基于STS教學模式的初中生物學概念教學

摘 要：初中生物學內容聚焦大概念，明確要求學生能夠深刻理解生物學概念，應用生物學概念分析解決真實情境中的生物學問題，發展核心素養。STS教學模式是通過對科學—技術—社會相互作用問題進行探究，教學中通過對生物學概念的傳授，轉化為技術實際操作，應用技術進行實踐探究，并用于解決社會問題，發展學生生物學素養。文章應用STS教學模式，完成植物的生殖方式生物學概念傳授，并結合實際轉化為實際操作技術，創設真實情境，應用生物學概念解決實際問題。

關鍵詞：生物學概念；STS教學模式；生物學素養

中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：A 文章編號：1673-8918（2023）31-0136-05

STS教學模式是指在學科教學中將科學（Science）、技術（Technology）和社會（Society）有機融合。倡導在學科教學時，不僅傳授學科知識，培養學科素養，而且通過對科學—技術—社會相互作用問題的探究，培養了解社會，應用習得的知識致力改善社會問題的科學人才，以及培養了解科學技術及其影響，并能參與科學技術事物決策的公民。

《義務教育生物學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）根據時代變化以及社會對人才的需求，要求提升學生科學素養，在掌握生物學概念的基礎上，學會應用概念解決實際生活問題；并且設置了“生物學與社會·跨學科實踐”學習主題。

學生能利用習得的概念轉化為技術解決社會問題才是概念教學的追求。STS教學模式與目前《課程標準》要求契合，生物學概念在學生的生活中是有用的，它是處理問題的工具，是學習活動的結果。通過對生物學概念的學習，在實踐活動中將科學概念、理論轉化為技術實操，在技術實操的過程中提升學生的生物學素養，深刻理解生物學概念后，在真實情境中解決社會問題。因此STS教學模式可以幫助學生理解和應用生物學概念，發展生物學素養。文章應用STS教學模式進行教學設計，旨在幫助學生建構概念，發展生物學素養。

一、 教材分析及設計思路

《植物的生殖方式》選自北師大版初中生物學教材八年級上冊第六單元“生命的延續”中第十九章《生物的生殖和發育》第三節，是學生學習人的生殖和發育以及動物的生殖和發育內容后，對生物的生殖和發育即植物的生殖方式進一步地認識和學習。根據《課程標準》要求，本節內容要幫助學生形成“植物可以通過扦插、嫁接、組織培養等無性生殖的方式繁殖后代”的重要概念；同時倡導生物學與社會、技術的跨學科實踐。

本節課需要構建兩個重要概念。在“高等植物的有性生殖表現為依靠種子繁殖”“利用植物營養器官通過扦插、嫁接、壓條等方式可進行無性生殖”“植物組織培養技術可以快速繁殖植物”等多個次位概念的基礎上形成重要概念“植物能夠進行有性生殖和無性生殖”；同時通過次位概念“一些生物進行有性生殖，后代的遺傳信息可來自不同親本”和“一些生物進行無性生殖，后代的遺傳信息來自同一親本”建構重要概念“生物能以不同的方式將遺傳信息傳遞給后代”。這些概念之間的關系如圖1所示。

學生對生殖有一定的認知，且具有一定的探究和分析能力，但是對抽象知識的理解能力較差。因此本節課重點是幫助學生區分有性生殖與無性生殖的概念，無性生殖的類型；難點是植物的“營養繁殖活動”和植物的組織培養技術。

在教學過程中利用直觀體驗法、討論分析法和探究實驗法等來幫助學生建構概念。采用STS教學模式將科學、技術和社會進行融合，以實現跨學科實踐。通過創設情境，喚醒舊知，引入新知，通過讓學生動手實踐，掌握技術達到學以致用的目的，通過實物感知，分組討論，學生進行深度思考訓練思維，鍛煉運用科學概念解決社會問題的能力。

