基于成果導(dǎo)向的高中生物學(xué)實驗教學(xué)設(shè)計研究

摘 要：成果導(dǎo)向教育理念是一種以學(xué)生為中心，根據(jù)教學(xué)成果反向設(shè)計教學(xué)過程，以確保學(xué)生更好地獲得相應(yīng)的知識、技能的教育理念，符合教學(xué)和學(xué)生發(fā)展的要求。隨著高中生物新課標的實施和“雙減”政策以及高考改革的實行，國家對于人才培養(yǎng)的要求也發(fā)生了改變。以“探究植物細胞的吸水和失水”實驗教學(xué)為例，探討了基于成果導(dǎo)向教育理念的高中生物實驗教學(xué)設(shè)計策略。

關(guān)鍵詞：成果導(dǎo)向；高中生物；實驗教學(xué)設(shè)計

作者簡介：劉妍（1999—），女，湖南科技大學(xué)生命科學(xué)與健康學(xué)院。

成果導(dǎo)向教育最早由國外教育者Spady提出，他對成果導(dǎo)向教育的定義獲得了社會的認可［1］?；诔晒麑?dǎo)向的實驗課堂是能讓學(xué)生合作探究的開放型課堂，分為明確學(xué)習(xí)成果、合作達成學(xué)習(xí)成果、檢驗學(xué)習(xí)成果三個環(huán)節(jié)，包括“創(chuàng)設(shè)問題情境，明確學(xué)習(xí)成果”“小組討論交流，設(shè)計實驗方案”“完成實驗探究，總結(jié)實驗結(jié)論”“展示實驗成果，評價與應(yīng)用”四個探究步驟。本文以“探究植物細胞的吸水和失水”一課為例，探討如何將成果導(dǎo)向教育理念與高中生物實驗教學(xué)相結(jié)合，以提高學(xué)生的實驗操作能力，激發(fā)學(xué)生對生物課程的學(xué)習(xí)興趣。

一、教材分析

“探究植物細胞的吸水和失水”是人教版高中生物必修一“被動運輸”一節(jié)的探究實驗，也是高中階段必做的探究性實驗，能有效培養(yǎng)學(xué)生的實驗探究能力和創(chuàng)新思維［2］。在開展探究植物細胞的吸水和失水的實驗時，教師要以學(xué)生為主體，做好引導(dǎo)工作，讓學(xué)生通過相關(guān)的實驗探究，初步了解探究性實驗的實施過程，體驗實驗探究的樂趣。同時，教師要利用實驗探究活動，培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)習(xí)興趣，以及學(xué)生分析和解決問題的能力、團隊協(xié)作能力。

二、學(xué)情分析

學(xué)生已經(jīng)了解植物細胞的基本結(jié)構(gòu)，掌握臨時裝片的制作與顯微鏡的使用等基本實驗操作技能，這為其完成本實驗奠定了良好的基礎(chǔ)。本實驗是高一學(xué)生接觸的第一個探究性實驗，他們對實驗的方法和步驟都不熟悉，因此，教師要先明確本課具體的實驗成果，通過相應(yīng)的教學(xué)策略引導(dǎo)學(xué)生獲得成果，并在教學(xué)過程中讓學(xué)生基本了解實驗探究的過程。

三、教學(xué)目標

基于成果導(dǎo)向的實驗教學(xué)以實現(xiàn)學(xué)習(xí)成果為目標。本課具體的學(xué)習(xí)成果如下。

（1）通過“探究植物細胞的吸水和失水”實驗，了解產(chǎn)生滲透作用的基本條件和原理。

（2）能夠選擇合適的實驗材料并設(shè)計具體的實驗方案，掌握實驗探究的方法和步驟。

（3）能夠運用本課知識解決現(xiàn)實生活中的問題。

四、教學(xué)過程

（一）環(huán)節(jié)一 明確學(xué)習(xí)成果

明確學(xué)習(xí)成果是基于成果導(dǎo)向的實驗教學(xué)設(shè)計的第一步，清晰明確的學(xué)習(xí)成果可以為接下來的教學(xué)設(shè)計提供方向和思路。教師需要依據(jù)教學(xué)大綱、課程目標以及學(xué)生的學(xué)習(xí)特點，設(shè)置大部分學(xué)生通過本課學(xué)習(xí)都能獲得的學(xué)習(xí)成果。需要注意的是，學(xué)習(xí)成果不應(yīng)僅是知識層面的內(nèi)容，還應(yīng)包含能力素養(yǎng)層面的內(nèi)容。

