基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)構(gòu)建重要概念的初中生物學(xué)教學(xué)實(shí)踐
——以“單細(xì)胞的生物體”為例

劉 衛(wèi)

（揚(yáng)州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)振興花園學(xué)校 江蘇揚(yáng)州 225009）

生物學(xué)概念是生物學(xué)課程內(nèi)容的基本組成，概念的形成是樹立生命觀念的基石，因此概念教學(xué)是生物學(xué)教學(xué)的重中之重。但概念教學(xué)的最終目的并不是讓學(xué)生記住生物學(xué)事實(shí)和概念定義，而是幫助學(xué)生通過對事實(shí)的抽象和概括，自主建構(gòu)起生物學(xué)概念。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是聚焦問題情境以項(xiàng)目活動為驅(qū)動，使學(xué)生在實(shí)踐中主動探究的學(xué)習(xí)模式。學(xué)生采用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，能主動收集事實(shí)證據(jù)，并利用嚴(yán)密的邏輯思維參與到概念的理解和形成過程中來。因此，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是進(jìn)行概念教學(xué)的有效教學(xué)模式。

“單細(xì)胞的生物體”是蘇科版七年級生物學(xué)教材第九章第三節(jié)的內(nèi)容，主要包括常見的單細(xì)胞生物體草履蟲和酵母菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、生活習(xí)性以及與人類的關(guān)系。這是對多細(xì)胞生物體組成的學(xué)習(xí)之后，進(jìn)一步對一些特殊生物體生命活動規(guī)律的探索。本節(jié)課旨在促使學(xué)生形成義務(wù)教育階段50個(gè)生物學(xué)重要概念之一“一些生物由單細(xì)胞構(gòu)成，一些生物由多細(xì)胞組成”。大多數(shù)教師都將本節(jié)課的重點(diǎn)放在了觀察草履蟲的形態(tài)結(jié)構(gòu)和探究草履蟲對刺激的反應(yīng)兩個(gè)方面，沒有強(qiáng)化重要概念的教學(xué)。因此，筆者圍繞“一些生物由單細(xì)胞構(gòu)成”這一重要概念，采用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)展開教學(xué)，使學(xué)生不僅能掌握草履蟲的結(jié)構(gòu)、學(xué)會探究草履蟲對刺激的反應(yīng)，更能夠形成重要概念，發(fā)展科學(xué)思維，提高探究能力，進(jìn)而提升學(xué)科核心素養(yǎng)。本節(jié)課分兩課時(shí)進(jìn)行教學(xué)，本案例將討論第一課時(shí)的教學(xué)實(shí)踐。

1 創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，聚焦核心問題

教師將高濃度草履蟲培養(yǎng)液與銀耳湯1∶1混合后制成臨時(shí)裝片，利用數(shù)碼顯微鏡的低倍鏡觀察并展示在大屏幕上。學(xué)生可觀察到許多緩慢移動的細(xì)點(diǎn)。此時(shí)，教師提出問題：你看到了什么？你認(rèn)為它是一種生物嗎？在學(xué)生表達(dá)完猜想后，教師向?qū)W生說明視野中的細(xì)點(diǎn)叫做草履蟲，從而明確本節(jié)課的核心問題：草履蟲是生物體嗎？

設(shè)計(jì)意圖：教師引導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)的情境中發(fā)現(xiàn)本節(jié)課的核心問題，具有先行組織者的作用，將學(xué)生的注意力集中在核心內(nèi)容的學(xué)習(xí)上。教師要鼓勵學(xué)生表達(dá)觀點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的探究熱情。

2 鏈接已有知識，分析分解問題

教師繼續(xù)追問：你猜想草履蟲是生物體的依據(jù)是什么？引導(dǎo)學(xué)生可以通過探究草履蟲是否具備生物的基本特征來判斷其是否是生物體，進(jìn)而鼓勵學(xué)生回憶生物的基本特征：生物體大多由細(xì)胞構(gòu)成；能進(jìn)行呼吸與排泄；生長發(fā)育需要物質(zhì)和能量；能繁殖；能與環(huán)境相互作用等。學(xué)生認(rèn)識到：如果草履蟲是生物體則應(yīng)該符合這些基本特征。最終，教師引導(dǎo)學(xué)生將核心問題分解成6個(gè)子問題：①草履蟲是由細(xì)胞構(gòu)成的嗎？②草履蟲怎樣獲取營養(yǎng)物質(zhì)？③草履蟲怎樣排泄？④草履蟲需要呼吸嗎？⑤草履蟲怎樣繁殖？⑥草履蟲能對環(huán)境刺激做出反應(yīng)嗎？

