随着课程改革不断深入,高中生物教师开始逐渐关注学科核心素养的培养。这迫切需要教师依据生物学科的特点以及学生的阶段特征,去引导学生开展探究式学习。这样做是为了解决传统生物教学中存在的机械性、浅层化以及模式化等问题,从而促进学生生物学科核心素养的形成与发展。文章首先对探究式学习在高中生物教学中的应用现存问题进行分析探究。接着从探究资源整合、创新探究形式以及探究评价实施这几个方面,来分析探究式学习在高中生物教学中的应用策略。这样做是希望能为相关生物教学活动的设计与实施提供一定的借鉴参考,从而实现生物课程的育人价值。探究式学习能鼓励学生去自主探索和发现知识。这种方法着重“以学生为主体”以及“以学习为中心”。它要求学生针对特定的生物学现象,进行细致的观察思考,提出问题假设,设计方案,整理资料,进行实践探究,最后归纳总结等活动。在这个过程中,学生能在问题的发现、分析与解决里,发展生物学科的核心素养。《普通高中生物学课程标准》(2017 年版 2020 年修订,以下简称《课程标准》)指出,落实生物学科核心素养的关键在于组织以探究为特点的主动学习。它要求教师为学生提供更多机会,让学生能够亲身参与和实践。这样能促使学生在掌握生物学概念知识的基础上,形成生命观,养成科学思维习惯,明确自身所承担的社会责任。
部分教师对探究式学习的概念和价值认识不清晰。他们没能以核心素养的培养为目标来统筹设计探究活动。这样就难以支持学生生物学科核心素养的形成与发展。同时也无法适应生物课程改革的现实需要。为促进高中生物教学的提质增效,教师需坚持问题导向、目标导向与结果导向,对探究式学习的开展及应用策略进行探究,让学生在问题的发现、分析与解决过程中发展核心素养。其一,探究式学习在高中生物教学应用中存在一些问题。一是探究式学习资源匮乏,难以支撑知识体系的构建,因为探究式学习要求学生搜集相关信息与资料来解决问题。然而在实际开展生物探究式学习的过程里,部分教师为了追求教学效率,会机械且粗暴地给学生提供固定的生物学习资料。这样一来,学生在进行生物探究时就出现了“无从下手”的状况,并且学生个性化的生物学习需求难以得到有效的满足[1]。探究式学习的实践形式较为落后,难以推动探究问题的解决。探究式学习是一种以学生为本的教学模式,它要求教师尊重学生的主体地位,促使学生综合运用多种探究方法来进行问题探究。部分教师在学生的探究式学习中,没有把问题发现、提出、分析与解决的主动权交给学生。他们在教学活动中,对“教师讲,学生听”的单向“灌输式”教学有较强的依赖性。并且,探究实践形式比较落后,出现了“师本位”的问题,致使探究问题无法得到推进与解决。
在这种教学模式里,学生是被动地接受教师的安排。这种情况下,学生的学习积极性和主动性受到了很大的抑制。他们难以真正地调动自身的知识、思维和情感等去进行深入的探究。并且,他们也无法在主动学习的过程中,让生物学科的核心素养得以形成和发展。探究式学习的评价指导存在滞后现象,在新课程标准的背景下,探究过程评价的重要性日益明显,这就需要教师通过“教、学、评”一体化的设计,将评价融入到学生生物探究的整个过程以及各个方面之中,以实现评价引导反馈的作用。部分教师在探究式学习评价方面存在这样的问题,即仅仅在探究活动结束后才进行归纳总结。归纳总结对于生物探究学习来说是回顾探究过程、分析探究不足以及总结探究经验的重要环节。然而,仅仅依靠归纳总结来进行评价是有一定滞后性的。这种情况不利于高效生物探究课堂的构建。这些资源能为探究问题的解决提供支持与保障。在开展探究式学习时,教师要引导学生依据假设,围绕主线去设计探究方案。并且要结合方案,通过多种渠道来整合生物探究学习的资源。这样能促使学生在探究学习过程中,完成生物知识体系的完善与建构。还能让学生切实基于结构化、系统化的知识体系,去分析和解决问题,实现从知识向能力的转化。
