基于“問(wèn)題—情境—活動(dòng)—概念”模式的單元教學(xué)設(shè)計(jì)
——以“綠色植物促進(jìn)生物圈的水循環(huán)”為例

周 琴 柏青杉

(1.四川省成都市錦西中學(xué)校 四川成都 610031)

(2.四川省成都市金牛中學(xué)校 四川成都 610037)

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022 年版)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《課程標(biāo)準(zhǔn)》)提出,生物學(xué)課程應(yīng)“內(nèi)容聚焦大概念、教學(xué)過(guò)程重實(shí)踐”,強(qiáng)調(diào)生物學(xué)課程的設(shè)計(jì)和實(shí)施應(yīng)追求“少而精”,應(yīng)高度關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的實(shí)踐經(jīng)歷。 在基于“問(wèn)題—情境—活動(dòng)—概念”模式的單元教學(xué)中,教師可選擇恰當(dāng)?shù)恼鎸?shí)情境,圍繞大概念來(lái)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù),通過(guò)一系列基于真實(shí)情境的實(shí)驗(yàn)、探究或跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)來(lái)激發(fā)學(xué)生積極參與到學(xué)習(xí)的全過(guò)程中,幫助學(xué)生加深對(duì)生物學(xué)概念的理解,也促進(jìn)學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

本文以北師大版初中生物學(xué)教材第七章第一節(jié)“綠色植物促進(jìn)生物圈的水循環(huán)”為例,探討基于“問(wèn)題—情境—活動(dòng)—概念”模式下的單元教學(xué)在初中生物學(xué)課堂中的設(shè)計(jì)與實(shí)施。

1 規(guī)劃單元概念進(jìn)階路徑

生物學(xué)概念是學(xué)生生物學(xué)學(xué)科思維發(fā)展的基礎(chǔ)。新版《課程標(biāo)準(zhǔn)》明確要求教師圍繞大概念組織教學(xué)內(nèi)容,使學(xué)生建構(gòu)的知識(shí)結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化。 因此教師在教學(xué)中需要在深入研讀新課標(biāo)的基礎(chǔ)上,圍繞學(xué)科大概念,厘清各概念層級(jí)之間的邏輯關(guān)系,梳理課程內(nèi)容框架,選擇關(guān)鍵問(wèn)題,創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境,整體規(guī)劃好概念進(jìn)階的教學(xué)路徑。 例如,在進(jìn)行“綠色植物可促進(jìn)生物圈的水循環(huán)”這部分內(nèi)容的教學(xué)時(shí),教師可依據(jù)如下圖1 所示的概念進(jìn)階路線幫助學(xué)生建構(gòu)概念框架。

圖1 “綠色植物促進(jìn)生物圈的水循環(huán)”概念進(jìn)階路線

2 確定單元教學(xué)目標(biāo)

教師在教學(xué)中結(jié)合學(xué)生的生活實(shí)際創(chuàng)立相關(guān)的真實(shí)情境,通過(guò)真實(shí)情境將生物學(xué)知識(shí)與生活實(shí)際建立聯(lián)系,在一定程度上可以降低學(xué)生建構(gòu)概念的難度。 根據(jù)以上概念體系,教師嘗試在問(wèn)題導(dǎo)向下,借助真實(shí)情境依托,實(shí)施一系列實(shí)踐探究活動(dòng),來(lái)實(shí)現(xiàn)單元概念體系的建構(gòu),因此確定本單元教學(xué)目標(biāo)如下:

(1) 通過(guò)資料分析,理解蒸騰作用、吸收作用、運(yùn)輸作用的概念和意義,描述綠色植物參與生物圈中水循環(huán)的過(guò)程,形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)、物質(zhì)與能量相統(tǒng)一的生命觀念。

(2) 通過(guò)“觀察根毛”、“觀察植物葉片的結(jié)構(gòu)”、“觀察莖對(duì)水和無(wú)機(jī)鹽的運(yùn)輸”等實(shí)踐活動(dòng),找出各概念之間的聯(lián)系,將零散的碎片化知識(shí)結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)化,提升歸納、推理、觀察、綜合分析等科學(xué)思維能力,以及合作學(xué)習(xí)、表達(dá)交流的能力。

