基于生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的實(shí)踐型生物課堂構(gòu)建

陳春蘭

摘要：在生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的視野下，以“生長(zhǎng)素的生理作用”為例，通過(guò)學(xué)生自行設(shè)計(jì)探究活動(dòng)，構(gòu)建以學(xué)生為主體的實(shí)踐型生物課堂，引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)相關(guān)概念，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，提升學(xué)生的科學(xué)探究能力，并在知識(shí)遷移應(yīng)用中增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任意識(shí)。整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)有效提升了學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng);實(shí)驗(yàn)探究;實(shí)踐型生物課堂

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《新課標(biāo)》）明確指出高中生物學(xué)課程是以提高學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為宗旨的學(xué)科課程，強(qiáng)調(diào)在教學(xué)過(guò)程中要重實(shí)踐，強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程是主動(dòng)參與的過(guò)程，讓學(xué)生積極參與動(dòng)手和動(dòng)腦的活動(dòng)，通過(guò)探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)或完成工程學(xué)任務(wù)，加深對(duì)生物學(xué)概念的理解，提升應(yīng)用知識(shí)的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，進(jìn)而能用科學(xué)的觀點(diǎn)、知識(shí)、思路和方法，探討或解決現(xiàn)實(shí)生活中的某些問(wèn)題。這就需要教師在課堂教學(xué)中盡可能地構(gòu)建實(shí)踐型課堂，讓學(xué)生主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)，在親歷提出問(wèn)題、獲取信息、尋找證據(jù)、檢驗(yàn)假設(shè)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律等過(guò)程中習(xí)得生物學(xué)知識(shí)，養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣，形成積極的科學(xué)態(tài)度，發(fā)展終身學(xué)習(xí)及創(chuàng)新實(shí)踐能力，為全面發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)做鋪墊。下面以“生長(zhǎng)素的生理作用”為例，利用學(xué)生自行設(shè)計(jì)的“探究生長(zhǎng)素類(lèi)似物對(duì)大蒜生根的影響”的探究活動(dòng)構(gòu)建實(shí)踐型課堂，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，自主建構(gòu)“生長(zhǎng)素的生理作用”相關(guān)概念，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，并通過(guò)掌握科學(xué)探究的基本思路和方法，以提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。最后通過(guò)舉例生長(zhǎng)素、生長(zhǎng)素類(lèi)似物在農(nóng)業(yè)、園藝上的運(yùn)用，滲透社會(huì)責(zé)任意識(shí)，以綜合提高學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

1教材分析與設(shè)計(jì)思路

“生長(zhǎng)素的生理作用”是人教版《必修3·穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第三章第二節(jié)的內(nèi)容，包括生長(zhǎng)素的生理作用、生長(zhǎng)素在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用、探索生長(zhǎng)素類(lèi)似物促進(jìn)插條生根的最適濃度。本節(jié)不僅是對(duì)“植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)”學(xué)習(xí)內(nèi)容的延續(xù)，也為學(xué)習(xí)“其他植物激素”做鋪墊，在“植物的激素調(diào)節(jié)”這一章中起到承上啟下的作用，為學(xué)生理解植物生命活動(dòng)受到多種因素的調(diào)節(jié)，其中最重要的是植物激素的調(diào)節(jié)等概念提供了理論基礎(chǔ)和實(shí)踐基礎(chǔ)。

本節(jié)課以探究活動(dòng)為載體，構(gòu)建以學(xué)生為主體的實(shí)踐型課堂，通過(guò)自主設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)分析、思考討論、總結(jié)歸納等過(guò)程，揭示植物生長(zhǎng)素在調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)時(shí)表現(xiàn)出兩重性，幫助學(xué)生突破生長(zhǎng)素的生理作用這一重難點(diǎn)。本節(jié)課旨在探究中發(fā)展合作能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，提高學(xué)生科學(xué)探究能力，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任意識(shí)，在實(shí)踐型課堂中落實(shí)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

2教學(xué)目標(biāo)

①通過(guò)探究活動(dòng)揭示生長(zhǎng)素在調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)時(shí)表現(xiàn)出兩重性，概述生長(zhǎng)素的生理作用，形成穩(wěn)態(tài)與平衡的生命觀念。

②通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、歸納與總結(jié)等科學(xué)方法分析實(shí)驗(yàn)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維。

③通過(guò)自行設(shè)計(jì)“探索生長(zhǎng)素類(lèi)似物對(duì)大蒜生根的影響”探究實(shí)驗(yàn)，掌握一般科學(xué)探究的基本思路和方法，提高科學(xué)探究能力，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作能力和創(chuàng)新精神。

