以大腸桿菌為主題的情境化教學(xué)實(shí)踐與反思

梅曉燈 張勇

摘要：以大腸桿菌的主題復(fù)習(xí)為例，運(yùn)用“情境創(chuàng)設(shè)———科學(xué)思維———總結(jié)提升———遷移應(yīng)用”的教學(xué)模式，重組整合高中生物必備知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的比較、分析、歸納、抽象等思維能力。在高考二輪復(fù)習(xí)過程中，教師可創(chuàng)設(shè)一系列主題式的情境，提出易于激發(fā)學(xué)生興趣且具有難度梯度的問題，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)，凸顯生物學(xué)科的育人價(jià)值。

關(guān)鍵詞：高中生物；高考二輪復(fù)習(xí)；大腸桿菌；問題情境

高考評價(jià)體系中提到的“情境”即“問題情境”，是以問題或任務(wù)為中心構(gòu)成的活動(dòng)場域，問題情境主要包括兩類，生活實(shí)踐問題情境和學(xué)習(xí)探索問題情境[1]。根據(jù)創(chuàng)設(shè)情境的選材來源可將情境分為生活實(shí)踐情境、社會(huì)熱點(diǎn)情境、生物科學(xué)史情境等[2]。情境化教學(xué)是指圍繞與教學(xué)內(nèi)容相適應(yīng)的情境展開教學(xué)，旨在引起學(xué)生的情感體驗(yàn)，吸引學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生迅速而正確地理解教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)[3]。文章以大腸桿菌的主題復(fù)習(xí)為例，展開情境化教學(xué)的實(shí)踐與反思。

一、以大腸桿菌為主題的情境化教學(xué)實(shí)踐

大腸桿菌相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容是高中生物學(xué)中的重要內(nèi)容，在人教版高中生物必修1、必修2和選擇性必修3教材中都有所體現(xiàn)，包括大腸桿菌細(xì)胞示意圖、噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)、證明DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)、分析基因與DNA的關(guān)系、探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用和大腸桿菌及質(zhì)粒結(jié)構(gòu)模式圖等。通過對大腸桿菌相關(guān)內(nèi)容的復(fù)習(xí)，學(xué)生能夠形成大腸桿菌的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念，掌握密度梯度離心法和同位素標(biāo)記法等思維方法和實(shí)驗(yàn)探究技能。

（一）基于主題式教學(xué)的“兩線結(jié)合”

在高考二輪復(fù)習(xí)備考中，教師宜采用主題式教學(xué)方式進(jìn)行知識(shí)整合和專題突破。例如，以大腸桿菌為主題的教學(xué)能夠?qū)⒈匦弈K和選擇性必修模塊有機(jī)整合，覆蓋知識(shí)面廣，體現(xiàn)知識(shí)的整體性和系統(tǒng)性，還能培養(yǎng)學(xué)生的理性思維，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。以“兩線結(jié)合”為主線，以大腸桿菌為載體，堅(jiān)持問題導(dǎo)向，能夠在與學(xué)生展開多元互動(dòng)的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的多元思維能力。

明線：以大腸桿菌為情境貫穿整個(gè)課堂，符合單元學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的要求，從課標(biāo)和學(xué)情出發(fā)，找出單元學(xué)習(xí)目標(biāo)的真實(shí)問題情境。

暗線：從生態(tài)系統(tǒng)、群落、種群再到細(xì)胞，最后到分子水平，層層深入，符合現(xiàn)代生物學(xué)發(fā)展軌跡，即從宏觀到微觀的科學(xué)研究方法與思路。

（二）創(chuàng)設(shè)問題情境，引發(fā)學(xué)生深度思考

問題情境作為以問題為基礎(chǔ)所構(gòu)建的教學(xué)情境，能夠讓學(xué)生將情境與生活聯(lián)系起來，通過自己的探究和思考，提升對生物學(xué)知識(shí)的理解，并應(yīng)用到生活中，不僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維。教師采用“情境創(chuàng)設(shè)———科學(xué)思維———總結(jié)提升———遷移應(yīng)用”的教學(xué)模式（見表1），創(chuàng)設(shè)真實(shí)、具有連續(xù)性的情境，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性；設(shè)置的問題一環(huán)扣一環(huán)，能夠更好地引發(fā)學(xué)生的深度思考，提高解決問題的能力。

