高中生物學情境教學策略

賀曉霞 (山東省淄博市周村區實驗中學 255300)

《普通高中生物學課程標準(2017年版2020年修訂)》提出,教學要有利于學生養成科學思維的習慣,形成積極的科學態度,發展終身學習及創新實踐能力。有效的教學情境能夠激發學生的好奇心和求知欲,能夠培養學生不斷探索、勇于創新的科學精神。

一、高中生物學教學在培養學生創新思維方面存在的主要問題

1.教師對學生創新思維發展的重視程度不夠

部分生物學教師的教學理念尚未發生明顯變化,他們在課堂上較少運用真實情境設置,未能將培養創新思維置于教學的核心位置。為深入了解教師對學生創新能力培養的關注程度,調查問卷設計了相關問題,針對山東省淄博市周村區的36名高中生物教師展開了調查。調查發現,在作業布置方面,創新性題目相對較少;在教學實踐中,教師對培養學生創新思維的重視程度較低,其中對創新思維的關注程度較高的比例(比較重視和非常重視)不到30%。此外,教師在評價學生時未將創新思維培養作為重點項目,表明學生創新思維的培養并未成為他們的優先考慮。由此可見,學校在培養學生生物學科創新思維方面的努力相對不足,亟須提高對此領域的重視程度。

2.學生創新思維能力水平總體不高

為了解學生創新思維情況,問卷中設置問題“你覺得自己創新意識怎么樣”,對山東省淄博市周村區高二1840名學生創新思維自我評價情況進行調查和統計。85%左右的學生認為,自己創新思維能力一般和較差。可以看出學生創新能力普遍比較低。生物學學習中有很多數理計算內容、動手實踐項目、模型制作任務,這對學生動手能力、實踐水平提出了很高要求。在教學中,教師較少指導學生動手做實驗和制作模型,很多都是依靠書本知識和學習視頻等,學生難以在實踐中思考并創新,導致他們創新思維能力相對較弱。

二、利用情境教學法培養學生創新思維

1.創設生活情境,探尋生物問題

生物學是自然科學體系的重要組成部分,是分析生命特征、生命跡象的學科。教材中的生物學知識都可在人類的生活及自然界中找到很多情境用來引導學生學習,教師在備課過程中,不僅要慎重考慮需要講解哪些知識內容、分析哪些生物概念,還需要考慮應該導入什么樣的情境,深入淺出地講解生物學知識原理、知識內涵、知識拓展,最終達成更好的教學成果。

在講解“捕獲光能的色素和結構”相關內容時,可布置課前任務讓學生提前兩周種植蒜苗,觀察蒜苗的生長過程,課前布置采摘菠菜葉,上課時用顯微鏡來觀察菠菜葉葉肉細胞的結構,引導學生利用課余時間用橡皮泥動手制作葉綠體模型。營造良好的生物情境,能夠充分刺激學生求知欲望,帶領學生積極思考“葉綠體是什么? 葉綠體通常分布在什么細胞當中? 為什么說葉綠體是光合作用的場所?”接下來,帶領學生翻閱相關資料、動手操作,以小組為單位開展探究活動,進而了解葉綠體的內部結構、功能作用和分布特征。接下來,提問“所有植物細胞都有葉綠體嗎? 葉綠體有什么作用?”從而帶領學生學習光合作用相關知識。

2.創設實驗情境,進行務實探究

教材中的實驗主要有探究類、驗證類、調查類等幾種類型,探究性實驗在培養學生創新思維方面的作用最大。在教學中,教師應借助演示性、驗證性實驗,讓學生對實驗原理、實驗流程有一個清晰深刻的認知,將一些演示性和驗證性實驗改變成探究性的實驗,調動學生學習積極性,讓其自主對具體實驗方案進行實驗設計。實驗設計的重點是確定合適的自變量,利用“加法原理”和“減法原理”有效調整自變量、確定因變量、篩選合理的觀察測定目標、注重無關變量的描述分析、各種變量條件的施加規則、深入探討實驗結果、得出科學可觀的實驗結論,這些都對學生創新思維提出了很高要求。教師要充分發揮實驗教育功能,讓學生置身于真實實驗情境,在實際實驗操中使其創新思維能力得到培養。