1.創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)探究欲望

教師可結(jié)合如下生活實例導(dǎo)入本課內(nèi)容：（1）將略微萎蔫的菜葉浸泡在清水中，不久后菜葉就會變得硬挺；（2）將白菜剁碎做餃子餡時，常常要放一些鹽，放鹽一段時間后就能看到有水滲出。展示生活實例后，教師可提出問題：這些現(xiàn)象說明了什么？水分是通過滲透作用進出細胞的嗎？發(fā)生滲透作用的條件是什么？

設(shè)計意圖：教師創(chuàng)設(shè)問題情境，結(jié)合生活實例導(dǎo)入課程內(nèi)容，圍繞實際生活現(xiàn)象向?qū)W生提出問題，能激發(fā)學(xué)生的探究興趣，增強學(xué)生的問題意識，讓學(xué)生學(xué)會觀察日常生活現(xiàn)象，并提出具有探究價值的問題。

2.播放微課視頻，明確學(xué)習(xí)成果

首先，教師可播放水分子通過半透膜的過程的微課視頻，并講述半透膜的特性以及生活中能夠作為半透膜的材料。然后，教師可引導(dǎo)學(xué)生回想之前列舉的生活實例，并提出問題：結(jié)合滲透作用的知識，嘗試解釋植物在清水和鹽水中發(fā)生不同變化的原因。學(xué)生思考后能提出假設(shè)：萎蔫的菜葉浸泡在清水中能變硬挺的原因可能是植物細胞通過滲透作用吸水而膨脹，而白菜餡放鹽后有水滲出的原因可能是植物細胞通過滲透作用失水而皺縮。最后，教師可明確本課的學(xué)習(xí)成果并布置成果任務(wù)：（1）闡明水分子進出植物細胞的原理以及條件；（2）闡述原生質(zhì)層的結(jié)構(gòu)與細胞質(zhì)壁分離及復(fù)原的關(guān)系；（3）運用所學(xué)知識解釋現(xiàn)實生活中的相關(guān)問題［3］。

設(shè)計意圖：教師播放與滲透作用相關(guān)的微課視頻，能讓學(xué)生直觀了解滲透現(xiàn)象。教師對滲透作用的知識內(nèi)容進行補充講解，能讓學(xué)生結(jié)合生活實例提出相應(yīng)的假設(shè)，為后面的實驗設(shè)計及探究做好準備。教師明確學(xué)習(xí)成果并布置成果任務(wù)，能促使學(xué)生主動學(xué)習(xí)。

（二）環(huán)節(jié)二 合作獲得學(xué)習(xí)成果

在實驗過程中，教師應(yīng)采取小組合作探究的教學(xué)策略，設(shè)計多個教學(xué)活動，以更好地推進課堂教學(xué)。教學(xué)活動的設(shè)計要合理且符合學(xué)生的實際認知水平，同時要能凸顯學(xué)生的主體地位，幫助學(xué)生獲得學(xué)習(xí)成果。

1.小組討論交流，設(shè)計實驗方案

活動1：教師先幫助學(xué)生劃分學(xué)習(xí)小組，然后讓學(xué)生交流討論5分鐘，并根據(jù)實驗探究的內(nèi)容設(shè)計實驗方案，最后展示學(xué)生設(shè)計的3個實驗方案，并讓學(xué)生從中選擇最優(yōu)方案。

設(shè)計意圖：教師讓學(xué)生進行小組討論，設(shè)計實驗方案，并從學(xué)生的實驗方案中選出有代表性的3個讓學(xué)生討論和選擇，能引導(dǎo)學(xué)生思考這幾種方案的異同，提升學(xué)生的實驗探究能力。