(3) 通過(guò)對(duì)環(huán)境保護(hù)問(wèn)題的關(guān)注,提高社會(huì)責(zé)任意識(shí),初步形成關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn),保護(hù)森林、愛(ài)護(hù)植物的環(huán)境保護(hù)意識(shí)。

3 具體教學(xué)活動(dòng)

3.1 創(chuàng)設(shè)單元大情境,激發(fā)認(rèn)知矛盾

教師首先呈現(xiàn)單元大情境“竹壁鉆孔出水”:將竹子斜剖,發(fā)現(xiàn)竹子內(nèi)空心部分都沒(méi)有水;無(wú)風(fēng)的夜晚,在竹子的竹壁上鉆孔有水流出;而晴朗的白天在竹壁上鉆孔卻沒(méi)有水流出。 為何同樣是在竹壁上鉆孔,不同的時(shí)間段里卻會(huì)出現(xiàn)截然相反的現(xiàn)象呢? 真實(shí)情境中的真實(shí)問(wèn)題引發(fā)了學(xué)生上的認(rèn)知矛盾,求知欲促使學(xué)生主動(dòng)參與到學(xué)習(xí)過(guò)程中來(lái)。

3.2 借力遞進(jìn)小情境,支撐概念構(gòu)建

要解決此問(wèn)題,學(xué)生需在宏觀角度綜合理解本單元知識(shí),找到各知識(shí)點(diǎn)的關(guān)聯(lián),才能構(gòu)建出“植物通過(guò)吸收、運(yùn)輸和蒸騰作用等生理活動(dòng),獲取養(yǎng)分,進(jìn)行物質(zhì)運(yùn)輸,參與生物圈中的水循環(huán)”這一核心概念,從而回答“綠色植物在生物圈中的作用”這一核心問(wèn)題。活動(dòng)是學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)的重要途徑,因此《課程標(biāo)準(zhǔn)》倡導(dǎo)教師需要高度關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的實(shí)踐經(jīng)歷。 結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知水平和其原有的前概念,教師按照水分的“吸收—運(yùn)輸—散失”路線將這一問(wèn)題進(jìn)行了拆分,并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的探究活動(dòng)來(lái)使學(xué)生加深對(duì)生物學(xué)概念的理解,形成如下情境導(dǎo)向的初中生物學(xué)單元整合“情境創(chuàng)設(shè)—活動(dòng)探究—概念構(gòu)建”教學(xué)流程。

在本課教學(xué)中,教師設(shè)置了三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題“水從哪來(lái)、水到哪去、水如何運(yùn)輸”,依托與之相對(duì)應(yīng)的三個(gè)遞進(jìn)小情境,用“觀察根毛及根尖永久切片”、“觀察植物葉片的結(jié)構(gòu)”、“觀察莖對(duì)水和無(wú)機(jī)鹽的運(yùn)輸”三個(gè)層層深入的實(shí)踐探究活動(dòng)貫穿課堂,讓學(xué)生通過(guò)相應(yīng)學(xué)習(xí)任務(wù)的完成來(lái)積極參與到或觀察或?qū)嶒?yàn)的學(xué)習(xí)活動(dòng)中來(lái),既激發(fā)了學(xué)生探究生物學(xué)知識(shí)的興趣,又深化了對(duì)相應(yīng)概念的內(nèi)化理解,提升了學(xué)生合作交流的能力,也在一定程度上幫助學(xué)生樹(shù)立起“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的生命觀念。

3.2.1 問(wèn)題:“水”從哪來(lái)? ——植物通過(guò)根毛吸收土壤中的水分

“蘿卜條為何變硬”情境創(chuàng)設(shè):教師播放在鹽水中萎蔫的蘿卜條放在清水里吸水變硬挺的視頻,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)植物細(xì)胞在一定條件下會(huì)吸水,并通過(guò)根從外界吸收水分。

