基于生物學學科核心素養滲透PBL教學策略的教學設計
——以“能量之源—光和光合作用”為例

陳國娟 王任翔黃愛瓊 黎文妍

（廣西師范大學生命科學學院 廣西桂林 541004）

1 前言

隨著我國經濟科技的迅猛發展和社會生活的深刻變化以及新時代社會主要矛盾的轉化，社會需要全面發展，綜合素質高的創新性人才，而凝練了生物學學科核心素養的《普通高中生物學課程標準（2017版）》（以下簡稱新課標）的誕生也正是迎合這一趨勢。PBL全稱（Problem-Based Learning），稱為“基于問題的學習”，是國際范圍內較流行的一種教學策略。將PBL作為在生物教學中的一種教學策略能激發學生的能動性和創新能力，是提高學生綜合素質的有效手段。因此，在學科核心素養基礎上應用PBL教學策略進行教學設計具有重要的意義。

2 生物學學科核心素養和PBL教學策略的關系

生物學學科核心素養主要包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任四個方面，融合了原有的“三維目標”（知識、能力以及情感態度和價值觀），學生通過學習生物學課程逐步發展形成的，在解決真實情境中的實際問題時表現出來的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力，是學生知識、能力和情感，態度與價值觀的綜合表現。PBL教學策略是把學習的過程放置到復雜、有意義的真實問題情境中，通過學生之間相互討論、相互合作來解決該問題，最終培養學生自主學習、合作學習、終身學習能力的教學策略。新課標也提出了“教學過程重實踐”這一重大理念，關注學生學習過程中的實踐經歷，強調學生的學習過程是主動參與、積極動手動腦的過程。PBL教學策略正是“教學過程重實踐”理論走向實踐的途徑和措施。

生物學學科核心素養與PBL教學策略不謀而合，都是將學生置身在真實的問題情境中逐漸發展學生的能力。因此，以生物學學科核心素養作為理念指導，將PBL教學策略應用到課堂中，不僅能豐富和發展中學生物教師的教學方式，還能培養學生的學科核心素養和促進學生的終身發展。

3 應用PBL教學策略的教學設計

PBL教學策略因其具有問題性、情境性、自主性、合作性和探究性而受到廣大教育者的重視，具體的組織環節為創設問題情境、確定問題分析問題、搜集資料建立學習路徑、解決問題和擴展延伸。將以“能量之源——光與光合作用”一節內容為例進行教學設計，從生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任四個方面制定教學目標，通過教學環節中滲透PBL教學策略來促進目標的達成。

3.1 前端分析

3.1.1 教材分析

“能量之源——光與光合作用”為人教版高中生物《必修1·分子與細胞》第五章第四節中的學習內容。教學內容包括捕獲光能的色素和結構以及光合作用的原理和應用兩個部分。本節內容在初中教材和高中教材中起著承上啟下的作用：一方面通過本節課的學習可以進一步了解葉綠體會被比作“養料制作空間”和“能量轉換站”的原因；另一方面也為選擇性必修課中的生態系統物質循環和能量流動的學習打下基礎。

3.1.2 學情分析

學生在學習該內容之前在初中已經學習過光合作用的有關知識，在前面學習到了葉綠體的亞顯微結構及其功能和光合作用是合成ATP的重要途徑這些內容。這節內容較抽象，學生要在教師指導下，深入理解、注重比較并學會歸納知識要點，明確光反應和暗反應過程中物質變化和能量轉換的過程，以便從整體上認識、理解和掌握光合作用全過程。

3.2 教學目標

3.2.1 生命觀念角度

能用結構和功能觀念說明葉綠體的結構如何與其功能相適應和光合作用的物質與能量之間的轉換，能在給定的問題情境中，以生命觀念為指導，分析生命現象，探討光合作用的規律，設計解決問題的方案。