人教版教材必修一第三章第一节《细胞膜的结构和功能》是学生认识细胞结构与功能的起始点,其重点在于引导学生在对细胞膜进行研究的过程中领会“提出假说”以及“建构模型”的方法,同时让学生认识到细胞结构与功能的统一性。在探究教学里,教师要以建构模型为基础来组织学生进行探究学习。教师要引导学生依据假设去设计探究方案,还要让学生整合学习资源。这样做能为细胞膜探究活动的高效开展奠定基础,让学生逐步领会细胞膜的结构与功能是相适应的。其一,让学生形成猜想。教师需引导学生根据生活实际来思考问题,并且向学生提出“为什么鸡蛋会出现‘散黄’现象?”这个问题。教师为学生呈现鸡卵的解剖结构,接着引导学生联系初中所学的鸡卵结构知识,让学生猜想散蛋黄出现的原因。与此同时,教师准备了一个鸡蛋,将其打碎在钝端,把内容物放置在培养皿中,然后慢慢翻动蛋黄,挑破卵黄膜。教师应在观察的基础上,为学生提供文字材料、实验材料以及微课资源等。这样做是为学生铺垫知识,让学生在小组讨论时能够集思广益,各抒己见。学生可以通过类比推理猜想“散蛋黄可能是由于卵黄膜结构出现破坏造成的”,并且结合“细胞膜的结构与功能”这一课程内容,提出探究问题“细胞膜结构与功能有怎样的关系?[3]”。其次,按照假设来设计方案。教师要引导学生依据假设来开展小组讨论,将最有可能的假设进行整合,从而形成探究方案。接着,通过全班的集体汇报以及师生之间的交流互动,对探究方案进行修改和完善,以达到方案设计的最优化。
第三,要结合方案来收集资料。教师需让学生依据问题解决的需求,从“互联网+”教育平台里收集并整理学习资源。同时,要让学生依据探究方案,结合课程内容,收集并整理文献、微课、学案等学习资源。并且,在内容梳理过程中,构建出系统化、结构化的知识体系,为探究活动的开展提供资源方面的支持与保障。创新探究式学习的实践形式,以推动探究问题的解决。其一,创设探究式学习的情境,从学生已有的经验开始提出问题。因为创设情境是探究式学习的重要环节,这样做能够提升学生在课程学习中的参与感,并且激发学生内在的探究动能。在探究式学习里,教师需依据现实生活以及学生发展的需要来创设探究情境,提出探究问题。这样能有效助力学生构建起生物探究学习与现实生活之间的联系。并且通过创设知识情境、互动情境、跨学科情境等,能够激活学生的知识、思维、情感以及学习动能,从而为生物探究活动的高效开展奠定良好的氛围基础[4]。人教版教材必修二第五章第三节是《人类遗传病》的生物探究教学。“人类遗传病”依托基因突变和染色体变异的相关知识,阐释了基因突变和染色体变异在人类遗传病中的具体表现。它是可遗传变异理论联系实际的延伸,重点在于学习遗传病的分类、调查、检测与预防等知识,与学生的现实生活联系密切。在探究情境创设的过程中,首先,教师需要利用生活情境来进行创设,以此构建起生物课程与现实生活之间的内在联系。
生物学科与医药科学领域联系密切,广泛渗透在学生的生活实践活动中。教师要针对日常生活中与遗传病相关的真实情景,提出清晰、有价值且可探究的生命科学问题。例如,教师可以紧密地将“遗传病”与之相结合,从互联网上搜集并整理有关遗传病的案例和新闻,通过生活化的视频,导入探究主题“遗传病”,从而引导学生开始初步思考遗传病给人类带来的危害。其次,教师要依据生活来提出探究性问题,借助问题情境的创设来调动学生参与课程的积极性与主动性。教师可以通过讲述“遗传病患者小 A”的故事来创设问题情境,进而引导学生去思索“小 A 患上遗传病的可能缘由是什么?”以及“怎样去预防遗传病?”《课程标准》明确,教师应提供更多机会让学生亲自参与和实践。比如在面对一些问题时,要全面激活学生的知识、思维、情感与学习动能,激发学生问题探究的积极性与主动性,激励学生尝试利用新知识去解释生物现象。并且可以以小组为单位,通过合作来解决探究式学习的问题。教师要促进问题解决,需按照组间同质、组内异质的原则来组建等实力的学习小组。学生以小组为单位,依据探究方案,结合研究任务,开展自主、合作与探究学习。这样能切实在问题分析中完成生物知识、技能等的内化整合、实践应用与迁移创新,也能在问题解决中实现能力向素养的转化,从而落实生物课程教学培根铸魂、启智增慧的价值。