“觀察根毛”活動(dòng)探究:學(xué)生使用放大鏡和顯微鏡觀察綠豆幼苗的幼根及根尖的縱切片,觀察根毛的形態(tài)和密度,構(gòu)建“根尖的根毛區(qū)是根的主要吸水部位”這一概念,同時(shí)在顯微鏡下觀察根尖永久切片中不同部位細(xì)胞的特點(diǎn),進(jìn)一步認(rèn)識(shí)根的微觀結(jié)構(gòu),再結(jié)合探究比較不同濃度溶液中的蘿卜根細(xì)胞吸水和失水的情況,得出結(jié)論“植物通過(guò)根毛吸收土壤中的水分,且當(dāng)根毛細(xì)胞液濃度大于土壤溶液濃度,根毛細(xì)胞從土壤里吸收水分;反之,根毛細(xì)胞就會(huì)失水”。

概念構(gòu)建:通過(guò)活動(dòng)學(xué)生可初步構(gòu)建“植物通過(guò)根部吸收生活所需的水和無(wú)機(jī)鹽”這一概念,同時(shí)還樹(shù)立了“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的觀念,培養(yǎng)了生命觀念核心素養(yǎng)。

3.2.2 問(wèn)題:“水”到哪去? ——植物通過(guò)氣孔散失水分

“熱水中的氣泡從哪來(lái)”情境創(chuàng)設(shè):教師將一片綠蘿的葉放入熱水中,引導(dǎo)學(xué)生觀察葉表面會(huì)出現(xiàn)大量氣泡,并且上表皮出現(xiàn)氣泡少,下表皮出現(xiàn)氣泡多。

“觀察植物葉片的結(jié)構(gòu)”活動(dòng)探究:學(xué)生制作并觀察綠蘿葉片橫切片及使用指甲油涂抹上、下表皮后取得的油膜裝片,獲得“葉片上的氣孔是植物體水分散失的門(mén)戶”這一事實(shí)性知識(shí),明確蒸騰作用能促進(jìn)植物體對(duì)水的吸收和運(yùn)輸,同時(shí)通過(guò)辨析不同環(huán)境中的植物葉片上下表皮氣孔數(shù)目的差異原因,逐漸樹(shù)立“生物與環(huán)境相適應(yīng)”的進(jìn)化與適應(yīng)觀。

概念構(gòu)建:通過(guò)活動(dòng)學(xué)生可構(gòu)建“植物根部吸收生活所需的水和無(wú)機(jī)鹽,其中大部分水通過(guò)蒸騰作用散失”的概念,在活動(dòng)的過(guò)程中還提升了歸納、推理、觀察、綜合分析等科學(xué)思維素養(yǎng)。

3.2.3 “水”如何運(yùn)輸? ——植物通過(guò)導(dǎo)管運(yùn)輸水分

“怎樣制作七彩玫瑰花”情境創(chuàng)設(shè):教師將白色玫瑰放在不同顏色的食用色素液體染料中,一段時(shí)間后,花瓣出現(xiàn)了顏色變化,花瓣上的導(dǎo)管被染上了顏色。

“觀察莖對(duì)水和無(wú)機(jī)鹽的運(yùn)輸”活動(dòng)探究:學(xué)生觀察紅墨水中的芹菜、大白菜等植物的莖和葉被染色的情況,制作芹菜染色后莖的縱切裝片和綠豆芽壓片,觀察導(dǎo)管的結(jié)構(gòu),并結(jié)合不同植物莖的橫切和縱切裝片觀察結(jié)果,認(rèn)識(shí)“導(dǎo)管呈長(zhǎng)管狀結(jié)構(gòu),植物體內(nèi)的導(dǎo)管彼此連接和貫通,形成一個(gè)完整的管道系統(tǒng),植物可通過(guò)導(dǎo)管運(yùn)輸水分”這一事實(shí)性知識(shí)。

