創(chuàng)新教學(xué)組織形式，優(yōu)化“探究·實(shí)踐”教學(xué)實(shí)施路徑

摘 要：“探究·實(shí)踐”既是人教版普通高中教科書生物學(xué)教材中的重要欄目版塊，也是新課程學(xué)習(xí)方式從“探究學(xué)習(xí)”走向“學(xué)科實(shí)踐”轉(zhuǎn)型的重要載體。目前生物學(xué)課堂中“探究·實(shí)踐”活動(dòng)的有效實(shí)施還存在困難與問(wèn)題。本文通過(guò)創(chuàng)新教學(xué)組織形式，優(yōu)化全流程“探究·實(shí)踐”活動(dòng)的課堂實(shí)施等方法，可以有效突破“探究·實(shí)踐”教學(xué)的實(shí)踐難題。

關(guān)鍵詞：探究學(xué)習(xí)；學(xué)科實(shí)踐；實(shí)踐創(chuàng)新

文章編號(hào)：1003-7586（2024）06-0020-03 中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

“探究·實(shí)踐”既是人教版普通高中教科書生物學(xué)教材中的重要欄目版塊，也是《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中“教學(xué)過(guò)程重實(shí)踐”理念的重要體現(xiàn)之一?！疤骄俊?shí)踐”活動(dòng)是科學(xué)探究與科學(xué)實(shí)踐的整合，是從“探究學(xué)習(xí)”走向“源于實(shí)踐、通過(guò)實(shí)踐、為了實(shí)踐的學(xué)科探究”的過(guò)程。^［1］在課堂教學(xué)中組織設(shè)計(jì)并實(shí)施好“探究·實(shí)踐”活動(dòng)，對(duì)改進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，不斷深化并落實(shí)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 “探究·實(shí)踐”教學(xué)實(shí)施的困難與問(wèn)題

“探究·實(shí)踐”是高中生物學(xué)教學(xué)活動(dòng)的主要形式之一，是充分體現(xiàn)生物學(xué)學(xué)科特質(zhì)的重要板塊。然而目前高中生物學(xué)的“探究·實(shí)踐”教學(xué)中還存在一些困難與問(wèn)題。

（1）實(shí)踐教學(xué)簡(jiǎn)單化?！疤骄俊?shí)踐”的活動(dòng)時(shí)間一般都比較長(zhǎng)，課堂中實(shí)施全流程存在困難。課堂講實(shí)驗(yàn)、背實(shí)驗(yàn)，只做操作性實(shí)驗(yàn)而不做探究性實(shí)驗(yàn)，或只做探究性實(shí)驗(yàn)的部分環(huán)節(jié)、沒(méi)有完整的過(guò)程體驗(yàn)，或以播放錄像代替實(shí)踐操作等，都導(dǎo)致教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)的缺失成了常態(tài)。

（2）課程資源不豐富。部分抽象的重難點(diǎn)知識(shí)沒(méi)有與相應(yīng)的學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)結(jié)合，無(wú)法實(shí)現(xiàn)針對(duì)核心課程內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)全覆蓋的目標(biāo)。

（3）平臺(tái)建設(shè)滯后性。部分學(xué)校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備及相關(guān)材料的配備不夠齊全，從而使“探究·實(shí)踐”活動(dòng)無(wú)法正常開展，難以實(shí)現(xiàn)地方的智力資源、科研資源、自然資源向課程資源的轉(zhuǎn)化和集聚。

（4）探究活動(dòng)程式化?？桃庾非蠡顒?dòng)形式的多樣化而脫離學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程與方法，缺乏“學(xué)科味道”，或課堂中存在“明知故問(wèn)”“為活動(dòng)而活動(dòng)”“為探究而探究”“概念教學(xué)一概探究”等程式化的被動(dòng)學(xué)習(xí)，導(dǎo)致無(wú)法幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)化和應(yīng)用。

由于諸多因素的綜合影響，現(xiàn)實(shí)的教學(xué)實(shí)施中“探究·實(shí)踐”教學(xué)活動(dòng)陷入了低效教學(xué)的境地，依然存在認(rèn)識(shí)與觀念、策略與方法等方面的困境。因此，研究創(chuàng)新“探究·實(shí)踐”教學(xué)組織形式，對(duì)整體改革課堂形式，破解學(xué)科教學(xué)難題，打造以科學(xué)探究和實(shí)踐教學(xué)為主線的教學(xué)體系尤為重要。

本文以人教版普通高中教科書《生物學(xué)·選擇性必修3·生物技術(shù)與工程》中第1章第2節(jié)和第2章第1節(jié)中的“探究·實(shí)踐”部分：“酵母菌的純培養(yǎng)”和“菊花的組織培養(yǎng)”的教學(xué)為例，從“教”和“學(xué)”兩方面探討如何創(chuàng)新教學(xué)組織形式，從而解決上述教學(xué)難題。

