基于問題解決的微課程應(yīng)用的案例分析

蔣勇

1 案例背景

微課程是以微型教學(xué)視頻為主要載體，針對學(xué)科知識點（如重點、難點、疑點、考點等）或教學(xué)環(huán)節(jié)（如學(xué)習(xí)活動以主題、實驗、任務(wù)等形式開展）而設(shè)計開發(fā)的一種情境化、支持多種學(xué)習(xí)方式的在線視頻課程資源。微課程追求的是滿足每一位學(xué)生個性化學(xué)習(xí)的需求。學(xué)生可在課后根據(jù)自己的學(xué)習(xí)能力、興趣和時間來自主安排學(xué)習(xí)，集中有效時間解決學(xué)習(xí)中遇到的問題。

科學(xué)是一個發(fā)展的過程。學(xué)習(xí)生物科學(xué)史能使學(xué)生沿著科學(xué)家探索生物世界的道路，理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)的研究方法，學(xué)習(xí)科學(xué)家獻身科學(xué)的精神。學(xué)習(xí)生物科學(xué)史對高中生生物核心素養(yǎng)的形成至關(guān)重要。

蘇教版必修3教科書中第二章第四節(jié)“植物的生命活動調(diào)節(jié)”中關(guān)于“生長素的發(fā)現(xiàn)過程”，教材展示了科學(xué)史上的4個實驗，依次推進，層層深入地揭示了植物向光性這一生命現(xiàn)象是在生長素調(diào)節(jié)作用下產(chǎn)生的個體適應(yīng)性，隱含了科學(xué)研究的方法與過程以及設(shè)計實驗時所要控制的“單因子變量”問題。該部分內(nèi)容在整個必修課本中處于相當(dāng)重要的地位，也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究能力的很好的載體。學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)是充分理解實驗的設(shè)計目的、準(zhǔn)確分析實驗現(xiàn)象、合理推導(dǎo)實驗結(jié)論，這也為繼續(xù)探索生長素的生理作用及激素應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。本節(jié)內(nèi)容在結(jié)構(gòu)體系上體現(xiàn)了人們對科學(xué)理論的認識過程，是進行探究式教學(xué)的極好素材，也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究能力的好素材。

與傳統(tǒng)生物學(xué)教學(xué)相比，以微課程的形式進行科學(xué)史的教學(xué)能更直觀地展示實驗內(nèi)容，也更能促進學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。在高中生物課堂引入微課程教學(xué)模式，能優(yōu)化課堂結(jié)構(gòu)，提高課堂學(xué)習(xí)效率。

2 教學(xué)片段

2.1 教學(xué)片段一

學(xué)生課前自學(xué)達爾文實驗，理解向光性與胚芽鞘尖端的關(guān)系。

達爾文的實驗起源于對植物向光生長的研究，學(xué)生對向光性的認識也僅僅停留在“知道這一現(xiàn)象”的層次；另外，學(xué)生也沒有認真實際地觀察過胚芽鞘，對相關(guān)實驗涉及到的材料如瓊脂、云母片等的作用不太了解。所以，對達爾文的經(jīng)典實驗的學(xué)習(xí)，采取課前自學(xué)微課程的學(xué)習(xí)模式，學(xué)生觀看微視頻自主學(xué)習(xí)達爾文研究植物向光性的實驗過程。課堂上，教師提出問題，啟發(fā)學(xué)生思考，評價學(xué)生的自學(xué)結(jié)果。

師：在達爾文的實驗中，所用到的實驗材料是什么？

生：金絲雀草的胚芽鞘。

師：達爾文是如何解釋向光性這一現(xiàn)象的？

生：單側(cè)光照可以使胚芽鞘尖端產(chǎn)生某種影響，并向下運輸?shù)缴扉L區(qū)，由于這種影響在背光一側(cè)分布得多，背光一側(cè)生長就快于向光一側(cè)，所以會向光彎曲。

師：從達爾文的實驗中，大家看出胚芽鞘彎曲生長的外因和內(nèi)因是什么？

生：外因是單側(cè)光照，內(nèi)因是尖端產(chǎn)生的某種“影響”。

師：彎曲生長的部位是在哪里？你可以用什么更直觀的方法證明嗎？

生：在胚芽鞘尖端下部的伸長區(qū)。

學(xué)生介紹實驗方案：用記號筆在胚芽鞘上標(biāo)記，然后觀察胚芽鞘各部分區(qū)域生長距離的變化，來判斷胚芽鞘生長部位。

教師肯定該生的思考，再進行補充，完善該探究實驗，引導(dǎo)學(xué)生分析實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論。

師：達爾文有沒有真正解釋向光性的原因呢？達爾文提出的“影響”是尖端本身還是某種物質(zhì)呢？如何證明？尖端產(chǎn)生的“影響”能傳到下部，但它為什么會彎曲生長？

