基于生物学学科核心素养的实践型生物课堂构建

陈春兰

摘要：在生物学学科核心素养的视野下，以“生长素的生理作用”为例，通过学生自行设计探究活动，构建以学生为主体的实践型生物课堂，引导学生自主建构相关概念，培养学生的科学思维，提升学生的科学探究能力，并在知识迁移应用中增强社会责任意识。整个教学设计有效提升了学生的生物学学科核心素养。

关键词：生物学学科核心素养;实验探究;实践型生物课堂

中图分类号：G633.91 文献标志码：B

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称《新课标》）明确指出高中生物学课程是以提高学生生物学学科核心素养为宗旨的学科课程，强调在教学过程中要重实践，强调学生学习的过程是主动参与的过程，让学生积极参与动手和动脑的活动，通过探究性学习活动或完成工程学任务，加深对生物学概念的理解，提升应用知识的能力，培养创新精神，进而能用科学的观点、知识、思路和方法，探讨或解决现实生活中的某些问题。这就需要教师在课堂教学中尽可能地构建实践型课堂，让学生主动地参与学习，在亲历提出问题、获取信息、寻找证据、检验假设、发现规律等过程中习得生物学知识，养成科学思维的习惯，形成积极的科学态度，发展终身学习及创新实践能力，为全面发展学生的生物学学科核心素养做铺垫。下面以“生长素的生理作用”为例，利用学生自行设计的“探究生长素类似物对大蒜生根的影响”的探究活动构建实践型课堂，引导学生通过观察实验现象、分析实验数据、得出实验结论，自主建构“生长素的生理作用”相关概念，以培养学生的科学思维，并通过掌握科学探究的基本思路和方法，以提高学生的科学探究能力。最后通过举例生长素、生长素类似物在农业、园艺上的运用，渗透社会责任意识，以综合提高学生的生物学学科核心素养。

1教材分析与设计思路

“生长素的生理作用”是人教版《必修3·稳态与环境》第三章第二节的内容，包括生长素的生理作用、生长素在农业生产中的应用、探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度。本节不仅是对“植物生长素的发现”学习内容的延续，也为学习“其他植物激素”做鋪垫，在“植物的激素调节”这一章中起到承上启下的作用，为学生理解植物生命活动受到多种因素的调节，其中最重要的是植物激素的调节等概念提供了理论基础和实践基础。

本节课以探究活动为载体，构建以学生为主体的实践型课堂，通过自主设计探究实验、数据分析、思考讨论、总结归纳等过程，揭示植物生长素在调节植物生长时表现出两重性，帮助学生突破生长素的生理作用这一重难点。本节课旨在探究中发展合作能力、实践能力和创新精神，培养学生的科学思维，提高学生科学探究能力，增强社会责任意识，在实践型课堂中落实生物学学科核心素养的培养。

2教学目标

①通过探究活动揭示生长素在调节植物生长时表现出两重性，概述生长素的生理作用，形成稳态与平衡的生命观念。

②通过观察实验现象、处理实验数据、归纳与总结等科学方法分析实验，得出实验结论，形成严谨的科学思维。

③通过自行设计“探索生长素类似物对大蒜生根的影响”探究实验，掌握一般科学探究的基本思路和方法，提高科学探究能力，培养团队合作能力和创新精神。

④通过联系生活，介绍生长素、生长素类似物在农业生产实际中的应用，分析并尝试提出生产实践方案，培养崇尚科学的态度和社会责任感。

3教学过程

3.1温故知新，激发矛盾，提出探究性问题

学生通过回忆植物向光性的形成原因，推测出生长素可能具有促进植物生长的生理作用。此时，教师展示并介绍科学家关于水稻的根部表现出负向光性的研究结果，设问：为什么在单侧光的照射下，水稻的根部表现出负向光性？学生通过思考与讨论，形成初步认识：生长素对植物的生长可能不仅是促进作用，进而提出疑问：生长素在调节植物生长时有哪些生理作用呢？

