基于項目式教學的植物學課程翻轉課堂構建

鞏紅冬

(1. 浙江師范大學 教師教育學院，金華 321004； 2. 甘肅民族師范學院 化學與生命科學系，合作 747000)

植物學課程傳統(tǒng)課堂以知識為本位，注重植物學科知識傳授過程，學生被動學習。植物學課程翻轉課堂以能力為本位，注重植物學科知識產(chǎn)生過程，學生自主學習[1]。在植物學課程教學中引入項目式教學就是要將傳統(tǒng)教學中課內教師知識傳授過程翻轉為課外學生科學探究過程[2-3]。植物學課程教學中有關植物生命活動規(guī)律的部分均為過程性與程序性很強的實踐性內容，這部分學科知識極為抽象，學生難以理解，在運用項目式教學之后，學生普遍學習興趣濃厚、積極性高漲，學生的學習效果好、效率高，總體效益良好，真正實現(xiàn)了有效學習[4-5]。本文以種子的萌發(fā)這節(jié)課為例，從項目設置、項目實施、交流討論、項目延伸4個方面探討了項目式教學在植物學課程中的具體應用，并為運用項目式教學構建植物學課程翻轉課堂提出了幾點建議，以期為提高植物學課程教學質量提供參考。

1 項目設置

項目式教學就是將教學內容分解為若干個探究項目，每個項目內含一定的學習任務，學生通過完成項目獲得知識、能力、情感態(tài)度與價值觀方面的發(fā)展[6]。項目設置是項目式教學的起點,項目質量的高低直接決定著學習目標的有效達成。種子的萌發(fā)這節(jié)課設置了3個項目，分別是種子萌發(fā)的內部條件項目、種子萌發(fā)的外界條件項目和種子萌發(fā)的基本過程項目。

1.1 種子萌發(fā)的內部條件項目

這個項目從種子生命活動的物質基礎出發(fā)，探究影響種子萌發(fā)的內部條件。共包含3個學習任務，一是探究種子結構的完整性對種子萌發(fā)的影響；二是探究種子功能的完備性對種子萌發(fā)的影響；三是綜合分析內部條件對種子萌發(fā)的影響。

1.2 種子萌發(fā)的外界條件項目

這個項目從植物生長環(huán)境的生態(tài)因子出發(fā)，探究影響種子萌發(fā)的外界條件。共包含5個學習任務，一是探究水分對種子萌發(fā)的影響；二是探究溫度對種子萌發(fā)的影響；三是探究氧氣對種子萌發(fā)的影響；四是探究光照對種子萌發(fā)的影響；五是綜合分析外界條件對種子萌發(fā)的影響。

1.3 種子萌發(fā)的基本過程項目

這個項目是通過觀察不同種子萌發(fā)的各個階段的特征，探究種子萌發(fā)的基本過程。共包含3個學習任務，一是通過培養(yǎng)種子觀察種子萌發(fā)的各個階段的特征；二是通過種植種子觀察幼苗的類型；三是綜合分析種子萌發(fā)的基本過程。

2 項目實施

項目實施過程就是學生自主探究項目、完成學習任務的過程。在項目設置完成后教師就要組織、指導學生對項目展開實施。

2.1 種子萌發(fā)的內部條件項目

學生自主探究完成3個任務:一是以蠶豆、玉米為實驗材料，探究種子基本組成部分的完整性對種子萌發(fā)的影響;二是以小麥、大豆為實驗材料，探究種子各組成部分的活力對種子萌發(fā)的影響;三是以前兩個任務為基礎，從種子基本組成部分的完整性與各組成部分功能的完備性入手，綜合分析內部條件對種子萌發(fā)的影響。

2.2 種子萌發(fā)的外界條件項目

學生自主探究完成5個任務:一是以水稻、小麥、花生、大豆為實驗材料，探究水分對種子萌發(fā)的影響，以吸水量為指標，設計不同梯度、測定不同種子萌發(fā)時的適宜吸水量;二是以油菜、黃瓜、番茄、玉米為實驗材料，探究溫度對種子萌發(fā)的影響，設計不同溫度梯度、測定不同種子萌發(fā)時的適宜溫度;三是以花生、大豆、棉花為實驗材料，探究氧氣對種子萌發(fā)的影響，以含氧量為指標，設計不同梯度、測定不同種子萌發(fā)時的適宜含氧量;四是以萵苣、紫蘇、胡蘿卜、樺木、煙草、蔥、韭菜、番茄、茄子、南瓜為實驗材料，探究光照對種子萌發(fā)的影響，以光照和黑暗為指標，觀察不同種子萌發(fā)時對光照和黑暗的反應；五是以前4個任務為基礎，從水分、溫度、氧氣等方面綜合分析外界環(huán)境條件對植物種子萌發(fā)的影響。

