基于真實(shí)問題情境的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)實(shí)踐

摘" 要：《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》明確提出要培養(yǎng)學(xué)生在真實(shí)情境中解決實(shí)際問題的素養(yǎng)要求。本文結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容和實(shí)際學(xué)情，從課程目標(biāo)定位、任務(wù)細(xì)化分解、學(xué)生質(zhì)疑討論、活動(dòng)評(píng)價(jià)反饋等方面進(jìn)行驅(qū)動(dòng)式任務(wù)的教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，提高課堂教學(xué)效益。

關(guān)鍵詞：真實(shí)問題情境；核心素養(yǎng)；任務(wù)驅(qū)動(dòng)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

文章編號(hào)：1003-7586（2024）12-0018-04" 中圖分類號(hào)：G633.91" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）提出要培養(yǎng)學(xué)生面對(duì)真實(shí)情境、問題、任務(wù)時(shí)靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去應(yīng)對(duì)的能力要求。教師需要將生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)滲透在課堂教學(xué)中，幫助學(xué)生在真實(shí)情境下解決問題，從而提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)和學(xué)科能力。［1］教師需要結(jié)合具體的學(xué)情和課時(shí)目標(biāo)，合理設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)任務(wù)，及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生合作交流、適時(shí)地運(yùn)用評(píng)價(jià)反饋，從而引導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)問題情境中自主發(fā)現(xiàn)問題、尋找證據(jù)、檢驗(yàn)假設(shè)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律。

教師通過翔實(shí)的教學(xué)設(shè)計(jì)與課堂處理，既能幫助學(xué)生深刻理解理論知識(shí)，又能在任務(wù)活動(dòng)中發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)探究等生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，從而實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目標(biāo)。本文以人教版普通高中教科書《生物學(xué)·選擇性必修3·生物技術(shù)與工程》（以下簡(jiǎn)稱“教材”）第1章第2節(jié)第2部分“探究·實(shí)踐”欄目中“土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，從目標(biāo)確定、任務(wù)分解、問題驅(qū)動(dòng)、合作交流、評(píng)價(jià)反思等方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)和實(shí)施，以期在真實(shí)問題情境下尋求提高課堂教學(xué)質(zhì)量及有效發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的最佳路徑和對(duì)策。

1" ""教學(xué)內(nèi)容分析及設(shè)計(jì)思路

“土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)”作為一節(jié)以探究性實(shí)踐活動(dòng)為主的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，教材中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括“提出問題”“基礎(chǔ)知識(shí)”“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”“操作提示”“結(jié)果分析與評(píng)價(jià)”“進(jìn)一步探究”幾個(gè)部分。在學(xué)生掌握平板劃線法、稀釋涂布平板法、分離和純化微生物等實(shí)驗(yàn)操作的基礎(chǔ)上，筆者嘗試結(jié)合學(xué)校物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)場(chǎng)中學(xué)生培育的作品創(chuàng)設(shè)真實(shí)問題情境，以解決實(shí)際問題為切入口，合理地設(shè)計(jì)活動(dòng)任務(wù)，并通過小組合作討論、交流，完成探究實(shí)踐活動(dòng)。由于微生物培養(yǎng)周期長，此部分教學(xué)內(nèi)容采用課內(nèi)和課外相結(jié)合的教學(xué)組織方式，共有兩個(gè)教學(xué)課時(shí)，課時(shí)之間應(yīng)留有兩天左右的間隔，以便學(xué)生進(jìn)行微生物的培養(yǎng)與觀察。其中，第一課時(shí)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室里完成實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)；第二課時(shí)，學(xué)生以小組為單位，展示本小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并與其他小組進(jìn)行交流、評(píng)價(jià)與總結(jié)。本節(jié)課的設(shè)計(jì)思路如圖1所示。

2" "確定教學(xué)目標(biāo)，分解學(xué)習(xí)任務(wù)

《課程標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)該實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求是“概述平板劃線法和稀釋涂布平板法是實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行微生物分離和純化的常用方法”以及“概述稀釋涂布平板法和顯微鏡計(jì)數(shù)法是測(cè)定微生物數(shù)量的常用方法”。筆者結(jié)合實(shí)際學(xué)情，對(duì)《課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求進(jìn)行細(xì)化分解，確定本節(jié)教學(xué)的課時(shí)教學(xué)目標(biāo)及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)任務(wù)（見表2）。

3" "教學(xué)過程

3.1" 創(chuàng)設(shè)問題情境，引入新課教學(xué)

教師播放視頻材料：我校高一某班學(xué)生在學(xué)校物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)場(chǎng)中發(fā)現(xiàn)本班種植的油菜花（B樣地）與隔壁班（A樣地）相比長勢(shì)較弱，詢問管理員后得知，油菜花長勢(shì)較弱是缺氮所致，然而兩塊樣地施加的尿素量是一致的。