2 創(chuàng)新“教”的組織結(jié)構(gòu)，優(yōu)化全流程“探究·實(shí)踐”課堂實(shí)施

“酵母菌的提純培養(yǎng)”一節(jié)的“探究·實(shí)踐”內(nèi)容包括制備培養(yǎng)基、接種、分離酵母菌和培養(yǎng)酵母菌三個(gè)學(xué)生實(shí)踐活動(dòng)階段。通常教師會(huì)組織學(xué)生完成接種和分離酵母菌，但培養(yǎng)酵母菌實(shí)驗(yàn)只觀察結(jié)果，不進(jìn)行統(tǒng)一的結(jié)果分析，失去了一次極佳的糾錯(cuò)和研討機(jī)會(huì)。此外，本實(shí)踐活動(dòng)中配制培養(yǎng)基、滅菌、倒平板、接種等操作的時(shí)間不易控制，特別是在倒平板后等待凝固的10 min時(shí)間內(nèi)，教師需要科學(xué)規(guī)劃并安排教學(xué)內(nèi)容。

在教學(xué)展示中，教師首先從“教”入手，采用單獨(dú)操作與小組活動(dòng)、課下實(shí)踐與課上活動(dòng)、理論分析和實(shí)踐操作相結(jié)合的方式，通過(guò)糾錯(cuò)教學(xué)法，創(chuàng)新教學(xué)組織形式，成功解決上述客觀原因?qū)е碌慕虒W(xué)實(shí)施難題，盡可能讓每一個(gè)學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)踐并完成該活動(dòng)的全過(guò)程。教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)如下。

課前學(xué)生分組，每組在小組長(zhǎng)的帶領(lǐng)下靈活利用課間自由活動(dòng)時(shí)間完成培養(yǎng)基的配制和滅菌步驟，由小組長(zhǎng)教會(huì)每一個(gè)組員，確保人人動(dòng)手。

課上教師播放“滅菌和倒平板”的操作錄像，布置思考題：無(wú)菌操作的關(guān)鍵是什么？哪些操作能夠避免雜菌污染？讓學(xué)生帶入問(wèn)題觀看，組織學(xué)生討論，總結(jié)正確的操作步驟。

學(xué)生練習(xí)倒平板操作，教師巡視、指導(dǎo)并抓拍學(xué)生操作實(shí)況，尤其記錄出錯(cuò)的操作。之后播放學(xué)生操作實(shí)況錄像或照片，讓學(xué)生互相找錯(cuò)、糾錯(cuò)。由于情境真實(shí)，學(xué)生的參與熱情都比較高，在幫助別人糾錯(cuò)的同時(shí)，也看到自身的不足。

教師播放“平板劃線操作”的實(shí)驗(yàn)視頻，演示并講解操作要領(lǐng)，再播放往屆或其他班級(jí)的錯(cuò)誤操作錄像或圖片，讓學(xué)生找錯(cuò)、糾錯(cuò)。

教師組織學(xué)生接種和分離酵母菌（此時(shí)平板基本凝固）。教師在巡視指導(dǎo)中拍攝學(xué)生操作實(shí)況和出錯(cuò)操作，留作后續(xù)班級(jí)的教學(xué)素材。

學(xué)生分組討論重要的操作原理，例如：為什么需要將試管口通過(guò)火焰？平板冷凝后為什么要倒置？第一次劃線前、第二次劃線前及劃線操作結(jié)束都需要灼燒接種環(huán)，每次灼燒的目的有何不同？在灼燒接種環(huán)后為什么要冷卻后再進(jìn)行劃線？在做第二次以及其后的劃線操作時(shí)為什么總是從上一次劃線末端開始劃線？

實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與評(píng)價(jià)：恒溫培養(yǎng)1～2天后，教師將實(shí)驗(yàn)未成功的培養(yǎng)基帶到教室讓學(xué)生觀察，讓學(xué)生分析原因。學(xué)生通過(guò)觀察結(jié)果，反思自己的實(shí)驗(yàn)操作，分析不同的失敗原因，可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證，從而強(qiáng)化自身對(duì)無(wú)菌技術(shù)的理解，培養(yǎng)細(xì)微的觀察能力和良好的科研態(tài)度。^［2］

