基于任務驅動的生物學重要概念建構

廖涌權

關鍵詞：任務驅動；重要概念；系統建構；蒸騰作用

文章編號：1003-7586（2024）01-0006-04 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

《義務教育生物學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）提出了“核心素養為宗旨”“內容聚焦大概念”“教學過程重實踐”等課程理念，使科學探究在課程中的地位進一步確認和加強，也讓概念教學有了進一步深化。這就要求教師在教學過程中，應以重要概念為中心創設真實情境，并設置恰當的學習任務，促進學生主動參與科學探究活動，再結合能夠促進思維發展的問題情境，引導學生在分析、綜合和推理的過程中深刻理解并系統建構重要概念，并在應用概念解決真實情境中的復雜問題的過程中，發展核心素養。

1重要概念解析

生物學單元教學中，教師應該注重教學內容的層次性和結構性。

以重要概念為中心，梳理各級概念性知識、事實性知識之間的關系，搭建單元教學內容框架，如圖1所示，便于教師整體把握單元內的概念內容和概念間的關系，幫助教師進行教學資源的合理調配和有針對性地設計學習任務，以系統建構重要概念。

2明晰任務，建構概念

生物學學科核心素養是學生在學科學習過程中逐漸發展起來的正確價值觀、必備品格和關鍵能力。核心素養與情境不可分離?；趯卧虒W內容和教學目標的分析，教師可通過《最美的青春》視頻片段創設單元教學情境，展現塞罕壩今昔對比景象，呈現關鍵信息：塞罕壩人潛心研究，摸索出培育“大胡子、矮胖子”的優質壯苗技術，采取合理的方式進行育苗移栽造林；在降水并不充沛的壩上高原，塞罕壩人營造起萬頃林海，改變了區域內的氣候條件；塞罕壩林場建設者集體獲得聯合國環保領域的最高榮譽——地球衛士獎。然后，引導學生置身于塞罕壩建設之初面臨移栽樹苗存活率低的困難情境，賦予其林場建設工程師的角色，給定其為擴綠造林給予技術指導的單元大任務，實現教學內容情境化。

生物學單元教學應注重以重要概念為中心的任務驅動。新課標在本主題對應的教學策略建議中指出：“引導學生通過觀察、演示實驗、探究實驗等多種途徑，探究和認識植物的光合作用、呼吸作用、蒸騰作用、吸收和運輸等生理過程及其影響因素?！币虼耍處煈Y合單元大任務，梳理出建構重要概念所需解決的關鍵問題：①植物體吸收的水分如何運輸？②水分是如何從植物體散失的？③綠色植物的蒸騰作用有何意義？④綠色植物在生物圈的水循環中起什么作用？并以學生的認知基礎作為教學起點，確定學習任務和科學探究活動，引導學生在動腦和動手相結合的實踐過程中完成任務、解決問題。教師再通過啟發性議題引發學生思考，逐層深入對概念的理解，以打通學生從概念建構到發展素養的通道，如表1所示。

2.1任務①：探究植物體內水分的運輸

建構主義學習理論認為，學生形成新概念的過程，是在原有經驗基礎上形成新的意義建構，并融入原有的認知結構中。因此，設置本任務，可以增進學生的感性認識，為后續概念建構作鋪墊。

活動：觀察水分在植物體內的運輸

教師可以設置前置任務，安排學生分組選用芹菜、帶根白菜、帶花百合植株等材料完成變色實驗，也可以是用同樣的植物材料、不同顏色的液體進行培養，豐富學生的體驗。課上，教師組織學生觀察變色植株的各個器官，并提出啟發性議題：這些色素是通過什么結構運輸到葉（花）的？它在植物體內是怎樣分布的？再引導學生對根、莖、葉柄、葉脈等結構進行橫切和縱切，借助放大鏡觀察染色情況，直觀感受導管在各種器官中均有分布，并貫穿于植物體全身，明確其位置和功能。教師再通過展示各種導管在電子顯微鏡下的圖片，幫助學生獲得直觀體驗，初步形成概念：植物根部吸收的水和無機鹽，通過導管向上運輸，供植物利用。教師可以提出疑問：培養液中減少的水分都去哪兒了？自然過渡到任務②。