活動2：教師提供洋蔥鱗片葉、0.3 g/mL的蔗糖溶液和清水等實驗材料和試劑，并用課件展示鱗片葉內(nèi)外表皮的微觀細胞圖片，同時提出問題：選材時應(yīng)該選外表皮還是內(nèi)表皮？在探究植物細胞吸水和失水過程時，應(yīng)如何選擇試劑？這些問題，可引導(dǎo)學(xué)生進行思考探究。

設(shè)計意圖：教師以微觀細胞圖片的形式展示實驗材料，并讓學(xué)生根據(jù)實驗要求選擇合適的實驗材料，能讓學(xué)生明白實驗選材的依據(jù)和重要性。

活動3：教師引導(dǎo)各小組思考并討論以下問題：（1）植物細胞原生質(zhì)層包括哪些結(jié)構(gòu)？（2）植物細胞發(fā)生滲透失水現(xiàn)象時，失去的水主要來自哪個結(jié)構(gòu)？（3）請你和組員一起討論并預(yù)測實驗結(jié)果，然后畫出細胞質(zhì)壁分離以及復(fù)原的狀態(tài)圖。

教師可從學(xué)生畫的狀態(tài)圖中選出兩種典型的圖例讓其討論對錯。一種是植物細胞失水后，只有液泡會失水收縮，細胞膜不會收縮，依然緊貼細胞壁；另一種是植物細胞失水后液泡和細胞膜都會收縮。

設(shè)計意圖：教師通過一系列的問題，引導(dǎo)學(xué)生討論、推測失水時植物細胞的變化，并選出兩種學(xué)生畫的不同的植物細胞模式圖，能引發(fā)學(xué)生的認知沖突［4］。教師引導(dǎo)學(xué)生在實驗之前動手畫狀態(tài)圖，能讓學(xué)生有一個明確的實驗方向。

2.完成實驗探究，總結(jié)實驗結(jié)論

活動4：教師布置實驗任務(wù)，讓各小組選擇洋蔥鱗片葉外表皮作為實驗材料，合作完成本次實驗。同時，教師指導(dǎo)學(xué)生在實驗過程中填寫實驗報告，并根據(jù)觀察到的現(xiàn)象畫出質(zhì)壁分離模式圖；讓學(xué)生在實驗過程中思考如下問題，并在實驗結(jié)束后選代表回答。

問題一：在不滴加任何試劑前，洋蔥鱗片葉外表皮細胞的初始狀態(tài)、液泡大小以及顏色是怎樣的？

問題二：在滴加蔗糖溶液和清水之后，洋蔥鱗片葉外表皮細胞的狀態(tài)、液泡大小以及顏色分別發(fā)生了什么變化？

問題三：植物細胞的吸水和失水是否通過滲透作用進行？原生質(zhì)層是否相當于一層半透膜？

設(shè)計意圖：通過實驗觀察，學(xué)生能了解到植物細胞失水后液泡膜和細胞膜均會收縮。學(xué)生在實驗操作的過程中能了解質(zhì)壁分離的原因以及原生質(zhì)層的結(jié)構(gòu)組成，提升實驗操作能力和表達能力。

（三）環(huán)節(jié)三 檢驗學(xué)習(xí)成果

檢驗學(xué)習(xí)成果包括三個環(huán)節(jié)：展示成果、評價成果以及應(yīng)用成果。通過這三個環(huán)節(jié)，教師可以全面掌握課堂教學(xué)情況以及學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。這種全面的評價結(jié)果可以作為教師教學(xué)反思以及學(xué)生學(xué)習(xí)反思的依據(jù)。教師可以根據(jù)評價結(jié)果來改進自己的教學(xué)設(shè)計，不斷完善教學(xué)活動，以提升教學(xué)效果；而學(xué)生可以根據(jù)評價結(jié)果來調(diào)整自己的學(xué)習(xí)方式以及學(xué)習(xí)狀態(tài)，進而提升自身的學(xué)習(xí)效果。

