學(xué)生更好地認(rèn)識自我，同學(xué)互助和教師的點評可以幫助學(xué)生及時糾錯、提高認(rèn)識，教師激勵性評價對幫助學(xué)生改進(jìn)學(xué)習(xí)方式、建立自信、產(chǎn)生持續(xù)的學(xué)習(xí)動力尤為重要。學(xué)生的活動成果如果得不到展示和及時有效的反饋，會讓學(xué)生逐漸喪失學(xué)習(xí)的興趣和動力。在本課展評環(huán)節(jié)，教師安排了三個展示活動，對應(yīng)上面的三個導(dǎo)學(xué)活動。

活動1：請同學(xué)相互交流完成任務(wù)情況;選擇一些有代表性的光合作用反應(yīng)式和圖解，投影供師生評價。

活動2：請同學(xué)利用光合作用過程圖解簡述光合作用的過程。

活動3：學(xué)生分享閱讀感悟。通過分享可以豐富體驗，更深刻地領(lǐng)悟科學(xué)精神、科學(xué)方法和科學(xué)思想。

以上活動，通過學(xué)生投影展示和據(jù)圖講述、學(xué)生自評、生生互評、教師診斷與糾錯、教師總結(jié)等方式，使每一個知識點的學(xué)習(xí)都得到了清晰的落實。

比如在活動1中，學(xué)生都能寫出反應(yīng)物、生成物和反應(yīng)條件，但是受化學(xué)學(xué)習(xí)的影響，一部分學(xué)生把反應(yīng)式中的箭頭“→”誤寫成了等于號“=”，約有80%的學(xué)生沒有在反應(yīng)式中標(biāo)清氧原子的來源、去向。教師要向?qū)W生解釋，由于生物體內(nèi)的反應(yīng)非常復(fù)雜，在反應(yīng)物和生成物之間通常會發(fā)生一些中間反應(yīng)，因此要用“→”來表示反應(yīng)式和生成物之間的關(guān)系。教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生討論，課本中的反應(yīng)式只體現(xiàn)了反應(yīng)式、生成物和發(fā)生的條件，在學(xué)習(xí)了魯賓和卡門的實驗之后，大家知道了光合作用產(chǎn)生的氧氣來源于反應(yīng)物的水，是否應(yīng)該把這個成果體現(xiàn)在反應(yīng)式中呢？最后師生達(dá)成共識，認(rèn)為應(yīng)該把反應(yīng)式寫成如下方式：?；顒?的難度較大，但是學(xué)生經(jīng)過導(dǎo)學(xué)環(huán)節(jié)的自主學(xué)習(xí)和教師的幫助之后，大多數(shù)也可以把光反應(yīng)和暗反應(yīng)的基本過程講述清楚，但是在光反應(yīng)和暗反應(yīng)的聯(lián)系、光合作用的本質(zhì)方面還需要教師幫助總結(jié)、提煉?；顒?的閱讀感悟分享則因人而異。在學(xué)生展示過程中，教師要對敢于發(fā)言的學(xué)生作出肯定和鼓勵，同時對發(fā)現(xiàn)的問題及時進(jìn)行修正。此過程可以培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)能力和科學(xué)思維，有助于學(xué)生建立學(xué)習(xí)信心。

（三）研思環(huán)節(jié)

“研思”指的是立足于學(xué)生學(xué)習(xí)過程中生成的新問題或教師預(yù)設(shè)的問題，引導(dǎo)學(xué)生展開深度思考和研究性學(xué)習(xí)。該環(huán)節(jié)的操作重點是善于捕捉學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中生成的新問題，重視追問，切實引發(fā)學(xué)生的深度思考。

哲學(xué)家黑格爾說過：錯誤本身乃是達(dá)到真理的一個必要的環(huán)節(jié)，由于錯誤，真理才會被發(fā)現(xiàn)。教師在教學(xué)過程中應(yīng)盡可能地把學(xué)生的“錯誤”或者問題轉(zhuǎn)化成有用的教學(xué)資源。在本課中，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生了不少新問題，包括“CO2中的碳在光合作用中怎樣轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中的碳？”“光合作用過程中的ADP、NADP+、C5從哪里來？”等。教師通過整合自己的預(yù)設(shè)問題與課堂中生成的新問題，精心設(shè)計研思環(huán)節(jié)，用層層遞進(jìn)的問題和相關(guān)實驗材料為支架，引發(fā)學(xué)生的深度思考，使學(xué)生對知識的理解越來越深刻。

問題4：卡爾文的實驗只提到探明了“CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中的碳”，那么轉(zhuǎn)化的過程是怎樣的呢？

實驗材料1：卡爾文將小球藻裝在一個密閉容器后，向密閉容器中通入14CO2。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到5s時，14C出現(xiàn)在一種五碳化合物（C5）和一種六碳糖（C6）中;將反應(yīng)時間縮短到0.5s時，14C出現(xiàn)在一種三碳化合物（C3）中。這說明了什么？

學(xué)生在研究以上實驗材料后，可以順利推導(dǎo)出“CO2中的C在光合作用中的轉(zhuǎn)移路徑是14CO2→C3→C5+C6”。

問題5：光合作用每一個階段都需要光嗎？

實驗材料2：1954年，科學(xué)家在給葉綠體照光時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向體系中供給無機(jī)磷、ADP和NADP+時，體系中就會有ATP和NADPH產(chǎn)生。同時發(fā)現(xiàn)，只要供給了ATP和NADPH，即使在黑暗中，葉綠體也可將CO2轉(zhuǎn)變?yōu)樘恰＿@則材料說明了什么？

