基于問題解決的微課程應用的案例分析

蔣勇

1 案例背景

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

科學是一個發展的過程。學習生物科學史能使學生沿著科學家探索生物世界的道路，理解科學的本質和科學的研究方法，學習科學家獻身科學的精神。學習生物科學史對高中生生物核心素養的形成至關重要。

蘇教版必修3教科書中第二章第四節“植物的生命活動調節”中關于“生長素的發現過程”，教材展示了科學史上的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象是在生長素調節作用下產生的個體適應性，隱含了科學研究的方法與過程以及設計實驗時所要控制的“單因子變量”問題。該部分內容在整個必修課本中處于相當重要的地位，也是培養學生科學研究能力的很好的載體。學生的學習任務是充分理解實驗的設計目的、準確分析實驗現象、合理推導實驗結論，這也為繼續探索生長素的生理作用及激素應用奠定基礎。本節內容在結構體系上體現了人們對科學理論的認識過程，是進行探究式教學的極好素材，也是培養學生科學研究能力的好素材。

與傳統生物學教學相比，以微課程的形式進行科學史的教學能更直觀地展示實驗內容，也更能促進學生的自主學習。在高中生物課堂引入微課程教學模式，能優化課堂結構，提高課堂學習效率。

2 教學片段

2.1 教學片段一

學生課前自學達爾文實驗，理解向光性與胚芽鞘尖端的關系。

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

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象的？

生：單側光照可以使胚芽鞘尖端產生某種影響，并向下運輸到伸長區，由于這種影響在背光一側分布得多，背光一側生長就快于向光一側，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因是什么？

生：外因是單側光照，內因是尖端產生的某種“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。

學生介紹實驗方案：用記號筆在胚芽鞘上標記，然后觀察胚芽鞘各部分區域生長距離的變化，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，引導學生分析實驗數據得出結論。

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呢？如何證明？尖端產生的“影響”能傳到下部，但它為什么會彎曲生長？

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

2.2 教學片段二

教師引導學生進行實驗設計，證明尖端確實產生了某種化學物質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？

生：兩個實驗說明了達爾文提出的“影響”是尖端產生的某種物質，并且這種物質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生了某種化學物質，并引起胚芽鞘的生長？請大家設計證明尖端確實可以產生某種影響胚芽鞘尖端下部生長的物質的方案。

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物質？畫出你的草圖與同學進行討論。

生：小組討論設計方案，代表進行匯報交流，解釋設計方案。

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：除了這位同學的設計以外，其他同學也有不同的設計，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年溫特所做的兩組實驗的視頻，然后依據溫特實驗對自己的實驗方案進行評價和修正。

學生利用IPAD，觀看溫特的經典實驗過程，自我評價實驗設計的合理性。

師：實驗結果說明了什么？請利用溫特的實驗結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，談談你的感受。

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

生：第二組實驗又充分說明了單側光導致化學物質的分布不均勻，從而使胚芽鞘彎曲生長。

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

3 教學反思

本節課利用讓學生利用微課程進行自主學習并模擬科學發現過程的教學模式，獲得了較好的效果。通過對“生長素的發現過程”的學習，培養了學生嚴謹的思維能力，使其樹立了科學的世界觀。學生根據學習過程中發現的問題，設計相關的實驗，從而逐步培養掌握實驗設計和觀察的方法以及創新能力。

3.1 微課程有利于促進學生個性化學習

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

3.2 微課程有利于課堂教學結構的優化并提高教學效率

根據新課程理念，高中生物學教學重在培養學生的科學思維、科學方法、科學精神等生物學科學素養。本節課中經典實驗較多，為了充分讓學生領會科學家的實驗意圖和科學方法，特別是達爾文的實驗，所以對這部分內容以微課程的形式為載體，讓學生反復觀看實驗的方法與分析來理解達爾文的實驗精華。當學生初步獲得實驗設計的能力之后，教師再在課堂上引導學生分析詹森和拜爾實驗、溫特實驗的設計思路，學會控制變量，初步學會遵守實驗設計中的單一變量原則和對照原則，學會分析實驗設計，得出相應結論，訓練其邏輯思維的嚴密性，在新的情境中設計出新的實驗方案。

微課程教學的介入使得本節課的教學活動劃分課前學習和課堂學習兩個不可分割的階段。課前階段，教師設計指導學生自主學習的方案——自主學習檢測單，開發幫助學生完成自主學習任務的配套資源——微視頻。而此階段的學習時師生不在同一時空，學生是完全自主學習的主體，他們遇到困難時，可以反復觀看微視頻和其他學習資源，以完成自主學習任務。而在課堂教學階段，師生處在同一時空，學生接受檢測，開展探究，以完成展示學習作業——引入新實驗分析——質疑和闡釋——總結反思的一體化學習活動。教師在此過程中充分體現了作為課堂學習的設計者、組織者、問題引導者、學習促進者的角色。本節課以微課程應用創新了以往科學史的教學方式，形成了導學一體教學模式，不僅激發了教師的智慧，發展了學生自主學習與探究學習的能力，而且在課堂有限的時間內提升了學習績效。

3.3 微課程與其他教學策略綜合應用豐富了教學策略的內涵

本節課中，微視頻作為一種教學資源承擔了引導學生學會分析實驗變量、探究過程演示的不同功能。而對于高中生物課堂而言，教師除了幫助學生形成科學的理性思維以外，還要通過對生物學核心概念及重要概念的學習，幫助學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還要通過講述歸納、繪制思維導圖或概念圖等方式來實現。本節課最后，教師利用畫板圖的形式在白板上邊畫邊導出向光性原理，理清本節課的重要概念之間的關系，幫助學生構建知識體系，形成植物激素調節的核心概念。因此，作為一種教學策略的選擇，微課程只有和其他教學策略進行綜合，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、教學設計和活動組織能力、學生信息素養和網絡學習的自我控制能力等，要充分發揮微課程的作用，教師還要不斷地進行理論與實踐的研究。

參考文獻：

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