1.展示實驗成果

活動5：在各小組得出實驗結(jié)論后，教師抽一些小組回答活動4的相關(guān)問題，并展示相應(yīng)小組的實驗成果。

設(shè)計意圖：教師抽小組回答問題以及展示其實驗成果，能提升學(xué)生的實驗積極性，促使學(xué)生進行深度思考。教師通過成果展示活動，可以讓學(xué)生獲得成就感，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)信心。

2.評價學(xué)習(xí)成果

活動6：教師運用課堂觀察量表對學(xué)生進行形成性評價，根據(jù)學(xué)生的表達情況、方案設(shè)計、實驗操作、成果展示及參與課堂活動的積極性等評價學(xué)生的學(xué)習(xí)情況；通過課堂測試的形式對學(xué)生進行終結(jié)性評價，根據(jù)本次實驗的內(nèi)容設(shè)計相應(yīng)題目，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。此外，教師結(jié)合裝片制作、實驗操作、小組合作討論、實驗結(jié)果記錄等內(nèi)容設(shè)置學(xué)生自評量表、小組成員互評量表和教師評價量表，對學(xué)生進行多元評價。

設(shè)計意圖：教師運用多元化的評價方式，能對學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進行全面評價。在自評過程中，學(xué)生能根據(jù)實驗操作規(guī)范反思自己在實驗操作過程中存在的問題并及時改善，養(yǎng)成自我反思的習(xí)慣。通過小組成員互評，學(xué)生能了解自己在小組合作學(xué)習(xí)中存在的問題，形成小組合作意識。通過教師評價，學(xué)生能全方位了解自己的學(xué)習(xí)情況，進而及時調(diào)整自己的學(xué)習(xí)模式。

3.應(yīng)用學(xué)習(xí)成果

活動7：教師展示鹽堿地的圖片，介紹鹽堿地里植物不易存活的情況，讓學(xué)生結(jié)合本節(jié)課知識思考出現(xiàn)這種情況的原因，并布置課后任務(wù)：查閱資料，提出改良鹽堿地的方法和措施。

設(shè)計意圖：教師將本節(jié)內(nèi)容與鹽堿地聯(lián)系起來，能讓學(xué)生感受到所學(xué)知識與生活實際的關(guān)系，從而提升學(xué)生的知識遷移運用能力，讓學(xué)生能夠做到學(xué)用結(jié)合，形成良好的生態(tài)意識。

五、教學(xué)反思

基于成果導(dǎo)向的高中生物實驗教學(xué)要求教師在實驗課開始前為學(xué)生明確學(xué)習(xí)成果，讓學(xué)生有清晰的學(xué)習(xí)方向，從而增強學(xué)生的學(xué)習(xí)動力。在基于成果導(dǎo)向的高中生物實驗教學(xué)中，教師要從學(xué)生的實際生活出發(fā)創(chuàng)設(shè)問題情境，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)與思考。在學(xué)習(xí)小組討論的過程中，教師引發(fā)學(xué)生的認知沖突，有利于培養(yǎng)學(xué)生的探究精神。在教學(xué)過程中，教師運用自主思考、合作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)相結(jié)合的教學(xué)策略，能加深學(xué)生對知識的理解，有效提高學(xué)生的實驗探究能力、團隊協(xié)作能力、實踐操作能力。在課程結(jié)束時，教師采用多種評價方式對學(xué)生進行評價，能讓學(xué)生清楚地了解自己的學(xué)習(xí)情況，獲得強烈的學(xué)習(xí)成就感，提升學(xué)習(xí)信心。

教師將成果導(dǎo)向教育理念與生物實驗教學(xué)相結(jié)合，能在一定程度上幫助學(xué)生學(xué)習(xí)生物知識。在本課教學(xué)中，教師還需要注意一些問題，并對某些內(nèi)容進行優(yōu)化。教師可對學(xué)習(xí)成果進行細化，這能讓學(xué)生更好地了解本課的知識要點，使課堂節(jié)奏更加緊湊；可在提問環(huán)節(jié)合理設(shè)置每一個問題，以問題串的形式引導(dǎo)學(xué)生進行實驗，從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果；可在應(yīng)用成果階段多搜集一些能夠體現(xiàn)植物細胞滲透作用的生活實例，以培養(yǎng)學(xué)生遷移運用知識的能力。

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