设计意图：教师在学生已有的认知水平上，制造矛盾，激发学生的探究欲望，为探究活动的顺利开展做好铺垫。

3.2设计方案，开展实验，提升科学探究能力

教师在学生提出疑问的基础上，引导学生进行课前探究活动，寻找答案。学生经过大量相关文献的调研和讨论，将教科书中探究活动的木本或草本植物改用大蒜作为实验材料，自行设计出新的探究实验：探究不同浓度生长素类似物对大蒜生根的影响。这样可以有效地解决以往实验材料中所突出的生根难、耗时长、不易观察以及季节性等问题。探究不同浓度生长素类似物对大蒜生根的影响的实验方案如下：

（1）实验材料与用具：生长素类似物（萘乙酸）、大蒜、电子天平、烧杯、量筒、试管、玻璃棒等。

（2）大蒜的栽培方法：浸泡法。

（3）实验方案：

①用蒸馏水配制浓度梯度为0、10^-12、10^-10、10^-8、10^-6、10^-4mol·L^-1的NAA溶液。

②大蒜的选材和处理，注意无关变量的控制。

③用NAA溶液浸泡大蒜进行培养。每个浓度的NAA溶液分别设置10个平行组。

④观察记录，每天定时记录大蒜的生根数。

在教师的协助下，学生分小组，自行设计探究实验方案，在课前开展相关的实验探究，并如实记录实验现象与实验数据。

设计意图：教师引导学生通过查阅文献、交流分析，设计实验方案，培养学生提炼信息的能力以及交流表达能力。学生在探讨、制定方案和实施实验的过程中，掌握科学探究的基本思路和方法，提升科学探究能力，培养团队合作能力和创新精神。

3.3分析实验，总结归纳，培养科学思维能力

学生在课堂上通过分享视频讲述实验过程，并对实验中的自变量、因变量、无关变量进行分析讨论，总结探究实验的基本思路和方法。

学生展示培养6d后的大蒜生根情况，并描述各自观察到的实验现象，得出初步的实验结果：当生长素类似物浓度较高时，大蒜生根数量少;当生长素类似物浓度较低时，大蒜生根数量较多。教师提出疑问：为什么用蒸馏水培养的大蒜也会生根呢？学生通过讨论分析，得出可能性的原因：大蒜有内源生长素，在适宜的环境下会也会生根发芽。

各小组代表利用希沃授课助手向其他同学展示各组实验记录表格。为了更直观地查看数据，教师将其进行汇总，见表1。

学生观察数据后，对第6组中10^-4mol/L NAA浓度下的大蒜生根数量提出质疑。教师请第6组的学生对此可疑数据进行原因分析，发现这颗大蒜在培养的过程中发生了烂根的现象。

教师顺势提出疑问：大蒜发生了烂根现象，其原因可能是什么？该如何解决这个问题？经过小组的充分讨论，普遍认为缺氧是造成大蒜烂根的主要原因。

对于实验的改进方案，学生献言献策，有提出更换实验容器的，也有提出定时更换相应溶度的NAA溶液的。教师对学生的实验过程出现问题的分析以及解决方案进行肯定和评价。

教师进一步提问：当实验过程中产生可疑数据时，该如何处理？大部分学生回答：应当舍弃可疑数据。教师根据学生回答，提示学生要通过统计学以及分析化学的方法对可疑数据进行分析、处理，看其是否处于误差允许范围之内，若是则保留，若不是则舍弃，并指导学生用肖维纳特法对可疑数据进行分析，发现其在误差允许范围之外，应当舍弃。

教师组织学生对表1中的有效实验数据进行求取平均值的处理，以不同浓度的NAA溶液作为横坐标，大蒜的平均生根数量作为纵坐标绘制相关曲线，如图1所示，并让学生以小组讨论的形式分析曲线含义，得出可能的实验结论。学生经过分析曲线，交流讨论，自行得出实验结论：生长素类似物对大蒜的生根既有促进作用，又有抑制作用，即表现出两重性。