概念構(gòu)建:通過(guò)對(duì)植物莖從宏觀到微觀層層深入的觀察,學(xué)生可構(gòu)建起“植物通過(guò)吸收、運(yùn)輸和蒸騰作用等生理活動(dòng),獲取養(yǎng)分,進(jìn)行物質(zhì)運(yùn)輸,參與生物圈中的水循環(huán)”這一重要概念。

3.2.4 回歸主線大情境,解決真實(shí)問(wèn)題

回顧“竹壁鉆孔出水”主線大情境,教師再次提問(wèn)“為什么無(wú)風(fēng)的夜晚在竹壁(竹子的莖)上鉆孔會(huì)有水流出來(lái),而晴朗的白天不會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象”,學(xué)生在解釋這一現(xiàn)象的過(guò)程中,簡(jiǎn)單闡述每個(gè)生理作用的過(guò)程及主要作用,從各個(gè)生理功能之間密切關(guān)聯(lián)且同時(shí)進(jìn)行的角度進(jìn)行闡釋,深入內(nèi)化重要概念“植物通過(guò)吸收、運(yùn)輸和蒸騰作用等生理活動(dòng),獲取養(yǎng)分,進(jìn)行物質(zhì)運(yùn)輸,參與生物圈中的水循環(huán)”。 同時(shí),學(xué)生通過(guò)討論,理解光照、溫度、風(fēng)等環(huán)境因素會(huì)影響植物的蒸騰作用,進(jìn)一步構(gòu)建了“生物與環(huán)境相互依賴(lài)、相互影響”這一概念,從而領(lǐng)悟人與自然和諧發(fā)展的重要性,提高環(huán)境保護(hù)意識(shí)。

3.3 拓展全新情境,遷移運(yùn)用知識(shí)

在對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí),教師拓展了三個(gè)全新的情境,讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行解釋,在知識(shí)的遷移運(yùn)用中引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn),促進(jìn)其核心素養(yǎng)的形成。 教師創(chuàng)設(shè)了“三北防護(hù)林的建設(shè)”、“成都公園城市的變化”、“校園和家庭環(huán)境的改善”這樣三個(gè)國(guó)家、省市、個(gè)人不同層面的情境,讓學(xué)生在新情境中主動(dòng)從“綠色植物促進(jìn)生物圈的水循環(huán)”這個(gè)角度進(jìn)行解釋,深刻體會(huì)“綠水青山就是金山銀山”環(huán)保理念的重要性,培養(yǎng)其熱愛(ài)自然,保護(hù)森林的情感意識(shí)。

4 教學(xué)反思

在基于“問(wèn)題—情境—活動(dòng)—概念”模式的單元教學(xué)中,教師以“竹壁鉆孔”的真實(shí)大情境貫穿課堂,用邏輯線索“植物體對(duì)水的吸收、運(yùn)輸和散失”將“植物的生活”這一主題下涉及的“吸收作用”、“運(yùn)輸作用”和“蒸騰作用”等生理活動(dòng)的相關(guān)概念、活動(dòng)進(jìn)行整合,在統(tǒng)領(lǐng)性情境的導(dǎo)向下聚焦學(xué)科大概念,規(guī)劃出單元概念進(jìn)階路徑,確定單元教學(xué)目標(biāo),依托一系列大、小情境的創(chuàng)設(shè),圍繞大概念內(nèi)化構(gòu)建過(guò)程設(shè)計(jì)了各項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù),引導(dǎo)學(xué)生逐級(jí)從事實(shí)出發(fā),經(jīng)歷“歸納概括形成次級(jí)概念、綜合分析匯入重要概念、相互關(guān)聯(lián)形成大概念”的全過(guò)程,讓其在活動(dòng)探究中對(duì)大概念進(jìn)行更加深入的解構(gòu)和重建,并遷移運(yùn)用所學(xué)生物學(xué)知識(shí)技能去解決新情境中的問(wèn)題。這樣的過(guò)程,既促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)的積累,也提升了其分析和解決問(wèn)題的科學(xué)思維能力,同時(shí)也增強(qiáng)了學(xué)生社會(huì)責(zé)任意識(shí)的培養(yǎng),從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)向素養(yǎng)的真正轉(zhuǎn)化。