“PBL教學(xué)模式”在高中生物實(shí)驗(yàn)中的教學(xué)實(shí)踐研究

摘 要：PBL教學(xué)模式在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用十分明顯.本文基于PBL教學(xué)模式的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)PBL教學(xué)模式的流程，包括PBL問(wèn)題的創(chuàng)設(shè)、PBL問(wèn)題分析和問(wèn)題解決、展示結(jié)果與成果匯總以及總結(jié)與評(píng)價(jià)四個(gè)環(huán)節(jié).同時(shí)，本文以實(shí)驗(yàn)“土壤微生物的分解作用”為例，闡述如何利用PBL策略開(kāi)展高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué).本案例表明，PBL教學(xué)多采用小組合作學(xué)習(xí)的方式，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，提高學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)，發(fā)展學(xué)生的高階思維，最終提高學(xué)生的分析和解決問(wèn)題的能力.

關(guān)鍵詞：PBL教學(xué)法；高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)；微生物的分解作用

中圖分類號(hào)：G632

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-0333（2024）24-0139-03

收稿日期：2024-05-25

作者簡(jiǎn)介：曹艷（1986—），女，研究生，中學(xué)一級(jí)教師，從事高中生物教學(xué)研究.

基金項(xiàng)目：廈門(mén)市集美區(qū)教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2022年度課題“基于學(xué)科核心素養(yǎng)的大單元教學(xué)設(shè)計(jì)在高三生物復(fù)習(xí)課的實(shí)踐研究”（課題立項(xiàng)編號(hào)：22164）.

PBL教學(xué)策略是基于真實(shí)情景的問(wèn)題，以學(xué)習(xí)者為中心的教學(xué)方式，強(qiáng)調(diào)在真實(shí)問(wèn)題情景中，學(xué)生通過(guò)自主合作探究，分析和解決問(wèn)題^［1］.學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中，掌握生命現(xiàn)象背后的原理，完成相應(yīng)的生物學(xué)概念的學(xué)習(xí)，學(xué)生的自主創(chuàng)新、辯證思維及合作探究能力得到充分地鍛煉，其高階思維不斷被激發(fā)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的再建構(gòu)和思維遷移^［2］.

1 PBL教學(xué)模式

PBL教學(xué)模式在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用十分明顯^［3］.根據(jù)PBL教學(xué)模式的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)教學(xué)流程如下：（1）PBL問(wèn)題的創(chuàng)設(shè)；（2）PBL問(wèn)題分析和問(wèn)題解決；（3）展示結(jié)果與成果匯總；（4）總結(jié)與評(píng)價(jià).基于上述分析，本文以選擇性必修二實(shí)驗(yàn)“探究土壤微生物的分解作用”為例，嘗試將PBL模式運(yùn)用到高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，以此發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng).本實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式如圖1所示.

2 PBL教學(xué)組織與實(shí)施

2.1 PBL問(wèn)題的創(chuàng)設(shè)

教師設(shè)計(jì)的項(xiàng)目應(yīng)包含一系列具有復(fù)雜性和真實(shí)性的問(wèn)題，并盡量讓學(xué)生參與議定^［4］.PBL教學(xué)中首先要設(shè)置好問(wèn)題，問(wèn)題應(yīng)該源于真實(shí)情境，并能激發(fā)學(xué)生探究的興趣.教師引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)實(shí)生活，啟發(fā)學(xué)生提出問(wèn)題.問(wèn)題的選擇需圍繞學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)而提出；選擇的問(wèn)題要緊扣學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)設(shè)問(wèn)；要有一定的難度，學(xué)生需要在自主思考的基礎(chǔ)上，通過(guò)小組活動(dòng)的方式加以討論解決；要有一定的啟發(fā)性，讓學(xué)生的科學(xué)思維和探究能力得以充分發(fā)展；要有一定的層次性，應(yīng)在“最近發(fā)展區(qū)”設(shè)問(wèn)，為學(xué)生的思維發(fā)展搭建扶梯，各個(gè)問(wèn)題之間也應(yīng)具有一定的層次性；要有一定的深度，能引起學(xué)生辯證、深入地思考問(wèn)題本質(zhì)，在建立概念，形成觀念的同時(shí)，發(fā)展科學(xué)探究能力，提升社會(huì)責(zé)任意識(shí).此外，問(wèn)題的創(chuàng)設(shè)應(yīng)貼合學(xué)生實(shí)際生活，激發(fā)學(xué)生探究的興趣，接近并略高于學(xué)生現(xiàn)有知識(shí)水平，還要?jiǎng)?chuàng)設(shè)“接地氣”的問(wèn)題情境，把問(wèn)題與情境有機(jī)結(jié)合在一起，貫穿始終.這樣形成的一系列問(wèn)題具有邏輯傳遞關(guān)系，具有引導(dǎo)、啟發(fā)思考的作用，在解決問(wèn)題的過(guò)程中建構(gòu)概念、形成觀念，更好地為思維和科學(xué)探究能力的發(fā)展服務(wù).