二、 教學目標

依據以上分析和《課程標準》的要求，確定教學目標：①通過闡明有性生殖和無性生殖的概念和特點，舉例說明無性生殖的類型，鍛煉理性解釋能力，認同結構與功能觀。②通過比較有性生殖和無性生殖的區別，提升分析、比較、歸納等科學思維。③通過嘗試進行植物營養繁殖的實際操作，實現科學和技術的跨學科實踐，培養科學探究能力。④通過運用無性繁殖技術解決生產中的難題，形成解決問題的責任擔當能力，實現科學和社會的跨學科實踐。

三、 教學過程

（一）情境設疑導入

出示問題情境：“豆豆的爸爸媽媽承包了十畝草莓園進行大棚種植，結出的草莓果子不甜，產量不高。技術員建議引進一批蜜蜂，你知道為什么嗎？”引導學生聯系舊知，使學生回答出：“草莓園引進蜜蜂是為了傳粉?！边M而教師繼續追問：“傳粉后會發生什么現象呢？”學生回答：“傳粉后會起受精作用?！?/p>

接著教師出示植物受精作用圖片，幫助學生回顧受精作用。指明植物的受精作用的實質是精子和卵細胞結合形成受精卵，受精卵發育成胚再進一步發育成新個體的過程。引導學生共同建構第一個概念“有性生殖”即由親體產生的兩性生殖細胞結合成受精卵，由受精卵發育成新個體的生殖方式。

設計意圖：創設問題情境，喚醒學生舊知，并幫助學生建構次位概念：高等植物的有性生殖表現為依靠種子繁殖。

（二）活動促學，問題導向，分點建構概念

1. 新舊融合，建構概念

幫助學生聯系舊知，追問：“人和動物的生殖屬于哪種生殖方式？”引導學生聯系已有知識，明確答案人和動物都是經過兩性生殖細胞的結合形成受精卵，由受精卵發育成新個體，屬于有性生殖。出示高產不抗倒伏水稻和低產抗倒伏水稻雜交，產生高產抗倒伏水稻視頻。提問：“這兩種水稻雜交后，其后代有什么優點？”學生回答：“后代都有兩個親本的特點，高產而且抗倒伏，存活率提高了?！弊穯枺骸斑@說明有性生殖有什么優點呢？”學生回答：“子代可以擁有兩個親本的優點。”教師順勢引導學生進行分析，說明子代獲得了來自兩個親本的遺傳信息。出示豌豆經雜交進行有性生殖產生的子代性狀圖片，豌豆雜交后的后代出現了既有父方的性狀又有母方的性狀，進一步證實有性生殖的生物，子代具有來自兩個親本的遺傳信息，容易發生變異，因此后代生活能力強，有利于生物進化。隨后拋出問題：“現實生產中，有性生殖能滿足短期內大規模培育馬鈴薯嗎（根據學生的生活經驗，適時為學生播放馬鈴薯開花結果的視頻）？”學生回答：“不能?！币龑W生總結出有性生殖的生物一般情況下繁殖周期長的缺點，逐步完善“有性生殖”的概念。

設計意圖：聯系舊知，建構并完善次位概念：一些生物進行有性生殖，后代的遺傳信息可來自不同親本。鍛煉學生理性解釋能力，認同結構與功能相適應的生命觀念。

2. 實物感知，建構概念

出示活動1：觀察馬鈴薯及幼苗

活動要求：（1）找出馬鈴薯的芽眼；（2）觀察馬鈴薯幼苗；（3）思考：馬鈴薯這種生殖方式是否經過了兩性生殖細胞的結合？

學生通過觀察實物得出結論：“馬鈴薯幼苗是由母體直接產生，沒有經過兩性生殖細胞的結合。”教師順勢介紹，這種不經過兩性生殖細胞的結合，由母體直接產生新個體的生殖方式叫做無性生殖。提問：“像這樣的生殖方式，子代的遺傳信息和有性生殖相比，遺傳信息來自幾個親本呢？”學生回答：“來自一個親本，即母本?！?/p>