設(shè)計(jì)意圖：本節(jié)課的總目標(biāo)探究草履蟲是否是生物體比較困難，教師基于初中學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，結(jié)合“最近發(fā)展區(qū)”原理，引導(dǎo)學(xué)生分析問題，利用學(xué)生原有的認(rèn)知生物體的基本特征作為判定草履蟲是否是生物體的依據(jù)，從而將核心問題分解為可探究的子問題，為學(xué)生學(xué)習(xí)新知識提供一個(gè)清晰的結(jié)構(gòu)框架。此外，將核心問題分解成子問題還降低了探究難度，同時(shí)使學(xué)生學(xué)習(xí)到了分解問題逐步探索的解決問題新思路。

3 自主探究實(shí)踐，逐步解決問題

3.1 探究草履蟲是由細(xì)胞構(gòu)成的嗎

教師展示觀察草履蟲的實(shí)驗(yàn)方法。學(xué)生制作草履蟲臨時(shí)裝片并觀察草履蟲的形態(tài)結(jié)構(gòu)；再利用平板電腦打開揚(yáng)州智慧學(xué)堂虛擬實(shí)驗(yàn)室，自主縮放旋轉(zhuǎn)草履蟲透明3D模型，認(rèn)識草履蟲的精細(xì)結(jié)構(gòu)。隨后，教師用大屏幕展示草履蟲模式圖。學(xué)生指認(rèn)其結(jié)構(gòu)，從而形成基本認(rèn)知：草履蟲是一個(gè)細(xì)胞。

設(shè)計(jì)意圖：每個(gè)學(xué)生都有機(jī)會動手親歷草履蟲臨時(shí)裝片的制作過程，發(fā)展了實(shí)驗(yàn)操作能力，也增強(qiáng)了進(jìn)一步探究的興趣。此外，虛擬3D模型比放大的塑料模型更便于學(xué)生看清草履蟲內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，明確各結(jié)構(gòu)的關(guān)系。

3.2 探究草履蟲是怎樣獲取營養(yǎng)物質(zhì)的

教師將酵母菌提前用中性紅染色。實(shí)驗(yàn)分組進(jìn)行，學(xué)生首先將染色的酵母菌與草履蟲培養(yǎng)液1∶1混合均勻，靜置1 min后，將上述混合溶液與銀耳湯1∶1混合均勻。取一滴最終的混合液制成臨時(shí)裝片，用顯微鏡觀察酵母菌經(jīng)口溝進(jìn)入草履蟲的過程及由酵母菌聚集成的紅色葡萄狀食物泡。

設(shè)計(jì)意圖：教師將草履蟲攝食和消化的過程動態(tài)呈現(xiàn)在學(xué)生面前，使結(jié)論更具有說服力。

3.3 探究草履蟲需要呼吸嗎

教師取兩支都加滿草履蟲培養(yǎng)液的試管。其中一個(gè)試管用蓋玻片封口，以隔絕空氣；另一個(gè)試管中的培養(yǎng)液敞開式培養(yǎng)，其他實(shí)驗(yàn)條件保持相同。以上實(shí)驗(yàn)操作課前完成。課堂上，學(xué)生打開平板電腦燈光，逆光觀察草履蟲的分布情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，蓋玻片封口的試管中草履蟲呈均勻分布，敞口的試管中草履蟲集中分布在表層培養(yǎng)液中。教師引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)的變量：封閉的試管培養(yǎng)液接觸不到外界空氣，整個(gè)試管中不同位置的培養(yǎng)液氧含量相同；開放的試管培養(yǎng)液能與空氣接觸，表層含氧豐富底層含氧相對較少。學(xué)生總結(jié)，得出結(jié)論：影響草履蟲分布的因素是氧氣；草履蟲需要氧氣進(jìn)行呼吸。隨后，教師展示氧氣和二氧化碳進(jìn)出草履蟲表膜的動圖，進(jìn)一步明確草履蟲靠表膜進(jìn)行呼吸。

設(shè)計(jì)意圖：教師將草履蟲不可觀察的呼吸現(xiàn)象，通過草履蟲分布的對照實(shí)驗(yàn)可視化，提高學(xué)生對探究實(shí)驗(yàn)中變量與結(jié)果的邏輯關(guān)系的分析能力。

3.4 探究草履蟲怎樣排泄

教師將一滴墨水滴入草履蟲培養(yǎng)液與銀耳湯的混合液中搖勻，取一滴含有墨水的混合液制成臨時(shí)裝片，用吸水紙盡量吸去多余的水分但不能吸干避免蓋玻片下出現(xiàn)氣泡。學(xué)生觀察兩個(gè)伸縮泡的位置及其收縮與擴(kuò)張的規(guī)律，自主學(xué)習(xí)教材34頁圖9-13，認(rèn)識草履蟲排泄的方式。

設(shè)計(jì)意圖：在墨水的暗背景下，學(xué)生能明顯地觀察到草履蟲的伸縮泡和收集管。在水分較少的狀態(tài)下，草履蟲的伸縮泡和收集管擴(kuò)張時(shí)，體積更大，動作更慢，便于觀察。