④通過(guò)聯(lián)系生活，介紹生長(zhǎng)素、生長(zhǎng)素類(lèi)似物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用，分析并嘗試提出生產(chǎn)實(shí)踐方案，培養(yǎng)崇尚科學(xué)的態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感。

3教學(xué)過(guò)程

3.1溫故知新，激發(fā)矛盾，提出探究性問(wèn)題

學(xué)生通過(guò)回憶植物向光性的形成原因，推測(cè)出生長(zhǎng)素可能具有促進(jìn)植物生長(zhǎng)的生理作用。此時(shí)，教師展示并介紹科學(xué)家關(guān)于水稻的根部表現(xiàn)出負(fù)向光性的研究結(jié)果，設(shè)問(wèn)：為什么在單側(cè)光的照射下，水稻的根部表現(xiàn)出負(fù)向光性？學(xué)生通過(guò)思考與討論，形成初步認(rèn)識(shí)：生長(zhǎng)素對(duì)植物的生長(zhǎng)可能不僅是促進(jìn)作用，進(jìn)而提出疑問(wèn)：生長(zhǎng)素在調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)時(shí)有哪些生理作用呢？

設(shè)計(jì)意圖：教師在學(xué)生已有的認(rèn)知水平上，制造矛盾，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，為探究活動(dòng)的順利開(kāi)展做好鋪墊。

3.2設(shè)計(jì)方案，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，提升科學(xué)探究能力

教師在學(xué)生提出疑問(wèn)的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課前探究活動(dòng)，尋找答案。學(xué)生經(jīng)過(guò)大量相關(guān)文獻(xiàn)的調(diào)研和討論，將教科書(shū)中探究活動(dòng)的木本或草本植物改用大蒜作為實(shí)驗(yàn)材料，自行設(shè)計(jì)出新的探究實(shí)驗(yàn)：探究不同濃度生長(zhǎng)素類(lèi)似物對(duì)大蒜生根的影響。這樣可以有效地解決以往實(shí)驗(yàn)材料中所突出的生根難、耗時(shí)長(zhǎng)、不易觀察以及季節(jié)性等問(wèn)題。探究不同濃度生長(zhǎng)素類(lèi)似物對(duì)大蒜生根的影響的實(shí)驗(yàn)方案如下：

（1）實(shí)驗(yàn)材料與用具：生長(zhǎng)素類(lèi)似物（萘乙酸）、大蒜、電子天平、燒杯、量筒、試管、玻璃棒等。

（2）大蒜的栽培方法：浸泡法。

（3）實(shí)驗(yàn)方案：

①用蒸餾水配制濃度梯度為0、10^-12、10^-10、10^-8、10^-6、10^-4mol·L^-1的NAA溶液。

②大蒜的選材和處理，注意無(wú)關(guān)變量的控制。

③用NAA溶液浸泡大蒜進(jìn)行培養(yǎng)。每個(gè)濃度的NAA溶液分別設(shè)置10個(gè)平行組。

④觀察記錄，每天定時(shí)記錄大蒜的生根數(shù)。

在教師的協(xié)助下，學(xué)生分小組，自行設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)方案，在課前開(kāi)展相關(guān)的實(shí)驗(yàn)探究，并如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

設(shè)計(jì)意圖：教師引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)查閱文獻(xiàn)、交流分析，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)學(xué)生提煉信息的能力以及交流表達(dá)能力。學(xué)生在探討、制定方案和實(shí)施實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，掌握科學(xué)探究的基本思路和方法，提升科學(xué)探究能力，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作能力和創(chuàng)新精神。

3.3分析實(shí)驗(yàn)，總結(jié)歸納，培養(yǎng)科學(xué)思維能力

學(xué)生在課堂上通過(guò)分享視頻講述實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并對(duì)實(shí)驗(yàn)中的自變量、因變量、無(wú)關(guān)變量進(jìn)行分析討論，總結(jié)探究實(shí)驗(yàn)的基本思路和方法。

學(xué)生展示培養(yǎng)6d后的大蒜生根情況，并描述各自觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出初步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：當(dāng)生長(zhǎng)素類(lèi)似物濃度較高時(shí)，大蒜生根數(shù)量少;當(dāng)生長(zhǎng)素類(lèi)似物濃度較低時(shí)，大蒜生根數(shù)量較多。教師提出疑問(wèn)：為什么用蒸餾水培養(yǎng)的大蒜也會(huì)生根呢？學(xué)生通過(guò)討論分析，得出可能性的原因：大蒜有內(nèi)源生長(zhǎng)素，在適宜的環(huán)境下會(huì)也會(huì)生根發(fā)芽。