學(xué)生經(jīng)過分析以上材料，可以順利推出“光合作用不是每一階段都需要光，但每一階段都要有ATP和NADPH;有光的時候產(chǎn)生的ATP和NADPH可以為CO2轉(zhuǎn)變?yōu)樘翘峁l件”。

問題6：沒有光的條件下暗反應(yīng)能發(fā)生嗎？

這個問題需要發(fā)散性思維，學(xué)生要回答完整比較困難，經(jīng)教師提示后可以分析出：如果是短時間無光，由于葉綠體中積累有ATP和NADPH，暗反應(yīng)仍然可以發(fā)生，直到消耗完ATP和NADPH，則反應(yīng)停止。最后得出結(jié)論：暗反應(yīng)能否發(fā)生，關(guān)鍵在于有無ATP和NADPH。

問題7：光合作用過程中的ADP、NADP+、C5從哪里來？

部分學(xué)生注意到，課本中講到光合作用過程不斷從外界吸收光、CO2、水，而沒有提到吸收ADP、NADP+、C5等物質(zhì)，這些物質(zhì)是從哪里來的呢？通過認(rèn)真分析光合作用發(fā)生的過程可知，這幾種物質(zhì)原來產(chǎn)生于光反應(yīng)階段，而且是可以循環(huán)使用的。

以上問題是教輔資料上不曾出現(xiàn)的，只有學(xué)生深入思考才會產(chǎn)生;學(xué)生在問題引領(lǐng)下層層深入地展開學(xué)習(xí)活動，在切實掌握生物學(xué)有關(guān)知識的同時，能力得到了發(fā)展，學(xué)科核心素養(yǎng)在潛移默化中形成。其中的問題4和問題5，需要用科學(xué)實驗幫助學(xué)生理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究的思路和方法，借以提高學(xué)生的科學(xué)探究和科學(xué)思維能力。及時解答學(xué)生已經(jīng)出現(xiàn)和可能出現(xiàn)的問題，疏通其知識和思維障礙，可以加深學(xué)生對生物學(xué)大概念的理解，有利于其生命觀念的形成。

（四）實踐環(huán)節(jié)

“實踐”環(huán)節(jié)要求教學(xué)過程關(guān)注學(xué)生實踐經(jīng)歷，讓學(xué)生動手、動腦，提高應(yīng)用知識解決現(xiàn)實生活中的問題的能力。

華東師范大學(xué)課程與教學(xué)研究所所長崔允漷教授指出：所謂的素養(yǎng)，其實是真實情境中的問題解決能力。真實情境可以將知識學(xué)習(xí)與真實生活連接起來，打通知識世界與生活世界，便于學(xué)生感受到知識學(xué)習(xí)的意義與價值;將真實情境貫穿知識學(xué)習(xí)的全過程，可以將知識條件化、情境化、結(jié)構(gòu)化、生活化，便于學(xué)生深度理解。在本課中，當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)了光合作用的原理之后，教師可讓學(xué)生根據(jù)光合作用的原理完成以下任務(wù)。

任務(wù)1：分析農(nóng)作物種植“正其行，通其風(fēng)”“施肥”“灌溉”中所蘊含的生物學(xué)原理。

任務(wù)2：在臥室內(nèi)種植物能使空氣清新嗎？為什么？

任務(wù)3：閱讀下列資料，請你對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提出建議和可行措施。

空氣中的CO2含量約為350μmol/mol，城市周圍的CO2含量為370—400μmol/mol，這種含量對植物的光合作用來說是比較低的。作物高產(chǎn)栽培的密度大，肥、水充足，植株繁茂，需要吸收更多的CO2，特別在中午前后，于是CO2成為增產(chǎn)的限制因子之一。

以上三項實踐探究任務(wù)，都屬于光合作用原理在實踐中的應(yīng)用：任務(wù)1用來呼應(yīng)導(dǎo)課時提出的問題“這些現(xiàn)象和光合作用有什么關(guān)系”，對原理本身作深入探究，以利于學(xué)生進(jìn)一步明晰生物學(xué)原理與現(xiàn)實生產(chǎn)生活的關(guān)系;任務(wù)2和任務(wù)3則要求學(xué)生運用所學(xué)知識即生物學(xué)原理，進(jìn)一步探討或解決現(xiàn)實生活中的問題，形成科學(xué)的自然觀和生命觀，培養(yǎng)社會責(zé)任。

通過以上課例分析可知，“導(dǎo)學(xué)→展評→研思→實踐”四步教學(xué)法注重在課堂上引導(dǎo)學(xué)生主動參與課堂學(xué)習(xí)，重視問題導(dǎo)學(xué)和生生、師生之間的“導(dǎo)”“學(xué)”互動，讓學(xué)生勇于嘗試自主發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題，樂于與同伴進(jìn)行深層次交流，充分激發(fā)學(xué)習(xí)的積極性，不斷提高學(xué)科核心素養(yǎng)等綜合素養(yǎng)。（本文所用課例曾在2018年廣西普通高中課程改革生物學(xué)科精品課課堂教學(xué)現(xiàn)場展示觀摩研討會上展示，并收錄為廣西課改成果精品錄像課）

（責(zé)編 白聰敏）