二、以大腸桿菌為主題的情境化教學(xué)反思

經(jīng)過一輪復(fù)習(xí)后，學(xué)生已經(jīng)儲(chǔ)備較為全面的必備知識(shí)和思維能力。在高考二輪復(fù)習(xí)過程中，教師可創(chuàng)設(shè)一系列主題式的情境來激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲，讓學(xué)生產(chǎn)生思維碰撞，培養(yǎng)學(xué)生的比較、綜合、概括和抽象等思維，從而有助于他們在新的問題情境中設(shè)計(jì)方案解決相關(guān)問題。

（一）注重合作探究，凸顯學(xué)科育人價(jià)值

科學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是高考二輪復(fù)習(xí)的難點(diǎn)之一。僅僅采用實(shí)驗(yàn)專題進(jìn)行復(fù)習(xí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，教師還應(yīng)該將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的有關(guān)內(nèi)容穿插到不同專題復(fù)習(xí)中，滲透到高考復(fù)習(xí)的整個(gè)過程。比如，以大腸桿菌為主題的復(fù)習(xí)課的創(chuàng)新點(diǎn)是引導(dǎo)學(xué)生闡述大腸桿菌常用于早期分子生物學(xué)研究的原因，隨后還原科學(xué)家探索DNA復(fù)制方式的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和推測過程，啟發(fā)學(xué)生嘗試以科學(xué)家的思維方式重溫DNA復(fù)制方式的探究歷程。在深入探究的過程中，學(xué)生不僅能領(lǐng)略科學(xué)家鍥而不舍、開拓創(chuàng)新的精神，還能提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和基于證據(jù)推理的能力。另外，興趣小組利用課余時(shí)間探究自來水或空氣中細(xì)菌的分離和計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生對空氣中看不見摸不著的細(xì)菌有了更深入的了解，實(shí)驗(yàn)操作技能也得到提高。

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2022年修訂）》（以下簡稱新課標(biāo)）明確指出：為著力培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究和生物學(xué)實(shí)踐能力，應(yīng)加強(qiáng)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和探究性教學(xué)，增加學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐和體驗(yàn)的機(jī)會(huì)[4]。在高三復(fù)習(xí)備考中，教師應(yīng)該組織學(xué)生開展小組合作學(xué)習(xí)和多種多樣的探究活動(dòng)，把科學(xué)探究和科學(xué)思維的常用方法進(jìn)行整合并滲透到課堂中，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)技能，以實(shí)現(xiàn)思維的多元發(fā)展。例如，復(fù)習(xí)光合作用的實(shí)驗(yàn)，教師可以采用“回顧舊知———提出問題———探究實(shí)驗(yàn)———分析總結(jié)”的教學(xué)環(huán)節(jié)，組織學(xué)生以小組為單位合作完成色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前，學(xué)生熱烈討論，提出了各種探究問題，包括選取什么材料、是否加入碳酸鈣、無水乙醇的用量、是否剪去兩角、點(diǎn)樣方式、層析液的種類等。接著，學(xué)生懷著好奇的心情，有針對性地開展實(shí)驗(yàn)。通過由驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)過渡到探究性實(shí)驗(yàn)的體驗(yàn)，學(xué)生不僅理解到探究過程的嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)態(tài)度的重要性，還在理論與實(shí)踐相結(jié)合的過程中獲得了成就感，這也是探究實(shí)驗(yàn)的魅力所在。

因此，在高三生物備考過程中，教師應(yīng)高度關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的實(shí)踐經(jīng)歷，讓學(xué)生通過探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)和動(dòng)手實(shí)踐活動(dòng)，加深對生物學(xué)概念的理解，提升應(yīng)用、遷移知識(shí)的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，幫助學(xué)生改進(jìn)學(xué)習(xí)方式，提升生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，從而凸顯學(xué)科育人價(jià)值。

（二）堅(jiān)持“學(xué)以致用”，解決真實(shí)情境問題

新課標(biāo)中的社會(huì)責(zé)任由三個(gè)逐漸遞進(jìn)的層次構(gòu)成，即參與討論、作出解釋和判斷、解決問題。在高考二輪復(fù)習(xí)備考中，教師應(yīng)密切聯(lián)系生活實(shí)際，提出值得學(xué)生思考且有挑戰(zhàn)性的問題，然后組織學(xué)生參與討論并作出解釋，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，提高學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

