基于真實(shí)情境的中學(xué)生物學(xué)探究性學(xué)習(xí)
——以“藻類植物”為例

（江蘇第二師范學(xué)院生化學(xué)院 江蘇南京 210013）

生物課程與教學(xué)改革以核心素養(yǎng)的培育為宗旨，教學(xué)過程重視科學(xué)實(shí)踐，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生對社會(huì)生活和生產(chǎn)實(shí)踐中的真實(shí)問題的解決能力，發(fā)展核心素養(yǎng)。同時(shí)生物學(xué)課程作為自然科學(xué)門類中的一員，其任務(wù)也包含了幫助學(xué)生理解自然科學(xué)的本質(zhì)。因此在真實(shí)的環(huán)境中開展針對真實(shí)問題的生物學(xué)教學(xué)就具有了重要意義。

“藻類植物”是義務(wù)教育生物學(xué)課程七年級上冊的內(nèi)容，教師在教學(xué)過程中往往過分關(guān)注衣藻和水綿等代表植物的結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@些內(nèi)容一般是中考重點(diǎn)考查的內(nèi)容。但《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）中對藻類植物的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)表述為“概述藻類植物的主要特征以及它們與人類生活的關(guān)系”，僅僅關(guān)注某一兩種藻類植物的結(jié)構(gòu)和功能是不能達(dá)到課程標(biāo)準(zhǔn)的要求的。藻類分布廣泛，與人類關(guān)系密切，人們以某些藻類為食已經(jīng)幾千年，近年來我國很多地區(qū)水污染加劇，藍(lán)藻爆發(fā)，引發(fā)了大量的環(huán)境問題，使得人們對藻類植物給予了更多的關(guān)注。鑒于此，在“藻類植物”一節(jié)的教學(xué)中如何基于真實(shí)的情境，利用好學(xué)生的已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)開展真實(shí)的探究成為下面討論的重點(diǎn)。

1 設(shè)置認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生聚焦真實(shí)情境開展學(xué)習(xí)

學(xué)生對于藻類植物有許多認(rèn)知和經(jīng)驗(yàn)。他們通常知道藻類植物分布很廣泛，有水的地方就有藻類植物；我們常吃的海帶、紫菜等都是藻類植物。但除了這些常吃的藻類植物外，對藻類植物的了解又是非常含糊而不具體的。根據(jù)這樣的學(xué)情分析，教師在課堂教學(xué)的一開始就設(shè)計(jì)了一個(gè)活動(dòng)，以辨認(rèn)常見食物“海帶排骨湯”“紫菜蛋花湯”“地皮菜（一種南方常見的念珠藻）炒雞蛋”和“發(fā)菜羹”中一類共性的植物性食材來引出學(xué)習(xí)主題——“藻類植物”。這樣的環(huán)節(jié)很自然地將學(xué)生熟悉的藻類植物都呈現(xiàn)了出來。接著，教師提出問題：“除了這些藻類植物，我們還知道哪些藻類植物呢？”這樣的問題設(shè)計(jì)引發(fā)了學(xué)生的認(rèn)知沖突，他們知道身邊到處都分布有藻類植物，但因?yàn)樽约菏煜ぴ孱愔参飫倓偠急怀尸F(xiàn)了，其他的就再也說不出到底有哪些具體的種類了。在這樣的認(rèn)知沖突下，教師提出讓學(xué)生去尋找身邊的藻類植物，開啟“校園藻類發(fā)現(xiàn)之旅”。

走出課堂，走進(jìn)真實(shí)的自然世界開展學(xué)習(xí)本來就對學(xué)生有著非常大的吸引力，何況學(xué)生又懷有探知未知世界的好奇和沖動(dòng)，學(xué)習(xí)的興趣一下子就被激發(fā)了起來。

2 設(shè)計(jì)針對性問題，引領(lǐng)學(xué)生基于真實(shí)情境開展科學(xué)推理

面對真實(shí)情境，教師需要精心設(shè)計(jì)系列問題，引導(dǎo)學(xué)生開展科學(xué)探究。問題的設(shè)計(jì)既要有對情境的運(yùn)用，也要針對教學(xué)目標(biāo)，使科學(xué)推理既基于事實(shí)，又邏輯嚴(yán)謹(jǐn)，避免探究的盲目和低效。