例如，在“土壤微生物的分解作用”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以創(chuàng)設(shè)以下問(wèn)題情境：調(diào)查發(fā)現(xiàn)學(xué)校“沙地泥”“生物園”和池塘邊的枯枝落葉的量是不一樣的，學(xué)生實(shí)地考察完確實(shí)如此.通過(guò)調(diào)查，極大地提高學(xué)生探究的欲望，想要弄清楚生命現(xiàn)象的本質(zhì)，這就調(diào)動(dòng)了學(xué)生解決問(wèn)題的內(nèi)驅(qū)力.通過(guò)任務(wù)驅(qū)動(dòng)，教師嘗試引導(dǎo)學(xué)生分析可能原因.由于枯枝落葉的分解與土壤中的微生物有關(guān)，枯枝落葉的剩余量不同應(yīng)該與不同類型土壤微生物對(duì)枯枝落葉不同的分解作用有關(guān).因此學(xué)生提出本實(shí)驗(yàn)探究課題：探究不同類型土壤微生物對(duì)淀粉的分解作用.

2.2 PBL問(wèn)題分析和問(wèn)題解決

教師的引導(dǎo)在PBL問(wèn)題分析和問(wèn)題解決中至關(guān)重要.教師既要給學(xué)生盡可能大的學(xué)習(xí)空間，又要主導(dǎo)學(xué)習(xí)的方向和基本進(jìn)程.在學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程中，教師要做到以下幾點(diǎn)：一是要引導(dǎo)學(xué)生多角度思考問(wèn)題并不斷完善實(shí)驗(yàn)方案；二是要巧妙地為學(xué)生提供支架，盡量幫助學(xué)生逐步分析不斷往前走，讓學(xué)生逐步找到解決問(wèn)題的方法；三是幫助學(xué)生完成對(duì)難點(diǎn)的突破，指導(dǎo)學(xué)生理清實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)思路，不斷促進(jìn)學(xué)生高階思維發(fā)展，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力.

例如，在設(shè)計(jì)課題“探究不同類型土壤微生物對(duì)淀粉的分解作用”的實(shí)驗(yàn)方案的過(guò)程中，首先要引導(dǎo)學(xué)生思考：本實(shí)驗(yàn)要設(shè)計(jì)幾組實(shí)驗(yàn)？自變量是什么？觀測(cè)指標(biāo)是什么？實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)過(guò)程有哪些影響因素？如何確定這些因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不會(huì)產(chǎn)生影響？其次，學(xué)生通過(guò)分析這些問(wèn)題，進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)方案；最后，學(xué)生通過(guò)小組討論、自主學(xué)習(xí)、查找資料等方式，積極開(kāi)展小組合作，最終確定實(shí)驗(yàn)方案.在設(shè)計(jì)并完善方案的過(guò)程中，教師應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生積極思考，并適當(dāng)?shù)卦趯W(xué)生遇到困難時(shí)進(jìn)行引導(dǎo)，教師和學(xué)生共同討論、分析方案的合理性和可行性.

2.3 展示結(jié)果，成果匯總

各個(gè)學(xué)習(xí)小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作前首先要思考實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的注意事項(xiàng).實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，如果學(xué)生遇到問(wèn)題，教師盡可能引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)過(guò)思考后逐步嘗試解決問(wèn)題.小組成員及時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄.教師要全程關(guān)注了解每組實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展情況.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，各個(gè)學(xué)習(xí)小組應(yīng)當(dāng)盡快整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并由小組代表進(jìn)行匯報(bào)，這不僅鍛煉學(xué)生的邏輯思維，同時(shí)還可以提升學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力.最后，學(xué)生通過(guò)結(jié)果分析得出相應(yīng)結(jié)論.在解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的過(guò)程中，各小組的學(xué)生之間相互分享，并交流實(shí)驗(yàn)過(guò)程的心得體會(huì).