設計意圖：學生通過活動的感性體會和事實的理性認識，建構次位概念：一些生物進行無性生殖，后代的遺傳信息來自同一親本。

3. 資料分析，建構概念

出示資料一：馬鈴薯經過塊莖繁殖，產生的子代馬鈴薯跟母體馬鈴薯一樣有香甜軟糯的特性。

資料二：馬鈴薯在連續進行無性生殖后，塊莖逐年變小，抗病能力低，生活能力下降。

出示問題：馬鈴薯通過無性生殖有什么優勢與不足？引導學生分析資料，總結無性生殖具有穩定保持母本性狀和繁殖速度快的優點，以及后代生活力下降的缺點。請學生結合有性生殖的優點思考問題：“農業生產可以僅靠無性生殖的方式育種嗎？”學生回答：“在農業生產上，需要靠有性生殖和無性生殖相結合?！?/p>

設計意圖：建構重要概念：植物能夠進行有性生殖和無性生殖。展示農業上培育馬鈴薯的圖片，向學生介紹農業上培育馬鈴薯的過程，并教會學生識別“芽眼”，為后續布置課后作業做鋪墊。

4. 新舊融合，完善概念

出示猜一猜小游戲，請同學們猜一猜細菌、酵母菌和霉菌的生殖是哪一種方式，使學生進一步明確細菌、霉菌和酵母菌都沒有經過兩性生殖細胞的結合，屬于無性生殖。

設計意圖：進一步完善次位概念：一些生物進行無性生殖，后代的遺傳信息來自同一親本。完成教學目標①。

5. 小組討論，建構概念

請學生小組合作，討論分析：有性生殖和無性生殖的區別，完善表格。

設計意圖：建構重要概念：生物能以不同的方式將遺傳信息傳遞給后代。在完善表格過程中提升學生分析、比較和歸納的科學思維，完成教學目標②。

6. 結合圖片，建構概念

出示用紅薯的塊根、藕地下莖、仙人球莖、土豆塊莖、椒草葉片進行繁殖的圖片，請學生結合圖片，思考：“這些植物繁殖，都是利用了植物的什么器官？”學生回答：“營養器官。”引導學生理解“營養生殖”的概念。

隨后向學生逐一介紹營養生殖的常見方法：扦插、嫁接和壓條等。

在學習扦插模塊時，向學生出示參加生物社團種植紅薯的圖片。請學生分小組討論問題：（1）種植紅薯采用的是什么器官繁殖后代？（2）這種應用在農業上叫作什么？學生討論得出：“種植紅薯是采用紅薯莖進行扦插繁殖后代的?！?/p>

出示社會生活情境：綠蘿不但葉片翠綠，而且四季常青，生命力強，對空氣的凈化能力也格外出色，在家里養上幾盆綠蘿，已經成了大多數人的生活習慣。王老師想在教室里添置一些綠蘿，凈化空氣，請你幫他想想如何快速獲得健康而又長勢喜人的綠蘿？教師引導學生運用已有知識，思考繁殖方案，嘗試解決問題。學生回答：“可以通過扦插的方法在短時間內獲得大量綠蘿植株。”此時，教師播放提前錄制好的扦插綠蘿視頻，并強調扦插成功的要點，學生根據教師指導，練習扦插綠蘿。

教師追問：“王老師擔心扦插的存活率不高。怎樣才能保證綠蘿的存活率呢？”此時教師引導學生分析對比扦插和壓條的特點，壓條具有非離體的優勢，可以采用植物的莖埋到土壤里長出根之后再進行離體培養的方法，可以提高存活率。

在學習嫁接模塊時，向學生介紹接穗和砧木的功能，引導學生思考問題：嫁接植株上結出的果實性狀和接穗一樣還是和砧木一樣？進一步區分接穗和砧木，再向學生繼續介紹嫁接的成活關鍵是使接穗與砧木的形成層緊密結合；其原理是植物體受傷后，傷口處的形成層能進行細胞分裂形成愈傷組織，促使兩者合為一體。引導學生識別形成層，了解愈傷組織，為后續嫁接操作打下基礎（為讓學生直觀感受形成層，教師提前錄制好視頻，在課上給學生播放，便于學生嫁接成功）。