3 變革“學(xué)”的探究方式，強(qiáng)化“探究·實(shí)踐”活動(dòng)的學(xué)科實(shí)踐性

以“菊花的組織培養(yǎng)”一節(jié)為例，本節(jié)“探究·實(shí)踐”部分的操作程序相對(duì)固化，部分有條件的學(xué)校在教學(xué)中往往把教學(xué)重點(diǎn)放在操作步驟的規(guī)范化，從而忽視了操作本身的知識(shí)內(nèi)涵和概念的生成，導(dǎo)致知識(shí)、實(shí)踐、素養(yǎng)之間發(fā)生了剝離，進(jìn)而凸顯出探究活動(dòng)程式化的問(wèn)題。探究性學(xué)習(xí)缺乏知行合一的融合推進(jìn)策略，沒(méi)有清晰的發(fā)展目標(biāo)、明確的進(jìn)階表現(xiàn)和精致的問(wèn)題驅(qū)動(dòng)，導(dǎo)致知識(shí)很難內(nèi)化為能力素養(yǎng)。

北京師范大學(xué)學(xué)科教育團(tuán)隊(duì)從順應(yīng)學(xué)科的認(rèn)識(shí)活動(dòng)和問(wèn)題解決活動(dòng)所必需的、穩(wěn)定的心理機(jī)制出發(fā)，構(gòu)建了基于A學(xué)習(xí)理解（A1辨識(shí)記憶、A2概括關(guān)聯(lián)、A3說(shuō)明論證）、B應(yīng)用實(shí)踐（B1分析解釋、B2推論預(yù)測(cè)、B3簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)）、C遷移創(chuàng)新（C1復(fù)雜推理、C2系統(tǒng)探究、C3創(chuàng)新思維）的3×3從知識(shí)到能力和素養(yǎng)的轉(zhuǎn)化模型。這些能力表現(xiàn)既是在各學(xué)科探究實(shí)踐中構(gòu)建知識(shí)、形成認(rèn)識(shí)的認(rèn)知過(guò)程，也代表了學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)所發(fā)展的學(xué)科關(guān)鍵能力水平，體現(xiàn)了學(xué)科探究與學(xué)科實(shí)踐的內(nèi)涵實(shí)質(zhì)。^［3］這種學(xué)習(xí)實(shí)踐的情境變換策略，是在學(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)內(nèi)在性與生成性構(gòu)建中實(shí)施的教學(xué)組織形式的創(chuàng)新。

3.1 學(xué)習(xí)理解：以明確的學(xué)科實(shí)踐目標(biāo)指引“探究·實(shí)踐”活動(dòng)

教師通過(guò)明確的學(xué)科實(shí)踐認(rèn)知目標(biāo)和層進(jìn)式認(rèn)知進(jìn)階表現(xiàn)，指引整個(gè)“探究·實(shí)踐”學(xué)習(xí)活動(dòng)的開展，使學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)回到學(xué)科內(nèi)容，讓探究學(xué)習(xí)與學(xué)科內(nèi)容緊密結(jié)合，使課程內(nèi)容呈現(xiàn)為學(xué)科知識(shí)與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，在專業(yè)化的實(shí)踐活動(dòng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)核心知識(shí)的教學(xué)理解。

本案例內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)如下。

（1）通過(guò)模型構(gòu)建和分析植物體的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程，掌握植物組織培養(yǎng)的原理和流程。

（2）通過(guò)體驗(yàn)外植體接種的操作實(shí)踐，闡明無(wú)菌操作的具體步驟和重要性。

（3）在分析培養(yǎng)基成分和馴化移栽的過(guò)程中，理解植物細(xì)胞在營(yíng)養(yǎng)方式等方面的變化。

（4）基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)如何提高鐵皮石斛工廠的化生產(chǎn)效率提出合理建議和設(shè)想。

“探究·實(shí)踐”的實(shí)施目標(biāo)中，學(xué)生是探究活動(dòng)的主體，教師的作用是根據(jù)目標(biāo)設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，以具體任務(wù)引導(dǎo)并鼓勵(lì)學(xué)生尋找證據(jù)。在實(shí)踐中發(fā)展認(rèn)識(shí)，聚焦于實(shí)踐情境中的認(rèn)知、思維與行動(dòng)，開展學(xué)習(xí)理解、應(yīng)用實(shí)踐和遷移創(chuàng)新，把學(xué)生的注意力引向探究的過(guò)程而非結(jié)果，重在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新能力。

學(xué)習(xí)活動(dòng)一：學(xué)習(xí)植物組織培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值、理論基礎(chǔ)、基本流程。

教師創(chuàng)設(shè)情境，提供資源，為教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)層進(jìn)式問(wèn)題，并通過(guò)任務(wù)驅(qū)動(dòng)開展學(xué)習(xí)探究。例如，“什么是細(xì)胞的全能性？為什么生物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程不會(huì)表現(xiàn)出全能性，而是分化成各種組織和器官？如何才能使植物的組織細(xì)胞表現(xiàn)出全能性？什么是脫分化與再分化？愈傷組織的細(xì)胞有哪些特點(diǎn)？如何控制植物組織培養(yǎng)各階段的培養(yǎng)條件？”等。