以人教版教材必修一第五章第三节为例,其生物探究教学中,“细胞呼吸的原理和应用”与《课程标准》的要求相关,即要比较有氧呼吸与无氧呼吸的异同,阐明细胞呼吸的实质,还要探讨细胞呼吸原理在生产和生活中的应用。这就需要学生通过探究酵母菌的细胞呼吸方式来认识细胞呼吸的概念,并且逐步理解有氧呼吸和无氧呼吸的异同,从而深入理解生命活动中物质与能量的变化规律。在探究式学习进行的过程中,教师能够运用实验探究法来组织学生开展自主、合作以及探究学习。这样能让学生依据生活经验和实验结果等去论证酵母菌细胞呼吸的方式以及其产物。并且,学生可以在实验探究中理解有氧呼吸和无氧呼吸的相同点与不同点。首先要做的是设计实验方案,教师应当基于“酵母菌细胞呼吸的方式及其产物是什么?”这个问题。设计实验方案,并且在对不同水平的学生予以兼顾的基础上,设计出具有探究层次性和连贯性的实验任务,以此引导学生以小组为单位来开展实验探究。其次,要整合多种探究方法。因为探究式学习的开展过程实际上就是科学探究的过程,所以教师应当促使观察法、实验法、调查法、文献法等方法进行有效结合,让学生在分工协作以及操作实践的过程中,循序渐进地突破自身的最近发展区[5]。在探究实验期间,教师能够引导学生运用观察法。学生可以发现,在有氧条件下,澄清石灰水会变得更浑浊,并且溴麝香草酚蓝溶液的颜色变化较快且明显。同时,用重铬酸钾检测酒精时,在无氧条件下溶液会变成灰绿色,而在有氧条件下则不会变色。
基于此,教师能够引导学生将调查法、文献法等方法结合起来,从而形成推论。其一,在有氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸会产生大量的二氧化碳和水;其二,在无氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸会产生酒精和少量的二氧化碳。通过这样的方式,逐步让学生对生物概念的认识与理解得以加深。最后,教师应当布置创新作业,这些作业包含动手体验式、社会实践互动、课外书籍阅读以及线上学习等形式。教师可以以“细胞呼吸原理的应用”作为核心来设计课后调查实践活动。这样能促使学生以小组为单位,走进农业生产领域的企业、工厂,也能走进食品加工领域的企业、工厂,还能走进医疗卫生领域的企业、工厂等开展调查研究。从而切实让学生在调查实践中发展生物学科的核心素养。评价是生物探究式学习的“指挥棒”,它具有引导、激励、调控、反馈与总结等功能,需要完善评价体系,以提升“教、学、评”的一致性。教师应把评价当作了解探究过程、调控教学行为以及提高教学质量的重要方式。在探究式学习开展期间,教师始终坚持以评促学、以评促教,以学生的发展为核心,逐步构建起主体多元、内容丰富且形式多样的评价体系,提升“教、学、评”的一致性,利用评价推动教师的“教”与学生的“学”在质量和效率上的提升。人教版选择性必修二第四章第一节是《人类活动对生态环境的影响》,以这节课的探究式学习为例。这一课重点介绍了人口增长与生态足迹,还探讨了人口增长过快所带来的环境压力,其目的是帮助学生理解人口、资源与环境的关系,并且让学生能够运用所学知识去解决实际问题。
在探究学习时,教师能够运用评价来激励学生。学生围绕“人类活动对生态环境的影响”展开探究。之后,学生进行深度学习,理解“人类活动对生态系统的动态平衡有着深远的影响”以及“依据生态学原理保护环境是人类生存和可持续发展的必要条件”等概念。教师在评价中需加强“教、学、评”一体化设计,把评价渗透到学生探究学习的整个过程以及各个方面。一方面要关注学生的探究成果,另一方面也要重视学生的个体进步以及多方发展,以此来支持学生生物学科核心素养的形成与发展。具体而言,在学生进行猜想与探究的过程中,教师要运用课堂观察这种方法,同时通过交流互动以及随机提问等方式,来促进学生的自评、学生之间的互评以及教师的评价。并且要引导学生能够及时地发现问题,接着让学生在自主反思、学习借鉴以及归纳总结这些方面去补齐自身的短板,以此提升探究式学习的效率[6]。
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