教學不止于建構概念，還應幫助學生應用概念，于是創設以下情境：鴨梨具有個大、味甜的優點，但抗病力弱；杜梨個小、味澀但抗病力強。請學生思考，小組討論：如何培育出一棵綜合兩者優點的果樹。學生通過對“營養生殖”中嫁接概念的學習，應用植物的無性生殖方式——嫁接技術，可以獲得具有兩者優點的植株。最終學生通過小組討論得出以鴨梨為接穗、杜梨為砧木的結論。

設計意圖：通過對大量生活案例的直觀感受以及嘗試真實情境中的問題解決，實現知識與技術、社會的跨學科實踐。建構次位概念：利用植物營養器官通過扦插、嫁接、壓條等方式可進行無性生殖。幫助學生應用概念，將生物學概念轉化為技術應用于生活。

7. 實操技術，完善概念

為進一步完善概念，通過創設活動，讓學生分小組合作嫁接。

出示活動2：嘗試進行植物營養繁殖——嫁接

材料用具：茄子嫁接苗、剪刀、嫁接膜

方法步驟：（1）觀察并輕扯嫁接苗的嫁接處，隨后將嫁接處減掉；

（2）將砧木（野茄子）切口剪平，正中央豎切一刀；

（3）將接穗（大龍茄子）兩邊各斜剪一刀，留一個芽點；

（4）將接穗插入砧木，使砧木和接穗的形成層對齊；

（5）纏繞嫁接膜。

播放教師提前錄制的嫁接視頻，學生觀看并進行小組合作，根據提示完成嫁接活動。教師巡視課堂，及時為學生提供幫助。學生操作結束后，尋找成功和失敗的案例上臺展示。先讓學生進行自評、互評，最后教師進行總結，再次強調嫁接成功的關鍵點，幫助學生掌握嫁接技術。

設計意圖：學生通過實操掌握嫁接技術，完善次位概念：利用植物營養器官通過扦插、嫁接、壓條等方式可進行無性生殖。在這個過程中學生以科學理論為基礎進行技術實操，在技術實操的過程中，進一步提升自身的科學素養。由此突破第一個教學難點，完成教學目標③。

8. 創設活動，建構概念

植物組織培養技術，概念較為抽象且難理解，此時學生可能還停留在植物只能通過種子或營養器官進行繁殖的前概念中。因此創設活動3，引導學生觀察鐵皮石斛組織培養幼苗，并思考問題，再向學生介紹組織培養過程，以幫助學生建構植物組織技術的新概念。

出示活動3：觀察鐵皮石斛組織培養幼苗

活動要求：（1）觀察鐵皮石斛組織培養幼苗的根、莖、葉。（2）猜想：瓶子里的鐵皮石斛幼苗是通過什么途徑發育而來的？（種子？根？莖？葉？）學生回答：都不是。教師順勢介紹植物組織培養技術的概念。

出示社會情境：鐵皮石斛具有延緩衰老、提高免疫力的功效。近日，廣州的鐵皮石斛供不應求，請你幫幫四川的李大爺快速培育出大量的鐵皮石斛銷往廣州。

設計意圖：建構次位概念：植物組織培養技術可以快速繁殖植物。學生通過實物感知，化抽象為具體，突破第二個教學難點。創設社會情境，引導學生應用概念解決社會生產難題。幫助學生形成解決社會問題的擔當與能力。在此過程中，學生運用科學概念解決社會問題，反過來在解決社會問題的同時進一步提升自身的科學素養。由此完成教學目標④。

（三）精準設計作業

以小組為單位，每組分得1個馬鈴薯和1株辣椒苗。

1. 把馬鈴薯切塊，再把帶有“芽眼”的馬鈴薯扦插在肥沃土壤上，澆水施肥，爭取利用馬鈴薯塊培育出新的馬鈴薯塊莖。

2. 在校園內選取合適的樹作為砧木，將辣椒苗作為接穗進行嫁接，澆水施肥，后續觀察樹上能否結出辣椒，做好記錄，最后總結成功與失敗的原因。

設計意圖：作業設置不同難度，馬鈴薯的扦插較容易成功；而辣椒苗的嫁接不容易成功，由此引發學生思考失敗的原因。將本節科學知識應用到技術層面，在鞏固知識的同時，完善STS教學模式，實現跨學科實踐。