在講解“降低化學反應活化能的酶”這一內容時,教師應該督促學生廣泛查閱酶的發現歷程、關于酶的最新研究成果和應用情況、認識酶在實際生活中的應用價值,讓學生積極探索生活中與酶相關的物質。把實驗材料和相關資料提供給學生,通過小組合作對實驗方案進行設計,展開實驗、探究和討論,最后得出結論。學生在實驗中,要學會控制變量并分析,探究溫度對酶活性的影響,本實驗的自變量是什么? 怎樣將溫度調到設定的數值? 因變量是什么? 怎樣觀察和檢測因變量? 怎樣排除pH和其他因素對實驗結果的干擾? 為確保酶與底物混合后所控制的溫度不發生變化,應如何控制溫度?在控制溫度前將酶與底物混合還是在控制溫度后將酶與底物混合? 學生分組討論,合作完成控制變量分析。學生對設計程序中的“未調豬肝研磨液的溫度,就將H2O2與之混合”的步驟進行修正,總結合理的設計方案。對部分有困難的學生進行指導。待學生實驗結束后分析pH 對酶活性的影響實驗。提問實驗探究的結果如何? 由此得出的結論是什么? 學生操作實驗,觀察描述實驗現象,總結實驗結論,酶的活性受溫度的影響。教師拓展:對于溫度這一因素你還有哪些問題想去探究? 請學生羅列出來。學生以小組為單位相互討論,將問題寫在紙上,并羅列問題。如“探究酶的最適溫度”“溫度由低溫、高溫恢復到正常溫度,酶的活性是否恢復?”等。讓學生學會舉一反三,思維得到發散,鼓勵學生善于發現新問題,提出新問題進行探究,培養學生進行科學探究的能力。教師通過提問引導學生對實驗設計方案進行討論,完成實驗設計并預測實驗結果。通過提問,教師引導學生發現溫度和pH 因素,在實驗設計過程中的共性和特性問題。教師應該督促學生參與實驗,帶領學生利用課本知識解釋實驗現象,自主思考解決實驗中的種種問題,從而提升學生思維水平。把驗證性實驗變成探究性實驗,把灌輸式教學變成探究式、合作式教學,從而提升學生實踐操作能力、問題分析能力、問題解決能力,學生創造精神、合作能力也能穩步提升。

3.重構教學內容,選擇適合的情境

高中生物新教材增加大篇幅的實驗和問題調查,注重學生創新思維培養,由于學生實驗動手能力不強,反而加大了學生學習難度。在教學中,教師應為學生提供一些直觀的、常見的素材,提供適當引導,激發學生創新思維。

以“細胞的基本結構”一課為例,若是提前預習,然后讓學生敘述細胞的內部組成、作用價值以及異同點,利用死記硬背的方法講解這些知識,學生會很快遺忘。反之,為學生課前提供動植物細胞結構裝片,課上利用顯微鏡進行觀察,然后布置小手工,在制作材料方面,教師為學生提供了紙片、電線、橡皮泥、口罩、毛線、綠豆,小麥種子等很多日常生活中不起眼的東西。讓學生通過小組合作動手完成,同學們的作品各有特色。有些同學做了細胞膜的流動鑲嵌模型;有的同學做了葉綠體的結構;有的同學做了細胞核的結構;有些同學內質網做得形象逼真;有些同學葉綠體中的基粒惟妙惟肖;還有的同學用塑料瓶做動物細胞,用榛子殼做溶酶體,用花生皮做線粒體,材料上的創新充分體現了學生做模型時的用心。借助動手和觀察,學生就能對細胞的內部結構、作用特征有清晰全面認知。學生還會對相關知識進行深層次思考,上述細胞成分在形狀上有何不同? 這與他們的結構組成是否有關聯? 這些細胞組織的作用是什么? 學生在提問和思考中,加深對知識的理解,還能提升批判性思維、辯證性思維能力。

4.重視創新思維,創設情境培養學生科學實踐能力

“科學思維”是指尊重事實和證據,崇尚嚴謹和務實的求知態度,運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力。學生應該在學習過程中逐步發展科學思維,如能夠基于生物學事實和證據運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創造性思維等方法,探討、闡釋現象及規律,審視或論證生物學社會議題。

在教學中,創設的情境應該從學生關注的生產生活、社會熱點等真實情境中選取,讓學生在真實情境中產生原動力,并在發現問題、解決問題過程中形成創新思維。例如,在學習“種群數量變化”時,利用中國古代詩句“碩鼠碩鼠,無食我黍! 碩鼠碩鼠,無食我麥! 碩鼠碩鼠,無食我苗”,引導學生分析老鼠對農作物的危害,再播放“鼠患”視頻,讓學生感知鼠害的嚴重性,激發學生產生預防鼠害、保護莊家的欲望,怎樣才能有效防治鼠害?帶領學生從科學角度思考,得出“要有效地防治鼠害,要先了解老鼠種群”。讓學生產生探究老鼠種群的興趣后,找出老鼠種群數量變化的特點,引導學生建構種群增長模型,探究種群增長曲線的特點和理解引起種群數量波動和下降的原因。

三、結語

新時代教育背景下,教育正朝著培養創新型人才方向推進,創新是生物科學發展的內在驅動力,創新思維的培養已經成為教育領域培養人才的重要目標。為了真正打造富有創新精神的課堂并充分展現生物學課程的獨特育人價值,教師需將創新思維的培養作為教學目標。通過多維度、全方位的學情分析,運用科學合理的教學策略,并將創新思維的培養目標融入各個教學環節之中,為核心素養的形成注入動力,為新時代教育改革做出積極貢獻,體現生物學科獨特的育人價值。