活動(dòng)中，學(xué)生在教師的帶領(lǐng)下來到學(xué)校的小池塘邊。指著一池碧水，教師提出事先設(shè)計(jì)好的問題：“池塘里有藻類嗎？”學(xué)生答：“有”。教師接著提問：“為什么你們認(rèn)為有藻類呢？”學(xué)生說：“因?yàn)槌靥恋乃蔷G的?！苯處熈⒖套穯枺骸盀槭裁此蔷G的你們就認(rèn)為水里有藻呢？”學(xué)生說：“因?yàn)樵孱愂侵参?，有葉綠素?！蓖ㄒ贿B串的問題促進(jìn)學(xué)生開展了基于邏輯的科學(xué)探究和論證過程。除此之外，教師還引導(dǎo)學(xué)生觀察水體駁岸處著生的一些藻類植物表面布滿了小氣泡，啟發(fā)學(xué)生思考并得出結(jié)論，藻類植物在光照下能放出氧氣，從而為后面的藻類植物的主要特征及其與人類生活的關(guān)系的學(xué)習(xí)埋下伏筆。在此基礎(chǔ)上，教師提出問題：“剛才我們都是推斷，如何證明我們的推斷是正確的呢？”在這樣的問題引領(lǐng)下，學(xué)生紛紛將水樣采集回教室在顯微鏡下觀察來進(jìn)行驗(yàn)證。

將生物學(xué)學(xué)習(xí)從封閉的課堂轉(zhuǎn)移到開放的真實(shí)的自然環(huán)境中，面對真實(shí)的場景和鮮活的生命現(xiàn)象，學(xué)生基于真實(shí)證據(jù)開展了嚴(yán)密的邏輯推理和證明的過程，思維得到訓(xùn)練的同時(shí)也深刻體驗(yàn)了科學(xué)過程和方法。

3 用好數(shù)字化設(shè)備，助力學(xué)生基于真實(shí)情境開展探究活動(dòng)

講求實(shí)效的科學(xué)探究過程既需要對探究過程進(jìn)行精心設(shè)計(jì)和指導(dǎo)，也依賴于技術(shù)和設(shè)備的支持。對藻類植物的觀察這樣的探究活動(dòng)，數(shù)碼顯微鏡和數(shù)碼顯微示教系統(tǒng)會(huì)大大提高探究的質(zhì)量。然而現(xiàn)實(shí)情況是大多數(shù)初中校都不具備這樣的條件，因此教師可考慮使用帶數(shù)碼攝像頭的顯微鏡通過電腦連接投影儀來提升探究設(shè)備的品質(zhì)，從而更好地輔助學(xué)生進(jìn)行探究。

學(xué)生制作水樣裝片，先在自己的顯微鏡里觀察，發(fā)現(xiàn)典型的、有代表性的樣本就可以轉(zhuǎn)移到教師的數(shù)碼顯微鏡上投影到大屏幕供大家觀察，把顯微鏡里的“小”情境變成大屏幕上的“大”情境。通過這種方式，學(xué)生觀察到了水體中的硅藻、柵藻、小球藻、微囊藻、螺旋藻、顫藻、盤星藻、水綿等不同藻類植物。值得注意的是，盡管《課程標(biāo)準(zhǔn)》并不要求學(xué)生能夠識(shí)別這些具體的藻類植物，但教師在備課的過程中仍然需要預(yù)先對學(xué)生觀察的水體進(jìn)行采樣和觀察，對水體中含有的常見藻類植物做好鑒定工作。這樣在學(xué)生觀察到不同藻類植物并提出疑問時(shí)，教師能順利解答，從而增加學(xué)生對教師的信任感，也避免對學(xué)生的好奇心和探究積極性造成挫傷。探究的過程要注意科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，基于證據(jù)形成結(jié)論，強(qiáng)化科學(xué)論證過程。在探究中，學(xué)生在大屏幕上看到一個(gè)正在擺動(dòng)鞭毛游動(dòng)的藻類植物，興奮異常，一致認(rèn)為他們看到了教材中的衣藻，但經(jīng)過仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)，視野中的這個(gè)藻類植物只有一根鞭毛，所以否定了自己先前的結(jié)論，推測是具有單鞭毛的一種裸藻，至于究竟是什么藻類，還有待進(jìn)一步研究。同樣，教師準(zhǔn)備好外形跟水綿非常相似的剛毛藻讓學(xué)生觀察，學(xué)生僅憑外部形態(tài)想當(dāng)然地認(rèn)為這就是水綿，但經(jīng)過顯微鏡觀察后發(fā)現(xiàn)，它的葉綠體是球型的，跟水綿截然不同。學(xué)生從而意識(shí)到形成科學(xué)結(jié)論是要以來真實(shí)、準(zhǔn)確的科學(xué)證據(jù)的，不能僅憑主觀認(rèn)知和想象。