2.3 種子萌發(fā)的基本過程項目

學生自主探究完成3個任務：一是通過培養(yǎng)綠豆、大豆、小麥、玉米種子，觀察種子萌發(fā)的各個階段的特征；二是通過種植蓖麻、油菜、向日葵、棉花、洋蔥、蠶豆、豌豆、水稻的種子，觀察幼苗的類型；三是結合任務一和任務二綜合分析植物種子萌發(fā)的基本過程。

3 交流討論

3.1 交流一

種子萌發(fā)的內部條件項目是通過探究得出影響種子萌發(fā)的內部條件有種子基本結構完整、各部分功能成熟、種子活力充沛。組成種子基本結構的種皮、胚或胚乳中的任何一部分的缺失都會影響種子的萌發(fā)。生理性成熟并具有較強生活力是保證種子正常萌發(fā)的必要條件。

種子萌發(fā)的外界條件項目是通過探究得出種子萌發(fā)所需要的外界條件有充足的水分、適宜的溫度和足夠的氧氣。水對種子萌發(fā)的主要作用，其一是軟化種皮，為胚根等突破種皮創(chuàng)造條件，其二是種子的生命活動需要在有水的環(huán)境中完成。不同種子萌發(fā)時所需要的水分不同，但如果水分不充足，種子就無法萌發(fā)。溫度對種子萌發(fā)的主要作用是適宜的溫度可以提高種子中酶的活性，從而促進種子的生命活動。不同種子萌發(fā)時所需要的溫度條件是不同的，但總體上表現(xiàn)出三基點，即最適溫度、最低溫度和最高溫度。越接近最適溫度對種子萌發(fā)越有利，低于最低溫度或高于最高溫度種子均不能正常萌發(fā)，甚至引發(fā)種子生命活動的停止。氧對種子萌發(fā)的主要作用是促進呼吸作用，使種子的生命活動變得旺盛。因此種子萌發(fā)時需要吸收足夠的氧氣，以保證種子正常萌發(fā)。此外，有少數(shù)種子在萌發(fā)時需要光照或黑暗。

3.2 討論一

在種子萌發(fā)的內部條件項目和外界條件項目交流探究經(jīng)驗后，學生已經(jīng)獲得了種子萌發(fā)需要內部條件和外界條件的概念。那么，接下來的問題是種子萌發(fā)的內部條件和外界條件對種子萌發(fā)的影響程度又如何呢？針對這個問題，教師要不失時機地引導學生圍繞種子萌發(fā)的內部條件與外界條件的關系展開討論。

通過討論學生認識到，種子萌發(fā)的內部條件是影響種子萌發(fā)的內在因素，是種子萌發(fā)的先決條件，決定著種子是否具有萌發(fā)的能力；種子萌發(fā)的外界條件是影響種子萌發(fā)的外在因素，是種子萌發(fā)的輔助條件，決定著種子是否進入萌發(fā)的狀態(tài)。種子的萌發(fā)是影響種子萌發(fā)的內部條件和外界條件共同起作用的結果。種子萌發(fā)的外界條件要通過內部條件才能起作用。給具有充沛活力的種子提供良好的外界環(huán)境條件是種子順利萌發(fā)并茁壯成長的適宜條件。

經(jīng)過討論活動，學生把種子萌發(fā)的內部條件和外界條件有機地統(tǒng)一起來了，不但大大提高了學生辯證思維的能力[7]，而且學生牢固地樹立了唯物主義辯證觀。

3.3 交流二

種子萌發(fā)的基本過程項目通過探究得出種子萌發(fā)的基本過程包括3個階段：一是吸脹階段，種子吸收水分后體積迅速增大，種子生命活動旺盛起來；二是露白階段，種子吸水膨脹后，胚根首先突破種皮逐漸形成主根；三是幼苗形成階段，胚根伸出后不久，胚芽逐漸發(fā)展為莖葉系統(tǒng)，至此形成幼小植物體，即幼苗。幼苗有兩種類型：子葉出土幼苗和子葉留土幼苗。雙子葉植物無胚乳種子在萌發(fā)時，胚根首先伸入土中形成主根，接著下胚軸迅速伸長，將子葉和胚芽推出土面，子葉出土后變?yōu)榫G色，這種幼苗稱為子葉出土幼苗。而雙子葉植物無胚乳種子和有胚乳種子以及單子葉植物種子，在萌發(fā)時，胚根首先突破種皮，向下伸長，形成主根，同時，由于子葉以上的上胚軸的伸長，胚芽被推出土面，而下胚軸并不伸長或伸長緩慢，故子葉仍留在土中，這種幼苗稱為子葉留土幼苗。

