基于PBL模式的学生生物核心素养的培养
2019-08-13彭榕梓张雪梅李艳红
彭榕梓 张雪梅 李艳红
摘 要：PBL模式是一种基于问题学习的教学方法，让学习者在解决问题中搭建起宽厚而灵活的知识基础。该教学方法不仅可以让学生养成自主学习的能力，还能培养学生的生物核心素养，最终让他们学会终生学习以适应未来社会的发展。本文将以“细胞中的无机物”为例，使用PBL模式设计教学，突出PBL模式在生物学教学中对学生生物核心素养的培养。
关键词：生物学 PBL教学模式 生物科学素养
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-1578（2019）07-0040-02
PBL（Problem-Based Leaning）模式起源于医学教育领域，被誉为 “多年专业教育领域最引人注目的革新”[1]。PBL模式指以问题为基础的教学方法，让学习者为了解或解决一个问题而进行学习的历程[2]。为培养学生者对学习的自主性以及终身发展，可以将知识设置在日常的生产、生活中，通过小组合作的方式解决问题，并从中学习到问题背后的科学知识[3]。随着建构主义思潮的发展， PBL模式在教育领域中备受关注，而该教学模式的运用不仅可以锻炼学生的科学思维能力，还可以联系实际生活，帮助学习者对知识的掌握和理解[4-7]，故PBL模式不仅可以让学生具有缜密的思维以及科学探究的能力，还可以让他们深入自然，体会自然，而这与2018年新课标准改革的宗旨培养学生的生物核心素养目的相同。生物学核心素养从生命观念、理性思维、科学探究和社会责任四个方面，培养学生的自主探究能力和严密的逻辑思维以及相关的情感态度和价值观，从而帮助学生解决在未来生产、生活中所遇到的困难[8]。目前对PBL模式的研究还未与生物核心素养相联系，所以本文以“细胞中的无机物”为例，运用 PBL模式进行教学设计，培养学生的生物学核心素养，进而提高学习者的学习自主性。
1 教材及学情分析
1.1 教材分析
《细胞中的无机物》位于高中生物人教版必修一第二章第五节，本节知识的学习，不仅有利于学生巩固所学的细胞中的有机物，还为学习细胞的结构和功能奠定基础。
1.2 学情分析
本节课的授课对象是高一年级的学生，传统教学教师对学生的培养只是停留知识的表层，使学生对生物学知识的认识只停留在感性的层面。而PBL教学模式，不仅有利于加深学生对生物学知识的理解和学习，让他们提炼出生物现象的本质，渗透生物核心素养，从而使学生对生物学知识由“学”到“乐”最终达到“趣”的水平。
2 教學过程
运用PBL模式体现生物核心素养以“细胞中的无机物”为例，具体如下：
问题设置：①不同生物含水量有什么特点？②生物中不同器官含水量有什么特点？③生物的含水量与什么因素有关？
教学材料：
教学目的：明白生物体中的含水量不仅与生物生活的环境有关，还与性别、年龄等因素联系紧密。
生物核心素养体现：通过分析表格让学生们明白生物的多样性和统一性。水是自然界最基本、最重要的资源，存在世界万物当中，而万物生命的组成、成长却有着不同的规律，从思想上让同学们感受生命的奥秘，培养学生的生命观念。
问题设置：心脏和血液含水量相差不大，但为什么心脏呈现固态形式，而血液呈现液态形式呢？
教学材料：
教学目的：初步认识细胞中存在不同形式的水。
生物核心素养体现：心脏和血液是我们人体重要的成分，用它们来设置问题，可以激起学习者对问题探讨的兴趣，从而养成科学探究的思维习惯。
问题设置：分析新鲜的种子，晒干的种子和炒熟的种子中水的主要存在形式（自由水还是结合水？）
教学材料：
实验：学生将若干相同重量的新鲜种子、晒干种子和炒熟种子分别放在三支不同的试管中，并用试管架夹住试管再在点燃的酒精灯外焰上加热。
在这一过程中学生们需注意观察三支试管的不同变化，并回答设置的问题。
教学目的：通过实验探究细胞中水的不同形态。
生物核心素养体现：提出针对性的问题，以小组的形式设计实验，让他们通过实践操作的方式获取知识。这有利于学生的实验设计和探索能力的培养。
问题设置：自由水和结合水相比，谁的抗旱、抗寒、抗热的能力强？
教学材料：同体积的水和果汁放入冰箱中，发现水比果汁先结冰。
教学目的：理解结合水和自由水的区别。
生物核心素养体现：举一反三内化知识。通过解释生活中常见的现象，获取相应的知识，并从中锻炼他们的推理归纳能力，进而培养学生们的科学思维和探究能力。
问题设置：①对于资料1，我们可以知道细胞的结构组成离不开什么物质？②在这杯柠檬饮品中，水充当了怎样的角色？
③人体中的细胞生活的环境能否离开水？为什么？④人体所摄入的营养物质是通过怎样的方式运输到各个细胞中的呢？那废物又是如何排除体内的呢？⑤联系光合作用和呼吸作用，这些生命活动的进行都离不开哪些物质？
教学材料：
资料1：小麦种子如果晒干，除去其中的自由水，那么第二年春天它还可以萌发;但如果将其彻底烘干，除去其中的结合水，那么它就会死亡。
资料2：维生素C泡腾片用温开水溶后服用，不仅可以增强我们的抵抗力，还可以预防和治疗各种急、慢性传染性疾病。