教師提供資料并提出問題：尿素不能直接被農(nóng)作物吸收，需要土壤中的細(xì)菌將尿素分解為氨之后才能被農(nóng)作物利用，針對(duì)A樣地比B樣地長勢(shì)好的情況，能否提出科學(xué)性假設(shè)？學(xué)生討論后回答：兩塊樣地土壤中尿素細(xì)菌的數(shù)量存在差異。教師在學(xué)生討論后提出主要任務(wù)：學(xué)生以小組為單位，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，通過分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果找出原因，解決B樣地長勢(shì)較弱的問題。

設(shè)計(jì)意圖： 教師以實(shí)際問題為切入點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究和獨(dú)立思考能力，從而更好地實(shí)現(xiàn)生物學(xué)學(xué)科的育人功能。

3.2" 梳理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，作品交流討論

學(xué)生以小組為單位，設(shè)計(jì)“土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)”實(shí)驗(yàn)方案，并在課堂上進(jìn)行展示。 教師根據(jù)學(xué)生提交的設(shè)計(jì)方案發(fā)現(xiàn)各小組基本上能從土壤取樣、制備培養(yǎng)基、樣品稀釋與取樣涂布、微生物培養(yǎng)和細(xì)菌計(jì)數(shù)等方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。為了進(jìn)一步幫助學(xué)生鞏固基礎(chǔ)知識(shí)，提高其實(shí)驗(yàn)探究能力，保證后續(xù)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)順利完成，教師結(jié)合部分學(xué)生的設(shè)計(jì)方案，提出如下問題串：①制備以尿素為唯一氮源的選擇培養(yǎng)基的目的是什么？②需要選用哪幾個(gè)稀釋倍數(shù)的稀釋液進(jìn)行平板涂布？如何確定稀釋倍數(shù)？③是否需要設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)？如果需要，應(yīng)該如何設(shè)置？④同一稀釋梯度下，至少要涂布幾個(gè)平板？⑤不同種類微生物的培養(yǎng)溫度和培養(yǎng)時(shí)間是否相同？⑥菌落的觀察指標(biāo)有哪些？統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目時(shí)，應(yīng)選取什么記錄作為結(jié)果？⑦稀釋涂布平板法計(jì)數(shù)時(shí)需要注意什么？

學(xué)生以小組為單位，針對(duì)問題串進(jìn)行組內(nèi)、組間交流，最終形成如下實(shí)驗(yàn)流程（見圖2）。

設(shè)計(jì)意圖：教師利用任務(wù)情境中的實(shí)際問題設(shè)計(jì)問題串，促使學(xué)生閱讀教材、查閱資料。學(xué)生在組內(nèi)、組間合作討論，修改實(shí)驗(yàn)方案，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)中具體步驟或環(huán)節(jié)的理解。

3.3" 開展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)

學(xué)生以小組為單位，將土樣稀釋至相應(yīng)倍數(shù)，分別取0.1 mL的土壤稀釋液涂布在培養(yǎng)基上（見表2）。

設(shè)計(jì)意圖：教材中對(duì)于實(shí)驗(yàn)的操作部分沒有具體詳細(xì)的操作步驟說明，筆者對(duì)這部分進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，并結(jié)合活動(dòng)中的任務(wù)進(jìn)行細(xì)化分解，以此保證學(xué)生順利完成實(shí)驗(yàn)探究任務(wù)。同時(shí)本實(shí)驗(yàn)均在超凈工作臺(tái)內(nèi)進(jìn)行，從而讓學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和理解無菌操作對(duì)微生物培養(yǎng)的重要性，同時(shí)在操作中培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能和團(tuán)隊(duì)合作精神。

3.4" 實(shí)驗(yàn)分析與學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)

在學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，教師可引導(dǎo)學(xué)生回答下列問題串：①未接種的培養(yǎng)基是否能長出菌落？說明了什么？②菌落數(shù)目與稀釋倍數(shù)有何關(guān)系？③將各稀釋度下牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基菌落數(shù)目與選擇培養(yǎng)基菌落數(shù)目進(jìn)行比較，可以得出什么結(jié)論？

學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出如下結(jié)論：①未接種的培養(yǎng)基沒有長出菌落，說明以尿素為唯一氮源的選擇培養(yǎng)基和牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基沒有被雜菌污染；②土壤溶液稀釋倍數(shù)越大，培養(yǎng)基上長出菌落數(shù)目越少，且牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基上的菌落數(shù)目遠(yuǎn)多于選擇培養(yǎng)基上的菌落數(shù)目；③選擇培養(yǎng)基具有選擇作用，能夠初步篩選得到尿素細(xì)菌。