激發(fā)學(xué)生進一步思考后，教師帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)詹森和拜爾的實驗，主要以問題串的形式，組織學(xué)生討論教材圖2-39實驗和圖2-40實驗，幫助學(xué)生理清物質(zhì)（多、少）與生長（快、慢）的關(guān)系，理順“尖端放置位置→下部物質(zhì)多少→下部生長快慢”的邏輯關(guān)系。師生共同總結(jié)出實驗結(jié)論：在黑暗中進行是為了消除光照對尖端產(chǎn)生的“影響”在伸長區(qū)分布的干擾。結(jié)果說明“影響”在尖端下段分布不均造成彎曲生長。

2.2 教學(xué)片段二

教師引導(dǎo)學(xué)生進行實驗設(shè)計，證明尖端確實產(chǎn)生了某種化學(xué)物質(zhì)并引起胚芽鞘的生長。

師：詹森和拜爾的實驗解決了達爾文實驗中的哪些假設(shè)？

生：兩個實驗說明了達爾文提出的“影響”是尖端產(chǎn)生的某種物質(zhì)，并且這種物質(zhì)在尖端下部分布不均勻，從而引起胚芽鞘彎曲生長。

師：如何確定尖端確實產(chǎn)生了某種化學(xué)物質(zhì)，并引起胚芽鞘的生長？請大家設(shè)計證明尖端確實可以產(chǎn)生某種影響胚芽鞘尖端下部生長的物質(zhì)的方案。

教師提示：如何選擇實驗材料？用什么做“載體”？如何得知載體上是否有這種化學(xué)物質(zhì)？畫出你的草圖與同學(xué)進行討論。

生：小組討論設(shè)計方案，代表進行匯報交流，解釋設(shè)計方案。

生：這個實驗中的不同之處是瓊脂有沒有和胚芽鞘尖端接觸。沒有與胚芽鞘尖端接觸的瓊脂沒有使去掉尖端的胚芽鞘生長，而與胚芽鞘尖端接觸的瓊脂使去掉尖端的胚芽鞘生長。這說明引起胚芽鞘生長的物質(zhì)來自于胚芽鞘尖端。通過B組的實驗，可以排除瓊脂對胚芽鞘生長無影響

師：除了這位同學(xué)的設(shè)計以外，其他同學(xué)也有不同的設(shè)計，那你們的方案是否還存在需要修改的地方呢？請大家跟隨我一同觀看一下當(dāng)年溫特所做的兩組實驗的視頻，然后依據(jù)溫特實驗對自己的實驗方案進行評價和修正。

學(xué)生利用IPAD，觀看溫特的經(jīng)典實驗過程，自我評價實驗設(shè)計的合理性。

師：實驗結(jié)果說明了什么？請利用溫特的實驗結(jié)論解釋植物具有向光性的原因。并與達爾文的解釋、詹森和拜爾實驗的解釋相比較，談?wù)勀愕母惺堋?/p>

生：該設(shè)計能排除瓊脂對實驗結(jié)果的干擾，確保實驗中只有“某物質(zhì)的有無”為單一變量，充分說明了的確是胚芽鞘產(chǎn)生了促進生長的物質(zhì)。

生：第二組實驗又充分說明了單側(cè)光導(dǎo)致化學(xué)物質(zhì)的分布不均勻，從而使胚芽鞘彎曲生長。

以上過程沒有讓學(xué)生直接學(xué)習(xí)溫特實驗的方法，而是采用了先讓學(xué)生設(shè)計實驗方案，然后讓學(xué)生觀看微視頻并進行自我評價，充分體現(xiàn)了教學(xué)以學(xué)生為主的理念。同時，學(xué)生能更熟練地分析復(fù)雜問題。

3 教學(xué)反思

本節(jié)課利用讓學(xué)生利用微課程進行自主學(xué)習(xí)并模擬科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程的教學(xué)模式，獲得了較好的效果。通過對“生長素的發(fā)現(xiàn)過程”的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹?shù)乃季S能力，使其樹立了科學(xué)的世界觀。學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)的問題，設(shè)計相關(guān)的實驗，從而逐步培養(yǎng)掌握實驗設(shè)計和觀察的方法以及創(chuàng)新能力。

3.1 微課程有利于促進學(xué)生個性化學(xué)習(xí)

薩爾曼·可汗發(fā)現(xiàn)，通常學(xué)習(xí)中有“瑞士奶酪式的保證通過原有基礎(chǔ)繼續(xù)建構(gòu)的間隙”。這個“間隙”實際上就是學(xué)生在原有基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)、掌握新內(nèi)容所需要花費的時間。問題是不同的學(xué)生掌握同樣的學(xué)習(xí)內(nèi)容需要的時間是不一樣的。但是傳統(tǒng)教學(xué)只注重要學(xué)生快速向前，而不管他們面臨的保證通過原有基礎(chǔ)繼續(xù)建構(gòu)的“間隙”。這樣會導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生困惑并不斷疊加困難，形成“學(xué)困生”。學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容之前，學(xué)生已具備“向光性”的生活體驗，具有一定的實驗設(shè)計能力，在必修2初步學(xué)習(xí)了“假說—演繹”的科學(xué)探究方法。在學(xué)習(xí)能力上，高二學(xué)生的感性思維能力強而抽象理解思維能力弱，個體間學(xué)習(xí)能力參差不齊，語言組織能力弱，學(xué)習(xí)過程易受非智力因素的影響。同時每個經(jīng)典實驗的設(shè)計都凝聚著科學(xué)家的智慧和多年心血，學(xué)生在40 min內(nèi)真正理解實驗設(shè)計，體會實驗嚴(yán)謹性存在一定的困難。因此在教學(xué)過程中，教師借助于微課程的形式開展翻轉(zhuǎn)課堂，讓學(xué)生在家可以根據(jù)個人需要自定學(xué)習(xí)進度，根據(jù)需要暫停、倒退、重復(fù)和快進觀看教學(xué)視頻，有助于更好地內(nèi)化知識。如果忘記了較長時間之前學(xué)習(xí)的內(nèi)容，學(xué)生還可以通過反復(fù)觀看視頻直至掌握。教師再在課堂教學(xué)中注重啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生進行自主探討，通過精心設(shè)置問題，而激發(fā)學(xué)生進行探究和學(xué)習(xí)的興趣，有利于培養(yǎng)學(xué)生的分析和理解能力。