资料3：俗话说：人不吃饭可以活七天，但人不喝水却只能活三天。
资料4：在感冒的时候，一般医生都会让病人多热喝水，这样可以促进他们的血液循环，提高人体的新陈代谢，加快废物以及有害物质的排泄，从而利于身体的恢复。
资料5：光合作用反应式：CO2+H2O →（CH2O）n+O2
呼吸作用反应式：C6H12O6+6H20+6O2 →6C2O+12H2O+大量能量
教学目的：水在生物体中的作用。
生物核心素养体现：结合现实生活设置问题，让学生学会从对知识进行归纳总结，并结合实际生活情况加深同学们对生物知识和概念的理解。而且知识并不是独立存在的，是相互连接的，并且学会用新知识解决新的问题，也能够帮助同学们对新知识的进一步理解。通过学习知识用来解释和理解日常生活中一些问题和现象，从而培养学生的生物核心素养。
问题设置：对于水资源的匮乏，我们应该有何对策呢？
教学材料：由于人口的增加，水资源的需求变大;由于水资源的不合理导致我国能利用的水资源减少;而生产生活中废物的不恰当处理，使得水源被污染。
教学目的：水的意义。
生物核心素养体现：激发他们的社会责任感，让他们学会关心社会。
问题设置：①矿泉水和运动型饮料有什么区别？②这些白色物质是什么呢？
教学材料：
准备材料：功能型饮料以及矿泉水若干瓶，对比分析营养成分表。
资料：种子在燃烧的过程中，会出现白色物质。
教学目的：认识细胞中的无机盐。
生物核心素养体现：联系实际生活设置问题，让他们从生活中的一些常见现象进行学习新知识，并从中培养学生对知识的好奇心和求知欲。
问题设置：①为什么食用盐中需要加碘呢？②为什么人体血液的PH值不会随着我们吃的食物发生变化呢？③为什么植物缺镁、铁离子会影响光合作用呢？
教学材料：
资料1：由于缺碘会引起甲状腺肿大，俗称“大脖子病”。
资料2：2018年罗伯特·欧阳承认了酸碱体质的骗局。其实在我们的人体中PH是一个动态相对稳定值，而这个值并不会随着我们吃的食物的酸碱性而发生改变。
资料3：在种植植物的时候，若施加的肥料中缺少镁、铁离子，则会导致植物的叶片皱缩变黄，这种现象俗称黄化病。
教学目的：无机盐的作用。
生物核心素养体现：学习无机盐的作用可以让学生明白生物体其实是处于一个动态平衡，并运用所学知识解释大脖子病产生的原因以及为什么镁会影响植物的光合作用等问题，让学生学会利用生物学知识解释或者理解相关现象和事件的能力和品格。
问题设置：农民在栽种瓜果蔬菜的时候都会通过施肥来补充瓜果蔬菜中的无机物。可农民到底给它们补充的是那些无机物呢？那要是缺少這些无机物会出现哪些现象呢？如何运用于生产生活中呢？
教学材料：提供农业基地，采访农民。
教学目的：课后趣味探索。
生物核心素养体现：在课后让同学们对农田中无机盐的探究学习，是为了让学生们将所学的生物学知识运用于我们的日常生活以及生产生活中，达到学以致用的目的，这有助于社会责任感的培养。
3 总结
由于PBL教学模式主张的是从问题情境中获取知识，强调的是学生的自主学习，这就要求学生具备基本的问题理解能力以及一定的学习自主性，而问题情境的设置则需要教师花更多的时间，更多的精力去备课。同时这种教学方法对课时要求更多，对学校的教学设施的需求也更高，因此PBL教学模式在教学中的推广还需进一步努力。
参考文献：
[1] Boud，D.Feletti，G，The Challenge of Problem-Based Learning. St.Martins Press Inc[Z]. 1991.
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[4] 王齐.PBL教学模式下的高中数学的应用与研究[D].辽宁师范大学，2018.
[5] 王婷.PBL教学模式在高中区域地理教学中的应用研究[D].鲁东大学，2018.
[6] 花开慧，范洪波，谭桂平.“PBL”教学模式在无机化学实验教学中的应用探究[J].东莞理工学院学报，2018（05）：115-118.
[7] 刘燕辉.PBL教学模式在高中物理教学中的应用研究[D].广州大学，2017.
[8] 普通高中生物学课标研制组.2017年普通高中生物学课程标准（2016年7月20日修订稿）.
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[10] 薛志娟.基于问题式学习的高中生物课堂教学研究[J].大庆社会科学，2017（06）：131-132.
[11] 刘晓艳.基于问题的学习模式（PBL）研究[D].江西师范大学，2002.
[12] 周久桃.基于问题的学习研究[D].上海师范大学，2007.
[13] 崔晓红.“问题式教学”在生物课堂中的应用[J].中国校外教育，2013（14）：30.
作者简介：彭榕梓（1996-），女，四川广安人，硕士在读，研究方向：学科教学。
李艳红（1973-），女，湖南茶陵人，博士，教授，研究方向：动物学，学科教学。
通讯作者：张雪梅（1982-），女，四川渠县人，博士，副教授，研究方向：植物学，学科教学。