在學(xué)生分析結(jié)果后，教師引導(dǎo)其再次觀察長出菌落的培養(yǎng)基，并對(duì)比培養(yǎng)基上的菌落情況與剛才的結(jié)果是否相吻合。學(xué)生通過對(duì)組內(nèi)與組間的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)部分培養(yǎng)基上長出的菌落不符合預(yù)期，經(jīng)分析是操作不規(guī)范導(dǎo)致的，學(xué)生由此進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到規(guī)范操作對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

教師向?qū)W生展示經(jīng)過統(tǒng)計(jì)的A、B兩塊樣地不同稀釋倍數(shù)下的土壤稀釋液長出的菌落數(shù)目，引導(dǎo)學(xué)生計(jì)算A、B兩塊樣地每克土壤中的尿素細(xì)菌數(shù)目。學(xué)生經(jīng)過計(jì)算發(fā)現(xiàn)A樣地每克土壤中的尿素細(xì)菌數(shù)目（單位：個(gè)）比B樣地多，與假設(shè)相符（見表3）。

學(xué)生通過分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出應(yīng)增加B樣地尿素細(xì)菌的數(shù)量，教師由此引出微生物菌肥，并通過播放視頻介紹其作用，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，拓展學(xué)生的視野。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過自主完成實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果并對(duì)其進(jìn)行分析，得出相關(guān)結(jié)論，充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論解決課前問題，充分感受所學(xué)知識(shí)在生活實(shí)踐中的應(yīng)用價(jià)值。

3.5" 尿素細(xì)菌的進(jìn)一步鑒定

教師提問：篩選得到的菌落一定是分解尿素的細(xì)菌嗎？學(xué)生根據(jù)觀察到的結(jié)果回答，不一定是分解尿素的細(xì)菌，需要進(jìn)一步鑒定。

學(xué)生根據(jù)收集的資料，經(jīng)小組討論后得出：在以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入酚紅指示劑，細(xì)菌合成的脲酶將尿素分解為氨，氨會(huì)使培養(yǎng)基的堿性增強(qiáng)。因此可以通過檢測(cè)培養(yǎng)基的pH變化來判斷是否發(fā)生了該化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而判斷該菌是否為尿素細(xì)菌。

教師進(jìn)一步追問：引起培養(yǎng)基pH變化的細(xì)菌是否一定為尿素細(xì)菌？學(xué)生由所學(xué)知識(shí)聯(lián)想到，部分微生物可以利用其他微生物的代謝物生長繁殖，因此引起培養(yǎng)基pH變化的細(xì)菌不一定是尿素細(xì)菌，還需進(jìn)一步鑒定。對(duì)于感興趣的學(xué)生，教師鼓勵(lì)其查閱資料、探究并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來鑒定分離的菌株是否為尿素細(xì)菌。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決當(dāng)前遇到的問題。學(xué)生對(duì)于分離得到的細(xì)菌是否為尿素細(xì)菌，不應(yīng)僅局限于教師所提供的資料，還應(yīng)進(jìn)一步思考并聯(lián)系所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、勇于質(zhì)疑的科學(xué)態(tài)度，拓展科學(xué)思維。

4" "結(jié)束語

本節(jié)課的教學(xué)實(shí)踐圍繞“土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)”這一探究活動(dòng)展開，教師通過物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)場(chǎng)油菜花長勢(shì)優(yōu)劣的實(shí)際案例，把問題分解成若干子任務(wù)。學(xué)生在教師引導(dǎo)和任務(wù)驅(qū)動(dòng)下，積極參與到問題討論和實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而解釋高一某班的油菜花長勢(shì)問題。本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)合理、教學(xué)結(jié)構(gòu)完整且全程實(shí)施小組合作學(xué)習(xí)，探究活動(dòng)成效顯著。本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)操作均在超凈工作臺(tái)中進(jìn)行，學(xué)生能夠體驗(yàn)無菌操作對(duì)微生物培養(yǎng)的重要性，培養(yǎng)了其實(shí)驗(yàn)操作能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。

教師在教學(xué)中應(yīng)以《課程標(biāo)準(zhǔn)》為指導(dǎo)，讓學(xué)生在體驗(yàn)活動(dòng)中促進(jìn)知識(shí)的有效生成、加深規(guī)律的深刻理解、實(shí)現(xiàn)素養(yǎng)的高效提升。教師也要在課堂教學(xué)實(shí)踐中不斷探索，從堅(jiān)持課標(biāo)主導(dǎo)、設(shè)計(jì)任務(wù)驅(qū)動(dòng)、關(guān)注學(xué)生活動(dòng)、準(zhǔn)確評(píng)價(jià)反饋等環(huán)節(jié)中尋找提高課堂教學(xué)效果、發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的最佳實(shí)施路徑。

參考文獻(xiàn)

［1］李秀.基于真實(shí)問題情境下的生物高考復(fù)習(xí)策略——以“生物的變異”為例［J］.中學(xué)生物學(xué)，2021，37（2）：10-12.