2.2任務②：探索蒸騰作用的過程

本任務是幫助學生建構重要概念的關鍵所在，是本單元學習的重點。探索蒸騰作用的過程，可以從植株蒸騰作用的宏觀現象出發，引導學生提出問題，再通過探究葉片細胞水平的結構去理解。

活動：觀察植物的蒸騰作用

教師可以設置演示實驗，給學生宏觀呈現蒸騰作用的過程，引導其觀察、比較兩組錐形瓶中液面的變化，明確水分主要通過植物的葉片散失，實驗裝置見圖2。再通過問題“為什么我們難以用肉眼直接觀察水分從葉片散失的過程？”引發學生思考。結合對塑料袋內側水滴的分析，形成蒸騰作用的概念：水分從活的植物體表面以水蒸氣狀態散失到大氣中的過程。

新課標在教學策略建議中指出：“結合學生的生活經驗，通過實例分析，引導學生關注植物生命活動的原理在生產生活中的實際應用。”因此，在建構“蒸騰作用”概念后，教師提出啟發性議題：①春季造林為何要選擇在樹苗發芽前進行？②夏季造林時為何要剪除一部分枝葉？③為何最好選擇在陰天或者傍晚移栽植物？④移栽菜苗和花草后，為何要遮陰？引發學生思考，并在遷移應用概念解決真實情境中的問題的過程中，鞏固和強化概念，為完成單元大任務作鋪墊。

活動：觀察葉片的氣孔分布

葉片是植物完成蒸騰作用的主要器官。對葉片形態結構的了解，是幫助學生理性認識蒸騰作用的基礎，也是幫助學生建立結構功能觀、進化適應觀等生命觀念的重要支撐。由于學生缺乏對氣孔的認知經驗，教師可以利用演示實驗：將小白菜等陸生植物的葉片放入70℃左右的溫水中，讓學生觀察現象，直觀感受氣孔的存在。再引導學生比較葉片正面和背面氣泡數目的多少，得出葉片背面氣孔數目多于正面的結論。教師順勢提出問題：氣孔這樣的分布特點有何意義？引導學生深度思考，并作出合理推測：“能夠減少水分的耗散，是對陸地生活的一種適應”，幫助學生建立結構與功能相適應等生命觀念。

活動：觀察葉片的下表皮細胞

學生感知氣孔的存在后，再讓其觀察氣孔的結構、探究氣孔開閉的原理，符合學生的認知規律。教師可以準備菠菜、韭菜等實驗材料，讓學生按照教材實驗步驟制作葉下表皮臨時裝片。學生可以觀察到氣孔的形態以及保衛細胞與周圍細胞在結構上的差異，但無法認識氣孔開閉的原理。因此，教師可以引導學生先后使用質量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液和清水浸潤標本，觀察保衛細胞的形態和氣孔的狀態變化，明確氣孔開閉的原理。

活動：觀察葉片的結構

教師在教學中，應該注重生活經驗的引入，以之作為教學起點。樹葉掉落是學生早已熟知的生命現象，但正面朝下還是背面朝下的概率更大則是學生沒有思考過的。教師可以創設問題情境：據不完全統計，在不受人為因素影響的情況下，晚秋地面上某種植物的落葉大部分正面向下。以此作為探究情境，激發學生的求知欲，引導其觀察葉片的結構，探尋其原因，能夠激發其探究熱情。

教師再講解雙刀切片法的操作要點，讓學生制作臨時切片并觀察。多數學生初次進行實驗時都無法制作高質量的切片，教師可以利用課前對小組長進行操作培訓，并提供永久切片，以供無法成功制作臨時裝片的學生觀察。教師再將學生制作的優秀切片通過數碼顯微鏡呈現到屏幕上，引導學生根據氣孔數目的多少區分上、下表皮。適當拓展柵欄組織和海綿組織的知識，引導學生從葉片結構方面去解釋樹葉正面朝下概率更大的原因，從結構與功能的視角認識葉片的結構，有利于學生高階思維的形成。