3.2 微課程有利于課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化并提高教學(xué)效率

根據(jù)新課程理念，高中生物學(xué)教學(xué)重在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)方法、科學(xué)精神等生物學(xué)科學(xué)素養(yǎng)。本節(jié)課中經(jīng)典實驗較多，為了充分讓學(xué)生領(lǐng)會科學(xué)家的實驗意圖和科學(xué)方法，特別是達爾文的實驗，所以對這部分內(nèi)容以微課程的形式為載體，讓學(xué)生反復(fù)觀看實驗的方法與分析來理解達爾文的實驗精華。當(dāng)學(xué)生初步獲得實驗設(shè)計的能力之后，教師再在課堂上引導(dǎo)學(xué)生分析詹森和拜爾實驗、溫特實驗的設(shè)計思路，學(xué)會控制變量，初步學(xué)會遵守實驗設(shè)計中的單一變量原則和對照原則，學(xué)會分析實驗設(shè)計，得出相應(yīng)結(jié)論，訓(xùn)練其邏輯思維的嚴(yán)密性，在新的情境中設(shè)計出新的實驗方案。

微課程教學(xué)的介入使得本節(jié)課的教學(xué)活動劃分課前學(xué)習(xí)和課堂學(xué)習(xí)兩個不可分割的階段。課前階段，教師設(shè)計指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的方案——自主學(xué)習(xí)檢測單，開發(fā)幫助學(xué)生完成自主學(xué)習(xí)任務(wù)的配套資源——微視頻。而此階段的學(xué)習(xí)時師生不在同一時空，學(xué)生是完全自主學(xué)習(xí)的主體，他們遇到困難時，可以反復(fù)觀看微視頻和其他學(xué)習(xí)資源，以完成自主學(xué)習(xí)任務(wù)。而在課堂教學(xué)階段，師生處在同一時空，學(xué)生接受檢測，開展探究，以完成展示學(xué)習(xí)作業(yè)——引入新實驗分析——質(zhì)疑和闡釋——總結(jié)反思的一體化學(xué)習(xí)活動。教師在此過程中充分體現(xiàn)了作為課堂學(xué)習(xí)的設(shè)計者、組織者、問題引導(dǎo)者、學(xué)習(xí)促進者的角色。本節(jié)課以微課程應(yīng)用創(chuàng)新了以往科學(xué)史的教學(xué)方式，形成了導(dǎo)學(xué)一體教學(xué)模式，不僅激發(fā)了教師的智慧，發(fā)展了學(xué)生自主學(xué)習(xí)與探究學(xué)習(xí)的能力，而且在課堂有限的時間內(nèi)提升了學(xué)習(xí)績效。

3.3 微課程與其他教學(xué)策略綜合應(yīng)用豐富了教學(xué)策略的內(nèi)涵

本節(jié)課中，微視頻作為一種教學(xué)資源承擔(dān)了引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會分析實驗變量、探究過程演示的不同功能。而對于高中生物課堂而言，教師除了幫助學(xué)生形成科學(xué)的理性思維以外，還要通過對生物學(xué)核心概念及重要概念的學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生形成正確的生命觀念，以及在生物實驗的實際操作中提高觀察、動手等多種能力。這些能力的達成并不能只靠微課程一種模式來實現(xiàn)還要通過講述歸納、繪制思維導(dǎo)圖或概念圖等方式來實現(xiàn)。本節(jié)課最后，教師利用畫板圖的形式在白板上邊畫邊導(dǎo)出向光性原理，理清本節(jié)課的重要概念之間的關(guān)系，幫助學(xué)生構(gòu)建知識體系，形成植物激素調(diào)節(jié)的核心概念。因此，作為一種教學(xué)策略的選擇，微課程只有和其他教學(xué)策略進行綜合，才能達到課堂效益的最大化。

另外，受限于教師制作微視頻的水平、教學(xué)設(shè)計和活動組織能力、學(xué)生信息素養(yǎng)和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的自我控制能力等，要充分發(fā)揮微課程的作用，教師還要不斷地進行理論與實踐的研究。

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