學生已經(jīng)注意到在種子萌發(fā)的基本過程中一個顯著的特征是胚根首先突破種皮。

3.4 討論二

在交流了種子萌發(fā)的基本過程的探究經(jīng)驗后，學生知道在種子萌發(fā)時首先突破種皮的是胚根。接著，就有不少學生會產(chǎn)生這樣的疑問，為什么首先突破種皮的不是胚芽或其他部分，而一定是胚根呢？這時，教師就要順勢讓學生討論在種子萌發(fā)的基本過程中胚根首先突破種皮的生物學意義。

通過討論讓學生認識到，種子萌發(fā)時，胚根首先突破種皮，逐漸伸入土中形成主根，主根進一步發(fā)育形成根系，根系一方面將植物牢牢地固定在土壤之中，防止各種外界破壞因素對植物的影響，另一方面能及時地從土壤中吸收水分和無機鹽，為植物的后續(xù)生長發(fā)育提供必要的物質保障。

經(jīng)過這個討論活動，不僅發(fā)展了學生的創(chuàng)造性思維[8]，而且極大地提升了學生透過現(xiàn)象認識植物生命活動本質和規(guī)律的能力。

4 項目延伸

在課堂交流討論后，要對項目進行延伸，設置延伸項目，這是學生已獲得知識和技能的應用階段[9]。延伸項目一般是一個面向全體學生的普適性項目，主要針對學生現(xiàn)實生活和社會實際中的實踐性問題設置。種子的萌發(fā)這節(jié)課設置的延伸項目是播種前種子的抗旱鍛煉。學習任務是：干旱地區(qū)的農(nóng)民在播種前將種子淋濕后蓋布攤放，待種子開始萌動但尚未萌發(fā)時又通風晾干，使種子恢復最初的干燥狀態(tài)，這樣重復做幾次后才將種子下地播種。農(nóng)民為什么要這樣做呢？這對于人類又有什么啟發(fā)呢？

學生經(jīng)過探究后發(fā)現(xiàn)，在萌發(fā)的過程中種子如果遇到干燥缺水的嚴酷環(huán)境，種子內部就會發(fā)生一系列生理變化，并引起以后植株形態(tài)、結構、功能上對旱生環(huán)境的適應，也就大大提高了植物生長發(fā)育時的抗旱性，為作物增產(chǎn)打下了堅實的基礎。

學生進一步認識到，在種子萌發(fā)過程中人為地給種子創(chuàng)設了一個萌發(fā)逆境，正因為這個逆境才使種子獲得了對抗干旱環(huán)境的本領。

5 運用項目式教學構建翻轉課堂應注意的問題

5.1 項目設置時要把教學內容作為一個整體來分析

項目設置時要避免項目設置的空缺性和重復性?？杖毙允侵覆糠纸虒W內容沒有被包含在所設置的項目中，也就是此部分教學內容沒有落實在相應的學習任務中，從而被懸空了，通過探究后學生不能經(jīng)歷此部分知識的產(chǎn)生過程。重復性是指部分教學內容被重復設置在不同的項目中，因而學生重復探究同一知識。

5.2 項目設置時要充分考慮項目的范圍大小和難易程度

項目設置時要避免個別項目過大或過小，過難或過易。過大或過難的項目，學生探究時困難較大，不利于經(jīng)歷知識的產(chǎn)生過程，學生也容易產(chǎn)生挫敗感；過小或過易的項目，學生甚至不經(jīng)探究就能得出結論，從而使項目失去意義，學生也對此類不具挑戰(zhàn)性的項目沒有興趣和積極性不高。因此，項目的大小和難易要基本均衡，既要滿足學生的挑戰(zhàn)心理，也要在學生力所能及的范圍之內，也就是說，項目是學生經(jīng)過一定的努力能夠在限定的時間內完成的。

5.3 項目實施時教師要給學生提供必要的探究條件和指導幫助

項目式教學中的探究注重學生親歷知識產(chǎn)生的過程，而不是讓學生創(chuàng)造新知識[10]。因此，在項目實施前或實施中教師要為學生的探究活動提供必要的材料、儀器、場所、資料等條件，尤其是探究材料，如果選取不當，要么生命現(xiàn)象不明顯，從而不易被學生觀察到，要么生命現(xiàn)象不典型，容易引起學生的誤解。同時要在項目實施中對學生提供必要的技術指導，對學生在項目實施中遇到的問題也給予及時解答。

5.4 交流討論時教師要著力引導與把握學生交流討論的方向

教師在學生進行交流討論時一定要密切關注交流討論的方向，不斷引導交流討論向著預定的方向發(fā)展，避免課程教學內容脫離學生的生活和社會實際[11]。交流討論環(huán)節(jié)不僅要使學生獲得的知識向縱深發(fā)展，而且要大力培養(yǎng)和提升學生的能力和情感態(tài)度與正確的世界觀。