2.3任務③：探討蒸騰作用的意義

通過任務①和②，學生深刻領悟了水分進出植物體的過程，但對蒸騰作用意義的認識還不全面，理解不夠深入。教師可以通過設置以下學習活動，搭建學習支架逐層引導。

活動：探討蒸騰作用對植物體自身的意義

教師提出問題：植物吸收的水分95%～99%通過蒸騰作用散失，這是不是對水資源的浪費？如果沒有蒸騰作用，植物將會面臨哪些問題？引導學生結合生活經驗和已建構的概念嘗試回答，教師及時評價，并指導其梳理、總結出蒸騰作用對植物體自身的意義。

活動：探究蒸騰作用的意義

教師呈現資料：塞罕壩林區的夏季氣溫一般不超過25℃，較北京同期氣溫偏低10℃以上；近幾十年來，在華北地區降水量普遍減少的情況下，塞罕壩林區降水量不降反增。教師引導學生發現問題并做出假設：蒸騰作用能夠降低環境溫度、增加大氣降水（濕度）。長沙縣百熙實驗學校的李媚琳老師設計了以下教學方案引導學生進行探究。

教師為學生提供以下實驗裝置（器材）：2組用錐形瓶水培的銅錢草（用植物油液封水面）、3個塑料收納箱、3個電子數顯溫濕計、1瓶清水（噴瓶）、1瓶蒸騰抑制劑溶液（噴瓶，能在葉片表面形成一層保護膜，封閉氣孔），引導學生分析實驗變量和需要控制的無關變量，分組討論設計實驗方案，在小組派代表交流后修正實驗方案，組裝實驗裝置。由于實驗數據獲取耗時較長，教師可以呈現已經獲得的實驗數據引導學生討論，如表2所示。

學生通過分析數據可知，噴施清水組的濕度較噴施蒸騰抑制劑組明顯升高，但溫度差別不大。教師可引導學生分析誤差來源，再呈現資料：1g水在20℃條件下化為水蒸氣吸收熱量約為2450J，森林的蒸騰作用使得林區夏季氣溫比非林區低3～4℃，空氣濕度增加157%～300%。教師引導學生基于證據進行邏輯推理，得出結論：蒸騰作用能夠增加大氣濕度，降低環境溫度。本活動促使學生認同擴綠造林的價值，主動參與到護綠擴綠的行動中。

活動：繪制綠色植物參與水循環的示意圖

學生在明確蒸騰作用的過程和意義后，教師應引導其將視野擴大到生物圈，探討蒸騰作用在生物圈中的意義，并繪制綠色植物參與水循環的示意圖，以建構“植物通過對水的吸收和散失，參與生物圈中的水循環”這一次位概念。然后，教師通過播放紀錄片《被點亮的星球》中有關亞馬孫雨林的片段幫助學生梳理、統整已建構的次位概念，建構重要概念。

2.4任務④：為塞罕壩擴綠造林獻計獻策

完成重要概念建構后，教師再引導學生回歸單元情境中的大任務：以塞罕壩林場建設總工程師的身份為擴綠造林給予技術指導，并說出理論依據。如“大胡子、矮胖子”是在適當時機采取切除主根等措施，培育根須發達、苗體短粗的苗株，以便于水分的吸收和運輸；春季造林要選擇在樹苗發芽前進行，夏季造林時要剪除一部分枝葉，減弱蒸騰作用散失水分；移栽后澆足水分、覆蓋厚土石塊等減少水分蒸發……充分調動學生的認知和情感，引導學生靈活應用概念解決真實情境中的復雜問題，踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念，積極參與環境保護實踐，立志成為美麗中國的建設者。

綜上所述，以重要概念為中心，創設單元教學情境，梳理教學關鍵問題，并轉化為循序漸進的學習任務，依托科學探究過程建構概念，實現課程內容情境化、結構化呈現，引導學生核心素養的發展，是幫助學生系統建構生物學重要概念的有效嘗試。