3.2.2 科學思維角度

能認識到光合作用概念是基于科學事實歸納概括和演繹推理得到的，能用光合作用概念和科學思維方法解釋具體情境中的生命現象。

3.2.3 科學探究角度

能提出與光合作用相關的生物學問題，制定簡單的實驗方案，展開合作探究活動，交流結果和分析問題。

3.2.4 社會責任角度

能夠闡述農業生產上光合作用原理的應用，認識到生物科學的價值，關心科學技術的發展和社會生活，形成保護環境意識，培養社會責任感，健全人生價值觀。

3.3 教學過程

3.3.1 創設問題情境

創設問題情境是PBL教學策略核心環節，提出的問題情境要是真實的、有意義的、具有可行性的。針對該內容，教師設置問題情境：回顧光合作用過程，光合作用是綠色植物通過葉綠體利用光能，把二氧化碳和水和成為有機物、光能轉換成化學能儲存在有機物中，并釋放氧氣的過程。當前，國際眾多國家（包括我國）面臨的一個重大問題就是糧食問題，還有不少國家和地區還未解決溫飽問題，所以糧食產量的提高是當務之急。那么可以采取哪些措施來提高農作物產量呢？

3.3.2 確定問題，分析問題

在這過程中，學生要先界定問題，確定問題的本質之后對問題進行深入分析。在創設糧食危機這一情境后，教師可以引導學生確定問題和分析問題：提高糧食的產量實質上指的是什么？綠色植物葉肉細胞中的葉綠體的結構如何與功能相適應的？有機物的增加除了與光合作用有關，還與什么機制有關？葉綠體進行光合作用受到什么因素影響？學生在教師的引導下確定問題為：為了提高光合速率，有哪些措施？學生將對問題進行深度剖析，尋找答案。

3.3.3 搜集資料，建議學習路徑

教師引導和組織學生在課外閱讀教材，在網上或圖書館搜集資料并進行分類、整理和歸納相關知識，經過小組討論，確定小組學習路徑，即擬定方案、實施方案和得出結論。期間，小組成員會對此進行補充和完善，學生實驗方案可以確定為：制作葉片橫切片臨時裝片并觀察葉片結構和葉綠體；葉綠體色素的提取和分離。在了解相關知識之后，學生自行設計“探究影響光合作用速率的主要環境因素”實驗，如對植物葉片打孔，真空抽取圓形葉片葉肉細胞內的空氣，將葉片置于裝有水的燒杯中，通過控制環境中影響光合作用的因素，根據葉片上浮時間的長短來比較光合作用的強弱。各小組最終記錄結果并進行結果分析，得出結論。

3.3.4 解決問題

實驗完成后，學生可課后對周邊農作物種植情況進行考察，特別是提高農作物產量的途徑和方法，采取課內和課外相結合的方法來解決問題。成果展示可設置為完成一篇提高農作物產量的報告，報告中要涉及具體措施和實施這些措施的理由。完成的報告可進行組內、組間的比較學習。教師可引導學生對方案進行修訂和完善，最后師生進行總結，形成一個較合理的結論。

3.3.5 拓展延伸

在拓展延伸環節，可以由教師通過問題情境中產生的新問題或者新知識進一步展開探究，也可以由教師針對學生的方案或者操作提出新的問題和懸念。在本節學習中，教師可以進行光反應和暗反應區別和聯系的列表比較，也可以對光合作用創設概念圖，加強學生對知識的概括和掌握。

3.4 評價

評價方式為自評、互評和師評相結合，以形成性評價為主，終結性評價為輔，主要對學生的參與程度、思維能力、問題解決能力和合作能力等進行評價，可采取作品展示、評價量表、教學測驗和概念圖等方式來評價學生。

4 結語

教學過程的每一步都是為了培養學生的學科核心素養而進行，策略實施過程中學生能自主地進行思考、學習、分析、創造與綜合。在收集資料的過程中，學生能掌握基礎生物學科學知識；方案設計過程中，能展現出分析與綜合、歸納與概括和創造性的科學思維；合作開展實驗能提高學生的團隊合作能力和科學探究能力；調研和考察可以提高學生的社會參與度和社會責任感。這樣從而逐步實現生物學學科核心素養中生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任四個方面的教學目標。滲透PBL教學策略的教學設計對于教師來說，設計的過程促進教師專業化發展，策略的實施能豐富生物課程的教學方式；對學生來說，能促進科學知識的交互式傳遞，還能促進學生思維能力和創新能力有效拔高，有效提升學生的綜合素質，為學生的終身發展打下良好基礎。