各小組代表利用希沃授課助手向其他同學(xué)展示各組實(shí)驗(yàn)記錄表格。為了更直觀地查看數(shù)據(jù)，教師將其進(jìn)行匯總，見(jiàn)表1。

學(xué)生觀察數(shù)據(jù)后，對(duì)第6組中10^-4mol/L NAA濃度下的大蒜生根數(shù)量提出質(zhì)疑。教師請(qǐng)第6組的學(xué)生對(duì)此可疑數(shù)據(jù)進(jìn)行原因分析，發(fā)現(xiàn)這顆大蒜在培養(yǎng)的過(guò)程中發(fā)生了爛根的現(xiàn)象。

教師順勢(shì)提出疑問(wèn)：大蒜發(fā)生了爛根現(xiàn)象，其原因可能是什么？該如何解決這個(gè)問(wèn)題？經(jīng)過(guò)小組的充分討論，普遍認(rèn)為缺氧是造成大蒜爛根的主要原因。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)方案，學(xué)生獻(xiàn)言獻(xiàn)策，有提出更換實(shí)驗(yàn)容器的，也有提出定時(shí)更換相應(yīng)溶度的NAA溶液的。教師對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程出現(xiàn)問(wèn)題的分析以及解決方案進(jìn)行肯定和評(píng)價(jià)。

教師進(jìn)一步提問(wèn)：當(dāng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生可疑數(shù)據(jù)時(shí)，該如何處理？大部分學(xué)生回答：應(yīng)當(dāng)舍棄可疑數(shù)據(jù)。教師根據(jù)學(xué)生回答，提示學(xué)生要通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)以及分析化學(xué)的方法對(duì)可疑數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，看其是否處于誤差允許范圍之內(nèi)，若是則保留，若不是則舍棄，并指導(dǎo)學(xué)生用肖維納特法對(duì)可疑數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其在誤差允許范圍之外，應(yīng)當(dāng)舍棄。

教師組織學(xué)生對(duì)表1中的有效實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行求取平均值的處理，以不同濃度的NAA溶液作為橫坐標(biāo)，大蒜的平均生根數(shù)量作為縱坐標(biāo)繪制相關(guān)曲線(xiàn)，如圖1所示，并讓學(xué)生以小組討論的形式分析曲線(xiàn)含義，得出可能的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。學(xué)生經(jīng)過(guò)分析曲線(xiàn)，交流討論，自行得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：生長(zhǎng)素類(lèi)似物對(duì)大蒜的生根既有促進(jìn)作用，又有抑制作用，即表現(xiàn)出兩重性。

教師進(jìn)一步的引導(dǎo)，由于生長(zhǎng)素類(lèi)似物與生長(zhǎng)素具有相同的生理效應(yīng)，因此推測(cè)生長(zhǎng)素的生理作用也具有兩重性。

教師通過(guò)設(shè)置問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)進(jìn)一步分析曲線(xiàn)，探究生長(zhǎng)素的生理作用具有兩重性與什么因素有關(guān)：

①通過(guò)分析圖1中曲線(xiàn)段與點(diǎn)的含義，生長(zhǎng)素的生理作用具有兩重性與什么因素有關(guān)？

②如何在預(yù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步確定NAA促進(jìn)大蒜生根的最適濃度呢？

③通過(guò)生長(zhǎng)素對(duì)根、芽、莖的不同生理作用，生長(zhǎng)素的生理作用具有兩重性還與什么因素有關(guān)？

學(xué)生積極回答問(wèn)題。教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)，得出：生長(zhǎng)素生理作用的兩重性跟生長(zhǎng)素的濃度以及植物器官種類(lèi)有關(guān)。