四、 教學反思

本節課通過情境設疑導入，活動促學，問題導向，分點建構概念，最后完善和應用概念。在過程中基于STS教學模式進行概念教學，將科學、技術和社會進行融合，以實現跨學科實踐。另外，為使學生更好地內化知識，對本節課實驗和活動進行改進和創新，其中根據教學需要錄制嫁接教學視頻，將教材中建議的果樹或名貴花卉等取材難、花費大的材料替換成價格低廉的茄子嫁接苗；為使學生了解植物組織培養的基本原理和步驟，將教材上的活動改為觀察實物“鐵皮石斛組培苗”，使學生直觀感受“愈傷組織”的抽象概念，并且該實驗取材容易，操作簡單。創設了鐵皮石斛組培實驗代替以往視頻圖片的方式講解組織培養技術。創設了活動和非書面作業，學生參與度高，教師可操作性強。本節課在北師大版教材中，安排在秋季學期學習，植物繁殖一般在春季，為本節課順利開展增加了難度，“鐵皮石斛組培苗”在中學條件下難以實現無菌培養，可以在網上購買鐵皮石斛組培苗，根據學生的人數和組別進行分割，學生可以直觀地觀察組培苗；本節課使用的馬鈴薯幼苗、馬鈴薯塊莖以及辣椒苗等都可以通過網上購買，而且價格低廉、材料環保且不受季節約束，可操作性強。

本課不僅幫助學生建構概念，而且聯系整個初中生物學教材概念體系，建立完善上位概念。一堂課的教學很難完成對一個生物學概念的建構，在進行相應概念建構的同時，幫助學生聯系舊知識，形成知識橫向或縱向上的聯系，有利于學生深刻地認識概念和建立完整的概念體系。在進行無性生殖概念教學時，聯系之前學生學習過的微生物的生殖方式，可聯想分裂生殖的細菌、出芽生殖的酵母菌和孢子生殖的霉菌，這些生物的生殖都沒有經過兩性生殖細胞的結合。在進行植物無性生殖的基礎上，幫助學生進一步完善對生物的無性生殖概念的認識。學生在認識無性生殖的概念上不是停留在對植物的認識上，而是建構了無性生殖的框架，教師引導學生進行概念建構示范后，學生很容易在教師搭建的腳手架上，逐漸嘗試建立知識網絡和框架。因此學生建立的知識不再是平面的，而是立體、有深刻的認識的。由此可見，一個概念的建構可以分布在教材的任何一個章節，教師通過深入的分析和對各個微小概念的聯想類比建構，才能巧妙地搭建起一個較為完整的概念。

本課旨在幫助學生建立知識的內在結構和概念之間存在的邏輯關系，在教學過程中建立真實的教學情境，引導學生運用所學概念解決社會問題。在設置教學情境時，層層遞進，引導學生主動應對并解決現實生活中的疑難問題。分析植物無性生殖方式可知，不同的生殖方式用于解決不同的問題。教師通過巧妙設置問題，引導學生辯證地思考不同生殖方式的優勢與劣勢，綜合分析后選擇合適的生殖方式，從而促進學生科學思維的養成以及學生解決社會問題的責任感的形成。在學生應用生物技術完成相應的實踐活動中，發現不同的無性生殖方式的本質和意義。同時為幫助學生在生活中體會生物學概念，為學生創設了親近自然、體驗生活的機會。概念的教學不是為了解題，而是解決社會問題；生物學教學的目的也不是為了測試，不是淺表化學習，而是為了讓學生感受、熱愛、建設、創造生活，如此，生物學概念來源于生活，也要被應用到生活中去。

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作者簡介：陳華春（1992～），女，漢族，貴州遵義人，遵義師范學院附屬實驗學校，研究方向：中學生物學教學。