3.2 應(yīng)用實(shí)踐：以具體的學(xué)科實(shí)踐任務(wù)推進(jìn)“探究·實(shí)踐”活動(dòng)

在目標(biāo)的指引下制定具體的學(xué)科實(shí)踐任務(wù)，推進(jìn)“探究·實(shí)踐”活動(dòng)。學(xué)生通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐操作，體會(huì)無(wú)菌操作的基本要領(lǐng)和細(xì)胞工程的日常研究。在實(shí)踐中理解離體植物組織在一定條件下能夠被誘導(dǎo)成愈傷組織并重新分化，形成完整植株的過(guò)程。教師對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析評(píng)價(jià)能夠讓學(xué)生掌握正確的數(shù)據(jù)記錄、科學(xué)的處理與分析方法。學(xué)生對(duì)實(shí)踐中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行進(jìn)一步探討，開展自主探究活動(dòng)，從而在學(xué)習(xí)理解的基礎(chǔ)上應(yīng)用實(shí)踐與遷移創(chuàng)新。

學(xué)習(xí)活動(dòng)二：菊花外植體接種。

教師針對(duì)外植體消毒和接種中的若干操作步驟，同樣需要設(shè)計(jì)問(wèn)題，引領(lǐng)學(xué)生思考每一步操作蘊(yùn)含的生物學(xué)原理，例如“該實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵步驟是什么？如何區(qū)分消毒與滅菌？為什么接種外植體時(shí)形態(tài)學(xué)上端必須朝上？接種后如何控制培養(yǎng)條件？”等。

學(xué)習(xí)活動(dòng)三：菊花試管苗的馴化移栽。

教師需要事先準(zhǔn)備好試管苗，實(shí)踐過(guò)程中同樣需設(shè)計(jì)應(yīng)用型問(wèn)題，幫助學(xué)生理解與應(yīng)用知識(shí)，例如“為什么在大田移栽前要進(jìn)行揀苗？為什么要把組培苗根部的培養(yǎng)基清洗干凈？為什么用樹皮作為基質(zhì)來(lái)穩(wěn)固試管苗？”等。

3.3 遷移創(chuàng)新：以真實(shí)的學(xué)科實(shí)踐問(wèn)題拓展“探究·實(shí)踐”活動(dòng)

學(xué)科知識(shí)只有經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)理解、應(yīng)用實(shí)踐和遷移創(chuàng)新，才能實(shí)現(xiàn)向?qū)W科素養(yǎng)的轉(zhuǎn)變。遷移創(chuàng)新是面對(duì)新的復(fù)雜情境進(jìn)行的知識(shí)遷移和系統(tǒng)探究的過(guò)程，學(xué)生在自主探究中開展創(chuàng)新思維，解決新的問(wèn)題，最終形成新的認(rèn)識(shí)。

學(xué)習(xí)活動(dòng)四：提高鐵皮石斛生產(chǎn)效率初探。

教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行概念重構(gòu)，重新認(rèn)識(shí)并概括增殖系數(shù)、出愈率、污染率、生芽率、生根率、成活率等重要概念。學(xué)生通過(guò)對(duì)概念的重構(gòu)與再認(rèn)識(shí)，體會(huì)到無(wú)菌操作的重要性，認(rèn)識(shí)植物激素的用量對(duì)細(xì)胞脫分化與再分化的影響。

4 討論

教師通過(guò)推進(jìn)學(xué)習(xí)理解—應(yīng)用實(shí)踐—遷移創(chuàng)新的層進(jìn)式整合，引導(dǎo)學(xué)生明晰概念之間的聯(lián)系，構(gòu)建概念網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)分析解釋論證，形成創(chuàng)新思維，實(shí)現(xiàn)概念學(xué)習(xí)的功能化與結(jié)構(gòu)化。

創(chuàng)新教學(xué)組織形式，改正固化路徑的程式化探究，使“探究·實(shí)踐”活動(dòng)超越了簡(jiǎn)單的“探究學(xué)習(xí)”而走向“學(xué)科實(shí)踐”。教師以探究活動(dòng)為載體，能夠引導(dǎo)學(xué)生在探究體驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)對(duì)核心知識(shí)的理解，在解決問(wèn)題的實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移與應(yīng)用，形成新的認(rèn)識(shí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)創(chuàng)造，即從實(shí)踐走向認(rèn)識(shí)，從體驗(yàn)走向創(chuàng)造，這也是“探究·實(shí)踐”教學(xué)的真正意義。

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