3.5 探究草履蟲怎樣繁殖

小組內(nèi)分工利用平板電腦上網(wǎng)搜索草履蟲的繁殖方式，并觀察草履蟲接合生殖和分裂生殖的永久裝片，總結(jié)草履蟲有性生殖和無性生殖的過程。

設(shè)計(jì)意圖：該活動提高了學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)獲取資源的能力，促進(jìn)信息化在課堂中的應(yīng)用，同時(shí)培養(yǎng)小組合作的意識。

3.6 探究草履蟲是否對環(huán)境刺激做出反應(yīng)

課前，教師將草履蟲培養(yǎng)液用500目的濾網(wǎng)過濾后重懸于清水中，進(jìn)行2 d的饑餓處理，并為學(xué)生提供牛肉汁、生理鹽水兩種刺激物。學(xué)生取三個(gè)平板電腦，打開燈光，將平板電腦平放在實(shí)驗(yàn)臺上。在燈的上方放置一個(gè)小燒杯，取3片載玻片，分別平放在燒杯口上。在每一片載玻片上都滴兩滴經(jīng)饑餓處理的草履蟲培養(yǎng)液，用解剖針連接起來。1號載玻片不放刺激物，2號載玻片在左側(cè)培養(yǎng)液邊緣滴一滴牛肉汁，3號載玻片在左側(cè)培養(yǎng)液邊緣滴一滴生理鹽水，逆光觀察草履蟲的運(yùn)動情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，1號載玻片上兩個(gè)液滴中的草履蟲均勻分布，2號載玻片上的草履蟲向左側(cè)移動，3號載玻片上的草履蟲向右側(cè)移動。學(xué)生討論，得出結(jié)論，草履蟲能對環(huán)境刺激作出反應(yīng)，趨向有利刺激逃避有害刺激。隨后，教師展示草履蟲運(yùn)動時(shí)纖毛擺動的高清視頻，進(jìn)一步明確草履蟲靠纖毛擺動進(jìn)行運(yùn)動。 設(shè)計(jì)意圖：利用饑餓處理后的草履蟲進(jìn)行食物趨向的探究實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯，以生理鹽水為有害刺激物比食鹽顆粒更容易把握刺激強(qiáng)度，避免了草履蟲死亡。教師增加了1號載玻片為空白對照，使實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)更嚴(yán)謹(jǐn)結(jié)論更具有說服力。使用平板電腦燈光為背景光源，逆光肉眼可直接觀察草履蟲的移動情況，簡化了在顯微鏡下進(jìn)行觀察的繁雜操作。

4 建構(gòu)重要概念，落實(shí)核心素養(yǎng)

本節(jié)課探究活動較多，學(xué)生難以在一節(jié)課內(nèi)完成，故全班每個(gè)學(xué)生都動手實(shí)踐第一個(gè)活動探究草履蟲的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，分組同時(shí)進(jìn)行其他5個(gè)探究活動，每組實(shí)踐一個(gè)。各組將獲得的探究結(jié)果用平板電腦拍攝照片、視頻或截圖記錄下來上傳至互動課堂，教師用大屏幕演示給全體學(xué)生共同探討。

師生歸納以上探究實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，得到：草履蟲由細(xì)胞構(gòu)成；能進(jìn)行呼吸與排泄；需要從環(huán)境中獲取營養(yǎng)物質(zhì)；能繁殖；能對環(huán)境刺激作出反應(yīng)的結(jié)論。隨后，再次回歸核心問題：草履蟲是生物體嗎？綜合以上探究的結(jié)論，學(xué)生形成重要概念：草履蟲一個(gè)細(xì)胞就能夠完成各項(xiàng)生命活動，是由單細(xì)胞構(gòu)成的生物體。隨后，教師再次用大屏幕展示草履蟲細(xì)胞模式圖，學(xué)生說出各結(jié)構(gòu)與之對應(yīng)的生命活動，從而深化結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念，進(jìn)一步提升生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

5 教學(xué)反思

教師利用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，首先為學(xué)生創(chuàng)造微觀世界的真實(shí)情境，激發(fā)學(xué)生提出本節(jié)課的核心問題：草履蟲是生物體嗎？再引導(dǎo)學(xué)生將核心問題分解成更具可操作性的子問題，以問題貫穿整個(gè)教學(xué)過程，真正實(shí)現(xiàn)了“以學(xué)生為中心、以問題為基點(diǎn)、以活動為主線”。學(xué)生圍繞問題積極探索尋找證據(jù)，基于客觀的探究結(jié)果進(jìn)行嚴(yán)密的推理和判斷，提升了科學(xué)探究和科學(xué)思維能力，并在問題解決中自主建構(gòu)起重要概念。