教师进一步的引导，由于生长素类似物与生长素具有相同的生理效应，因此推测生长素的生理作用也具有两重性。

教师通过设置问题，引导学生通过进一步分析曲线，探究生长素的生理作用具有两重性与什么因素有关：

①通过分析图1中曲线段与点的含义，生长素的生理作用具有两重性与什么因素有关？

②如何在预实验的基础上进一步确定NAA促进大蒜生根的最适浓度呢？

③通过生长素对根、芽、茎的不同生理作用，生长素的生理作用具有两重性还与什么因素有关？

学生积极回答问题。教师引导学生总结，得出：生长素生理作用的两重性跟生长素的浓度以及植物器官种类有关。

设计意图：在分析实验过程中，学生通过观察实验现象初步认识到生长素的生理作用具有两重性，再通过对原始数据的处理分析、绘制图表、得出结论，深刻认识到生长素的生理作用具有两重性，循序渐进。这样可使知识的呈现具有一定的生成性，更符合学生的认知过程。在分析实验的过程中，教师引导学生对实验过程中出现的现象及问题进行深入探讨，特别是对大蒜烂根现象以及可疑数据的分析，不仅培养了学生务实的求知态度和严谨的科学思维，还锻炼了学生发现问题和解决问题的能力，并传达了一种积极乐观不怕困难的情怀，使得整个分析过程更加饱满、生动、有意义。教师充分发挥了学生的主体作用，在“分析一讨论一总结一思考”的教学过程中，既突破了本节的重难点，又体现了生物学学科核心素养的科学思维和科学探究两个维度的落实。

3.4联系实际，解决问题，增强社会责任感

学生通过科学探究活动对生长素的生理作用有了一定理解，联系实际生活，尝试运用自己所学的知识解释身边出现的生活现象，如根的负向光性、根的向地性和茎的背地性。学生通过分析实例，经过自主发言、小组补充、教师总结等过程，加深对生长素生理作用具有两重性的认识。

教师通过展示塔形树冠图片，介绍顶端优势，通过展示科学家对顶端优势的研究实验结果，尝试让学生总结出顶端优势形成的原因，并让学生举例分析顶端优势在农业生产和园艺中的应用。

最后，教师以2，4-D为例介绍生长素类似物在农业生产中的应用，通过情境创设，让学生化身为科技人员，研究新研制出的除草剂在使用时的浓度要求，要求写出研究思路及方案，并设计该产品的使用说明书。学生尝试应用所学知识对现实生活中的问题提出可行性的解决方案，以培养崇尚科学的态度和社会责任感。

设计意图：学生分析实例，关注生活中许多有趣的植物现象与生长素的关系，列举生长素、生长素类似物在农业生产、园艺等生活实际中的应用，有利于建立将知识联系生活的学习方法，提高知识迁移的应用能力。并通过模拟科技人员，尝试解决生活中的现实问题，特别是通过除草剂产品说书的设计环节，利用科学的观点、生物学的观点思考问题，并对生活中出现的广告乱象做出理性的解释和判断，建立健康文明的生活方式，以增强社会责任感。

4教学反思

本节课在教学设计时，紧扣生命观念、科学思维、科学探究和社会责任四个维度来制定教学目标。在教学过程中，教师始终围绕教学目标，以探究活动为载体，构建以学生为主体的实践型课堂，通过课前制定实验方案、开展探究实验，提升了学生的科学探究能力。学生分析实验、处理数据，生成性地得出“生长素的生理作用具有两重性”的结论。特别是在分析过程中，教师引导学生对实验中出现的可疑数据和大蒜烂根现象进行充分地讨论，积极地提出了解决方案，有效培养了学生务实、严谨的科学思维和发现问题、解决问题的能力。最后，教师联系实际，解决现实生活中出现的问题，增强了学生的实践能力和社会责任感。整个教学设计充分体现了新课标中所倡导的自主学习、合作学习和探究学习，真正落实学生的主体地位，通过构建實践型课堂，有效提升了学生的生物学学科核心素养。