在本課題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，學(xué)生以小組為單位，利用課外時(shí)間，開(kāi)展拓展實(shí)驗(yàn).根據(jù)各組實(shí)驗(yàn)中磚紅色沉淀的顏色深淺或產(chǎn)生量得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)相對(duì)于其他土壤類型，池塘邊泥土中淀粉剩余量最少，產(chǎn)生較多的還原性糖，含最多的微生物.而沙地泥試管中的產(chǎn)生的還原性糖最少，微生物相對(duì)較少.實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1.學(xué)生通過(guò)完成課題，分析得到學(xué)校“沙地泥”“生物園”與池塘邊的枯枝落葉的量是不一樣的原因.但也有學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)過(guò)程中提出問(wèn)題，分析改變不同類型土壤的處理時(shí)間后的結(jié)果.因此，學(xué)生將第一次實(shí)驗(yàn)剩下的樣液繼續(xù)培養(yǎng)10天，然后測(cè)定各檢測(cè)樣液中還原糖的剩余量.實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2.

2.4 總結(jié)與評(píng)價(jià)

各個(gè)學(xué)習(xí)小組匯報(bào)結(jié)束后，教師需要對(duì)本實(shí)驗(yàn)課背后的科學(xué)知識(shí)進(jìn)行總結(jié)，幫助學(xué)生對(duì)課題內(nèi)容產(chǎn)生更深刻的理解.問(wèn)題的解決并不意味著學(xué)習(xí)的結(jié)束，教師要很好地利用學(xué)生在問(wèn)題解決過(guò)程中得到的結(jié)果、結(jié)論，幫助學(xué)生提煉形成相關(guān)概念，進(jìn)而發(fā)展形成生命觀念，乃至形成科學(xué)大概念.教師要引導(dǎo)學(xué)生去觀察現(xiàn)實(shí)生活中相關(guān)的生命現(xiàn)象或社會(huì)性議題，利用概念、觀念去解釋相關(guān)現(xiàn)象，或設(shè)計(jì)具體問(wèn)題的解決方案，發(fā)展學(xué)生的社會(huì)責(zé)任.

在本課題的研究中，學(xué)生對(duì)第二個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的預(yù)期結(jié)果與實(shí)際結(jié)果不吻合，說(shuō)明學(xué)生并沒(méi)有真正掌握微生物是如何分解和利用糖類.通過(guò)查找資料和小組討論發(fā)現(xiàn)，原來(lái)微生物是利用淀粉酶將淀粉水解成葡萄糖，然后進(jìn)行呼吸作用分解葡萄糖獲得能量以維持生命活動(dòng).“沙地泥”“生物園”與池塘邊泥土在前7天，微生物將淀粉分解成還原性糖，在后面10天微生物主要進(jìn)行還原性糖的氧化分解，而蒸餾水組暴露在空氣中17天，會(huì)被空氣中微生物污染水質(zhì)，從而開(kāi)始分解淀粉，所以產(chǎn)生較多的還原性糖.

部分學(xué)生在完成本課題之后，產(chǎn)生新的疑問(wèn)，如不同類型土壤微生物對(duì)淀粉的不同的分解作用，是否與不同類型土壤樣品中微生物的數(shù)量有關(guān)？學(xué)生繼續(xù)對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的樣品中的微生物數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)新的課題進(jìn)行探究.

3 結(jié)束語(yǔ)

本文論述了以發(fā)展核心素養(yǎng)為目的，在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)施PBL教學(xué)的重要性.以“土壤微生物的分解作用”為例，介紹PBL教學(xué)法在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用.正確運(yùn)用PBL策略有助于形成生命觀念，發(fā)展科學(xué)探究能力.PBL的教學(xué)策略可以極大地激發(fā)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的積極性，逐步形成自主學(xué)習(xí)以及分析解決問(wèn)題的能力.此外，PBL教學(xué)多采用小組合作學(xué)習(xí)的方式，學(xué)生分工合作承擔(dān)不同的學(xué)習(xí)任務(wù)，大家可以相互學(xué)習(xí)、釋疑解惑、求同存異，因此該教學(xué)模式可以提升學(xué)生利用生物學(xué)知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)生活問(wèn)題的能力.

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［責(zé)任編輯：季春陽(yáng)］