在大腸桿菌的專題復(fù)習(xí)中，教師以“我們學(xué)校飲用水的總大腸菌群數(shù)”的生活實(shí)踐情境為例，能更好地引起學(xué)生的有意注意，同時(shí)啟發(fā)他們做生活的觀察員，善于發(fā)現(xiàn)身邊的人和事的變化，形成積極向上的生活態(tài)度。學(xué)生在討論不同情境的問題時(shí)，還會(huì)提出一些新問題，如：總大腸菌群與大腸桿菌有什么關(guān)系？除了教材中提到的群落種間關(guān)系外，還有其他類型嗎？用同位素標(biāo)記法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察指標(biāo)有哪些？由此可見，在情境創(chuàng)設(shè)過程中學(xué)生的問題意識(shí)會(huì)逐漸形成，解決問題的能力也有所提高。通過對生活中一些小細(xì)節(jié)的分析，不僅能提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，發(fā)展學(xué)生的理性思維，還能潛移默化地影響他們的日常生活，讓學(xué)生逐漸養(yǎng)成良好的生活習(xí)慣，逐步培養(yǎng)解決生產(chǎn)生活中現(xiàn)實(shí)問題的能力，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。

在新高考模式下，高考命題要優(yōu)化情境設(shè)計(jì)，基于試題情境的設(shè)問要有清晰的層次和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嫞浞职l(fā)揮高考命題的育人功能，指向核心素養(yǎng)的不同水平。因此，教師應(yīng)側(cè)重于選擇難易適中、有特定情境或新情境的試題來考查學(xué)生理解能力、思辨能力、綜合運(yùn)用能力和創(chuàng)新能力，進(jìn)而啟發(fā)學(xué)生學(xué)以致用，有效提高解決真實(shí)情境問題的能力。

（三）圍繞主題整合知識(shí)，提高學(xué)生科學(xué)思維能力

主題式教學(xué)中的課程知識(shí)整合是教師圍繞“主題”，按照知識(shí)屬性與學(xué)生發(fā)展需要，將學(xué)科教材中原有的課程知識(shí)進(jìn)行重新選擇、轉(zhuǎn)化和連接，以促進(jìn)學(xué)生深度理解課程知識(shí)，提升其學(xué)習(xí)思維的水平[5]。在高考二輪復(fù)習(xí)過程中，教師可以選擇一些熱考主題進(jìn)行課程知識(shí)整合，比如病毒、大腸桿菌、酵母菌、紅細(xì)胞、洋蔥、種子和果實(shí)、基因、生物科學(xué)史等。然后把熱考主題與科技發(fā)展前沿研究聯(lián)系起來，創(chuàng)設(shè)與時(shí)俱進(jìn)的問題情境，設(shè)計(jì)對點(diǎn)知識(shí)和能力訓(xùn)練，提高學(xué)生的知識(shí)遷移能力。

在高三復(fù)習(xí)課中，教師需引導(dǎo)學(xué)生形成建立知識(shí)體系的意識(shí)，并滲透到每一節(jié)內(nèi)容中，幫助學(xué)生將零碎的知識(shí)聯(lián)系起來，構(gòu)建邏輯關(guān)系較為嚴(yán)密的知識(shí)框架。例如，在大腸桿菌的主題式教學(xué)中，教師應(yīng)該以結(jié)構(gòu)與功能觀為依托，引導(dǎo)學(xué)生自主構(gòu)建大腸桿菌的知識(shí)框架（見圖1），提高學(xué)生的綜合分析能力。通過采用主題式問題情境，能提升學(xué)生將所學(xué)的學(xué)科知識(shí)和技能遷移至真實(shí)生活情境的能力，也能避免出現(xiàn)傳統(tǒng)課堂復(fù)習(xí)低水平重復(fù)的現(xiàn)象[6]。在高考二輪復(fù)習(xí)過程中，教師還要有創(chuàng)新意識(shí)，避免出現(xiàn)“炒冷飯”現(xiàn)象，精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，選擇合適的素材，將情境化問題串聯(lián)起來，啟發(fā)學(xué)生合理地組織、調(diào)動(dòng)相關(guān)知識(shí)與能力，系統(tǒng)化、多角度地對新素材、新情境進(jìn)行加工處理，提高操作運(yùn)用、語言表達(dá)等實(shí)踐探索能力。

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見習(xí)編輯/張婷婷