設(shè)計(jì)意圖：在分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象初步認(rèn)識(shí)到生長(zhǎng)素的生理作用具有兩重性，再通過(guò)對(duì)原始數(shù)據(jù)的處理分析、繪制圖表、得出結(jié)論，深刻認(rèn)識(shí)到生長(zhǎng)素的生理作用具有兩重性，循序漸進(jìn)。這樣可使知識(shí)的呈現(xiàn)具有一定的生成性，更符合學(xué)生的認(rèn)知過(guò)程。在分析實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的現(xiàn)象及問(wèn)題進(jìn)行深入探討，特別是對(duì)大蒜爛根現(xiàn)象以及可疑數(shù)據(jù)的分析，不僅培養(yǎng)了學(xué)生務(wù)實(shí)的求知態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維，還鍛煉了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，并傳達(dá)了一種積極樂(lè)觀不怕困難的情懷，使得整個(gè)分析過(guò)程更加飽滿(mǎn)、生動(dòng)、有意義。教師充分發(fā)揮了學(xué)生的主體作用，在“分析一討論一總結(jié)一思考”的教學(xué)過(guò)程中，既突破了本節(jié)的重難點(diǎn)，又體現(xiàn)了生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的科學(xué)思維和科學(xué)探究?jī)蓚€(gè)維度的落實(shí)。

3.4聯(lián)系實(shí)際，解決問(wèn)題，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感

學(xué)生通過(guò)科學(xué)探究活動(dòng)對(duì)生長(zhǎng)素的生理作用有了一定理解，聯(lián)系實(shí)際生活，嘗試運(yùn)用自己所學(xué)的知識(shí)解釋身邊出現(xiàn)的生活現(xiàn)象，如根的負(fù)向光性、根的向地性和莖的背地性。學(xué)生通過(guò)分析實(shí)例，經(jīng)過(guò)自主發(fā)言、小組補(bǔ)充、教師總結(jié)等過(guò)程，加深對(duì)生長(zhǎng)素生理作用具有兩重性的認(rèn)識(shí)。

教師通過(guò)展示塔形樹(shù)冠圖片，介紹頂端優(yōu)勢(shì)，通過(guò)展示科學(xué)家對(duì)頂端優(yōu)勢(shì)的研究實(shí)驗(yàn)結(jié)果，嘗試讓學(xué)生總結(jié)出頂端優(yōu)勢(shì)形成的原因，并讓學(xué)生舉例分析頂端優(yōu)勢(shì)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和園藝中的應(yīng)用。

最后，教師以2，4-D為例介紹生長(zhǎng)素類(lèi)似物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，通過(guò)情境創(chuàng)設(shè)，讓學(xué)生化身為科技人員，研究新研制出的除草劑在使用時(shí)的濃度要求，要求寫(xiě)出研究思路及方案，并設(shè)計(jì)該產(chǎn)品的使用說(shuō)明書(shū)。學(xué)生嘗試應(yīng)用所學(xué)知識(shí)對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中的問(wèn)題提出可行性的解決方案，以培養(yǎng)崇尚科學(xué)的態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生分析實(shí)例，關(guān)注生活中許多有趣的植物現(xiàn)象與生長(zhǎng)素的關(guān)系，列舉生長(zhǎng)素、生長(zhǎng)素類(lèi)似物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、園藝等生活實(shí)際中的應(yīng)用，有利于建立將知識(shí)聯(lián)系生活的學(xué)習(xí)方法，提高知識(shí)遷移的應(yīng)用能力。并通過(guò)模擬科技人員，嘗試解決生活中的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，特別是通過(guò)除草劑產(chǎn)品說(shuō)書(shū)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，利用科學(xué)的觀點(diǎn)、生物學(xué)的觀點(diǎn)思考問(wèn)題，并對(duì)生活中出現(xiàn)的廣告亂象做出理性的解釋和判斷，建立健康文明的生活方式，以增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。

4教學(xué)反思

本節(jié)課在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，緊扣生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任四個(gè)維度來(lái)制定教學(xué)目標(biāo)。在教學(xué)過(guò)程中，教師始終圍繞教學(xué)目標(biāo)，以探究活動(dòng)為載體，構(gòu)建以學(xué)生為主體的實(shí)踐型課堂，通過(guò)課前制定實(shí)驗(yàn)方案、開(kāi)展探究實(shí)驗(yàn)，提升了學(xué)生的科學(xué)探究能力。學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)、處理數(shù)據(jù)，生成性地得出“生長(zhǎng)素的生理作用具有兩重性”的結(jié)論。特別是在分析過(guò)程中，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的可疑數(shù)據(jù)和大蒜爛根現(xiàn)象進(jìn)行充分地討論，積極地提出了解決方案，有效培養(yǎng)了學(xué)生務(wù)實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。最后，教師聯(lián)系實(shí)際，解決現(xiàn)實(shí)生活中出現(xiàn)的問(wèn)題，增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐能力和社會(huì)責(zé)任感。整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了新課標(biāo)中所倡導(dǎo)的自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)，真正落實(shí)學(xué)生的主體地位，通過(guò)構(gòu)建實(shí)踐型課堂，有效提升了學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。