充分利用好科學(xué)儀器設(shè)備能夠?qū)⒄鎸?shí)的探究場景更清晰、更直觀地展現(xiàn)出來，也能使學(xué)生獲取更真實(shí)、更準(zhǔn)確的科學(xué)證據(jù)，在此基礎(chǔ)上開展的探究活動(dòng)就更嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)生對科學(xué)結(jié)論的形成和科學(xué)思想的產(chǎn)生就更有認(rèn)同感，有助于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力，形成科學(xué)本質(zhì)觀。

4 利用學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，引領(lǐng)學(xué)生基于真實(shí)情境進(jìn)行歸納總結(jié)

在前述的科學(xué)推理和探究的基礎(chǔ)上，學(xué)生對藻類植物的共同特征有了一些直觀認(rèn)識(shí)，但每個(gè)學(xué)生的理解又都是不全面和有差異的；學(xué)生對于藻類植物與人類生活的關(guān)系的認(rèn)識(shí)還僅僅局限在藻類植物可以作為食物這樣的層面上。而這些內(nèi)容恰恰是本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容，因此教師應(yīng)該充分利用學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合前面的學(xué)習(xí)成果，開展基于真實(shí)情境的問題探討，學(xué)會(huì)自主解決問題。例如，學(xué)生在歸納總結(jié)藻類植物的主要特征時(shí)，常常會(huì)將“藻類植物結(jié)構(gòu)簡單”錯(cuò)誤地歸納為“藻類植物形體微小”，事實(shí)上大部分藻類植物形體都是微小的，尤其是大量的單細(xì)胞藻類，但像海帶這樣的植物，植株高度能達(dá)到近20 m。教師可以讓學(xué)生回憶生活中見到的海帶和紫菜的植株外形，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己原有認(rèn)知的局限性，從而使學(xué)生形成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)：藻類植物共性特征并不是微小而是結(jié)構(gòu)簡單，沒有根莖葉的分化。再如，在討論藻類植物與人類生活的關(guān)系時(shí)，教師可以啟發(fā)學(xué)生回憶在池塘邊觀察藻類植物時(shí)看到的植物體上的氣泡，從而使學(xué)生意識(shí)到藻類植物作為生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者，能進(jìn)行光合放氧，參與自然界的碳氧循環(huán)，而不是僅僅可以成為人類的食物。

生活經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)證據(jù)都是學(xué)生擁有的開展問題討論的真實(shí)基礎(chǔ)，這些真實(shí)的素材有助于學(xué)生糾正源于主觀想象而產(chǎn)生的前科學(xué)概念，從而建構(gòu)正確的科學(xué)概念，完善自己的認(rèn)知。

5 關(guān)注社會(huì)問題，促進(jìn)學(xué)生開展基于真實(shí)問題解決的延伸學(xué)習(xí)

雖然經(jīng)過教師的引導(dǎo)，學(xué)生能總結(jié)出一些藻類與人類生活的關(guān)系，但這些結(jié)論基本上都是積極和正面的。然而藻類帶給人類的不都是美好，藍(lán)藻的爆發(fā)、水華的產(chǎn)生，都會(huì)帶來對環(huán)境的破壞，嚴(yán)重時(shí)甚至可以引發(fā)生態(tài)災(zāi)難。2007年爆發(fā)于江蘇無錫太湖水域的藍(lán)藻水華就嚴(yán)重影響了人們的生活。教師可以借助這樣的真實(shí)社會(huì)問題引發(fā)學(xué)生對藻類危害的思考，同時(shí)可以讓學(xué)生課后通過資料搜集和開展社會(huì)調(diào)查，了解當(dāng)時(shí)藍(lán)藻爆發(fā)的情景及其對人類生活造成的影響，從而進(jìn)一步關(guān)注水體富營養(yǎng)化的治理和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。這樣的學(xué)習(xí)任務(wù)將學(xué)習(xí)從課堂內(nèi)延伸到課后，將課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)進(jìn)一步升華為對現(xiàn)實(shí)生活的關(guān)注和對實(shí)際問題的解決，最終獲得問題解決能力和形成良好的社會(huì)責(zé)任。

基于真實(shí)情境的中學(xué)生物學(xué)探究性學(xué)習(xí)，能夠讓學(xué)習(xí)不僅僅停留在紙面上，讓探究不僅僅停留在腦海里。學(xué)生在真實(shí)的情境下開展的學(xué)習(xí)既生動(dòng)又有趣，學(xué)生習(xí)得的知識(shí)從實(shí)踐中來，又用于解決實(shí)際問題，真正體現(xiàn)了學(xué)以致用和問題解決，教學(xué)充分聚焦學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成，取得了良好的成效。