以生物研究性学习活动为载体培养学生生物学科关键能力<br/>——以“探访家乡古树名木”生物研究性学习活动为例

以生物研究性学习活动为载体培养学生生物学科关键能力
——以“探访家乡古树名木”生物研究性学习活动为例

2017-03-23汤晓梅江苏省常州市金坛区华罗庚实验学校江苏常州213200

中学生物学 2017年10期

汤晓梅（江苏省常州市金坛区华罗庚实验学校江苏常州 213200）

以生物研究性学习活动为载体培养学生生物学科关键能力
——以“探访家乡古树名木”生物研究性学习活动为例

汤晓梅（江苏省常州市金坛区华罗庚实验学校江苏常州 213200）

结合初中生物研究性学习的真实案例：以探访家乡古树名木为例，探讨如何在生物研究性学习活动中培养学生结构与功能观、进化与适应观；归纳与演绎、模型建构、批判性思维；观察与提出问题、方案设计与实验、结果分析与表达；保护环境、健康生活这些生物学科关键能力。

生物学科研究性学习学科关键能力

1 生物研究性学习活动的特点

以研究性学习活动的形式，培养学生的生物学科关键能力，既符合中学生的认知特点，又顺应大生命科学教育的潮流。与传统生物（学）教学相比，有以下特点：

首先是实践性。生物本来就是一门自然科学，学习方式是注重生物实践性的，而研究性学习也是一种实践性较强的教育教学活动。实践转变学生单一的课堂上以知识传授为基本方式、以知识结果的获得为直接目的的学习活动，强调多样化的实践性学习，如探究、调查、访问、劳动实践等。因而，生物研究性学习活动课程比其他任何课程都更强调学生对实际活动过程的亲历和体验。学生是通过实践的方式来获得经历和体验的。生物课程的实践活动，是生物研究性学习的基本学习方式。

其次是开放性。生物研究性学习活动强调超越生物（学）教材、课堂和学校的局限，在活动时空上更向自然环境、学生的生活领域和社会活动领域延伸，密切学生与自然、生命、生活的联系。其活动目标和内容具有开放性。

最后是综合性。生物研究性学习活动要求活动的设计和实施要尊重学生在生活世界中的各种关系及其处理这些关系的已有经验，运用已有生物学知识，通过综合实践活动来展开。从内容上来说，研究性学习活动的主题范围主要包括了学生与自然、生命、生活等基本问题；无论什么活动主题，其设计和实施都必须体现个人、社会、自然的内在整合。但是它不是几门学科简单综合而成的活动，而是以科学研究为主的课题研究活动。

2 以“探访家乡古树名木”生物研究性系列活动为例培养学生生物学科关键能力的几点做法

古树名木，据我国有关部门规定，一般树龄在百年以上的大树即为古树；而那些树种稀有、名贵或具有历史价值、纪念意义的树木则可称为名木。名木古树有八大价植：生态价值、经济价值、景观价值、文化价值、历史价值、科研价值、开发价值、旅游价值，所以值得我们去研究。参照高中生物学科关键能力的培养，以2年来带学生开展的“探访家乡古树名木”生物研究性学习活动为例，详细阐述在这个系列活动中如何培养初中生生物学科关键能力的。

2.1 培养生命观念中的关键能力：结构与功能观、进化与适应观

2.1.1 了解“家乡古树名木”的名称，培养结构与功能观

在现实生活中,“名片”起到介绍身份、提供信息、加强联系的作用。家乡的古树名木美化了人们的环境。人们在享受自然，身心得到放松的同时，常常因不了解这些植物的名称、特征等而争论不休。于是，笔者决定带领学生为家乡的古树名木挂上“名片”，让自己和他人在闲暇游赏中了解这些古树名木的名称、分类、用途，以及内在的文化价值。例如，学生在活动中了解到栓皮栎这种树之所以叫栓皮栎是因为其栓皮层特别发达，它是少数几种可以大面积剥取树皮用于制作高档葡萄酒的瓶塞和隔音板等的树种，这与学生课堂内学到不能剥树皮，否则树会因为破坏了树皮中的筛管而无法运用有机物，最终导致死亡的知识相冲突。学生抓住了这个问题进行研究，结果得出栓皮栎特别的茎的结构决定了它有这样的再生功能，从而又一次验证了结构与功能相适应的观念。

2.1.2 观察“家乡古树名木”生态环境，培养进化与适应观。

王羲之在《兰亭集序》中写道：“此地有崇山峻岭，茂林修竹，又有清流激湍，映带左右……是日也，天朗气清，惠风和畅。仰观宇宙之大，俯察品类之盛，所以游目骋怀，足以极视听之娱，信可乐也。”按照现代生物学的专用术语来说，学生在“俯察品类之盛”时就不仅是像古代先贤们在与大自然的交往中，认识它们，了解它们，而是已经不自觉地构建生物学概念：这些生物在几千年中不断进化，以备适应不断改变的环境。比如，学生发现茅山上一株千年枸骨，因周围生长出许多高大的枫杨树，遮挡了它所需要的阳光，抢占了它需要的雨露，导致其生长不良。大家都争相讨论：要不要将周围的树砍掉?也有人认为，千年枸骨也许已经适应了这样的环境，人为的干扰会否给它带来更大的伤害。

