(復旦大學附屬中學青浦分校 上海 201700)
新課改倡導教學從“教育者為中心”轉向“學習者為中心”,事實上是回歸了為學而教的教育根本。《普通高中生物學課程標準(2017年版)》(以下簡稱《課程標準》)中明確指出:“本課程高度關注學生學習過程中的實踐經歷,強調學生學習的過程是主動參與的過程,讓學生積極參與動手和動腦的活動,通過探究性學習活動或完成工程學任務,加深對生物學概念的理解,提升應用知識的能力,培養創新精神,進而能用科學的觀點、知識、思路和方法,探討或解決現實生活中的某些問題。”簡單來說,就是要求教師在課堂教學中關注學生的學習經歷,落實為學而教。
本節課的內容是滬版高中《生命科學》第四冊第二章“內環境與自穩態”的第六節。本節課“血壓及其調節”主要介紹血壓的影響因素、人體通過自身調節保持相對血壓穩定的過程,以及由于調節活動出現障礙引起的高血壓病等知識。對血壓穩態的維持,學生需運用“神經系統中信息的傳遞與調節”中的基礎知識進行分析,同時又需調用“內環境與自穩態”部分前幾節的相關知識進行分析。由于血壓的影響因素及其調節這些內容對學生來說過于抽象,在理解上存在一定的困難,若教師能借助技術手段將抽象的知識具象化、直觀化,將有助于學生真正理解這些原理。
結合我校生物實驗室現有的DIS傳感器,筆者試圖設計一套模擬循環系統及模擬血壓檢測裝置來將抽象的血液循環系統以及血壓的變化具象化。經過大量資料的收集和實驗嘗試,最終確定用一臺蠕動泵泵出廣口瓶內的液體模擬心臟泵血;用彈性絕佳的乳膠管模擬具有儲器功能的主動脈與大動脈;用不同粗細的硅膠管模擬外周動脈管徑粗細的變化;用硬塑料管模擬管壁硬化后的血管;采用體積分數為50%的甘油和清水兩種液體模擬血液黏滯度的變化。同時,利用三通設備將一個壓力傳感器接入整個模擬循環系統中,借助Logger Pro3.14.1測量軟件將實時記錄到的模擬血壓情況以坐標圖的形式在希沃大屏上呈現給全班學生。
課堂上,教師利用這套自主創新搭建的模擬循環系統裝置給學生模擬展示了心輸出量、血管管徑、管壁彈性以及血液黏滯度等各種因素對血壓的影響。學生對展示的模擬循環系統裝置很感興趣,大大提升上課時的專注度。大屏上的模擬血壓變化曲線也讓學生直觀地認識了各種因素對收縮壓及舒張壓分別產生影響結果。
教學中最初的難題得到了解決,但課后與學生的個別交流以及學生的作業反饋又反映出新的問題:學生似乎只從模擬循環系統這一物理裝置的各種變量角度去認識影響血壓的因素,難以將這些影響因素與生活實際中各種引起血壓升高的具體情境聯系起來,存在理論與實踐有脫節現象。
針對初次實踐中暴露的問題,在模擬實驗的基礎上,教師引入運動后血壓升高、冬天比夏天血壓高、動脈硬化常伴有高血壓、高血脂常伴有高血壓等生活情境來解釋各種影響因素對血壓的影響,幫助學生建立生活實際問題與理論知識之間的聯系。最后,又請家屬中有高血壓患者的學生分享高血壓病家屬的相關生活習慣,分析高血壓病的發病原因,進一步讓學生學以致用,強化學生利用生物學科知識解決實際問題的能力。學生從食鹽過多、精神緊張、缺乏運動、肥胖等角度,分析了家屬可能的高血壓病的原因。
將理論知識聯系實際生活使教學效果有了明顯的提升,但是模擬實驗完全是教師演示的形式,學生只是作為觀眾在被動參與。教師需要讓學生成為實驗探究的主體,更主動地參與探究學習過程。
于是,筆者在班級中招募學生組成了課外實驗興趣小組,并利用午休和晚自修時間,對興趣小組的成員進行培訓,使這些學生熟悉實驗設備。課外實驗興趣小組課后進行了一些實驗數據的采集和記錄。課堂上由興趣小組的學生帶領同學一起進行實驗探究,將課堂的模擬實驗改為學生為主體的探究實驗。課堂上有學生對教師預設問題的回答,有興趣小組學生帶領同學進行的實驗探究及結果分析,還有小組討論解釋血壓的各種影響因素使收縮壓和舒張壓產生相應變化的原因。師生互動、生生互動以及小組協作可以充分調動學生的課堂參與。所有的問題都由學生自己探究生成了最終的解答。
《課程標準》在教學建議部分明確指出:“組織以探究為特點的主動學習是落實生物學學科核心素養的關鍵”。本課例最終呈現的課堂恰恰符合了這一要求。
核心素養視野下的課堂教學要求教師借助具體的教學情境開展教學,幫助學生在解決問題的過程中活化知識,弄清知識的來龍去脈,從更全局、更宏觀、更整體的角度去把握學科知識,使學生能真切地感受到學習內容與實際生活的聯系。本節課的教學運用了運動后血壓升高、冬天比夏天血壓高、動脈硬化常伴有高血壓、高血脂等大量生活情境,激發學生的學習興趣,幫助學生將生物學科知識用于解決具體的實際問題,從而啟發學生在學習中的主動思維。
生物學教學不僅是教師講解和演示的過程,也是師生交流、共同發展的互動過程。本節課的教學最終通過興趣小組學生主導的方式,來帶領全班學生共同參與實驗探究過程,認識血壓的影響因素,調動不同層次學生在課堂上的參與,充分體現了課堂教學中學生的主體作用。
本節課的重難點是“血壓的影響因素及其調節”。學生由于缺乏直觀的感受,在理解和掌握上就存在困難。教師創新地設計并運用了模擬循環系統及壓力信號采集系統,模擬人體血壓的形成并用以探究“血壓的影響因素”,使學生能借助電腦軟件看到壓力信號采集后自動形成的波形曲線,從而直觀地認識收縮壓和舒張壓以及它們的變化,對抽象的學科知識形成具體的感性認識,提升學習的效率和效果。
要將教學從傳統的“教”本位轉變為新課改倡導的“學”本位,就必須重視學習活動的設計。本課例的教學主要借助以信息技術為基礎的具有生活情境的實驗探究,激發學生的學習興趣,調動學生的主體參與。若設備條件允許,課堂教學時,學生以小組為單位,設計不同的實驗探究方案,親自動手操作實驗,能進一步提升全體學生的主動學習,更好地達成學習目標。