2.2 培养理性思维中的关键能力：归纳与演绎、模型建构、批判性思维

2.2.1 编写“家乡古树名木”书籍，培养学生的归纳与演绎

学生在探访了所有在册登记的家乡古树名木后，决定共同编写《家乡古树名木》一书，让更多的人认识这些珍贵的植物。在编写过程中，发现零散的单个植物介绍没有系统性，于是鼓励学生按一定的标准进行分类介绍。比如按植物生长环境分水生、陆生；按是否原生地外来物种、本地物种；按植物分类学科、属；按用途分药用、食用、观赏……这样的分类实际上是一种归纳与演绎。

2.2.2 开展“家乡古树名木”种植，培养学生的模型建构

七年级上学期的生物教学涉及到大量植物，教师上课时不能光有理论，还要有实践。学校支持我们生物研究性学习活动，特开辟了一块土地，教师便带领学生开展种植“家乡古树名木”中的榉树、樟树、桂花等活动。以上的种植让学生们真切的感受到植物一生的生长情况：种子萌发、根茎叶的生长、开花与结果。在四季的轮回中，学生不仅践行了王阳明先生提倡的“知行合一”，更重要的收获是建构了高等开花植物的一生的生长模型：种子萌发→根茎叶的生长→开花结果。

2.2.3 测算“家乡古树名木”年龄，培养学生的批判性思维

课堂上学到通过数木质部年轮的方法测算树的年龄，但这种方法最大的弊端是必须砍树。如何测算一棵继续活下去的树的年龄呢?教师补充并带领学生用数树枝的方法对小树苗，而且还要是实生苗，估猜它的年龄。可学生们对大树的年龄更感兴趣，他们通过查阅资料，并请教园林部门专家，了解到目前常用四种方法：CT扫描法（最高大上，世界领先）、C14同位素法（国内常用，且我国华东地区目前只有上海园林局才有，江苏的古树都是上海专家来鉴定的）、生物锥钻法（最常用，也取样数年轮）、地方史记载佐证法。这个四方法都超越了他们现在的能力，看来没有戏了！就在此时，有同学们反应，金坛建昌有棵老槐树，当地老百姓传说有千年之久了，在常州古树名木登记表中记录为名500年，这是真的吗?学生们对此有了批判性思维，因为有学生探访现场发现，这棵老槐树是刺槐，又叫洋槐，一个“洋”字暴露了它本来就是个外来物种，而什么时候才传入我国的呢?学生们又查阅资料发现：它原生于北美洲，现被广泛引种到亚洲、欧洲等地。19世纪末引入中国，黄河、淮河流域广泛栽培，多见于平原及低山丘陵地区。据陈嵘《中国树木分类学》（1937年版）记载：“洋槐，我国在德人侵占胶州后开始植栽，现早苍翠成林，故青岛有‘洋槐半岛’之称。”不久，刺槐（即洋槐）由青岛推广到全省、全国，成为我国经济树种之一。也就是说，那棵树很可能最多只有100多年。

2.3 培养科学研究中的关键能力：观察与提出问题、方案设计与实验、结果分析与表达

教师以拍摄“家乡古树名木”的活动来阐述如何培养观察与提出问题、方案设计与实验、结果分析与表达三个关键能力。

今年有一位学生就在清明、谷雨、立夏这三个节气期间，每隔五天，在每天中的同一时间：下午五点，观察并拍摄同一株山麻杆叶的生长和变色情况。作品拍摄完，便提出了一个问题：山麻杆在生长过程中叶的变色与哪些因素有关?同学们从学过的生物学知识出发提出各自的猜想：与基因有关；与光照时间和强度有关；与温度高低有关；与土壤酸碱度有关……基于学生的拍摄观察，提出上述问题，作出许多假设与猜想，一切显得那么自然，那么水到渠成。

有了问题和猜想，怎么能不动手设计实验?接下来学生通过控制变量设计了一系列对照实验。其中一个比较好操作的实验是控制其它条件不变，改变光照时间：对照组在模拟自然条件下，每天山麻杆接受的光照时间越来越长；实验组则人为改变成每天山麻杆接受的光照时间越来越短。目前方案已经制订完成，只等明年春天开始付绪行动。

期待明年在许多实验的基础上进行分析，得出结论，用探究实验报告的形式表达出来。

2.4 培养社会责任中的关键能力：保护环境、健康生活

2.4.1 宣传“家乡古树名木”的保护，培养学生保护环境意识

家乡的古树名木不仅仅是珍贵的物种资源，更是金坛历史文化活见证。笔者动员全校学生用镜头和文字记录“身边的古树名木”，以一株古树、一段光阴、一个传说为线索，增加市民以及社会各界对家乡古树名木的了解，增强人们的保护意识，弘扬生态文化，为“国家森林城市，绿色生态家园”做出自己的贡献。在活动中学生亲眼目睹了一棵千年枸骨的生长环境非常不理想，面临濒死，令人担忧，更谈不上开发利用这些不可复制的遗产。最后大家决定给政府相关部门写一份保护它们的建议书，以政协提案的形式提交并督促执行。

2.4.2 寻找“家乡古树名木”的药用价植，培养学生健康生活的观念。

为了让学生对家乡古树名木对应的植物的药用价植有感性认识，笔者利用许多学生家长在中医院工作的有利条件，让学生走进药房，寻找“家乡古树名木”的药用价植。学生们不仅知道了许多古树名木对应的植物都是常用中药成分，还了解到这些中药可以治疗相关疾病，并且发现许多疾病都与不健康的生活习惯有关，最后树立健康生活的观念。