基于真实情境的中学生物学探究性学习——以“藻类植物”为例

（江苏第二师范学院生化学院 江苏南京 210013）

生物课程与教学改革以核心素养的培育为宗旨，教学过程重视科学实践，强调培养学生对社会生活和生产实践中的真实问题的解决能力，发展核心素养。同时生物学课程作为自然科学门类中的一员，其任务也包含了帮助学生理解自然科学的本质。因此在真实的环境中开展针对真实问题的生物学教学就具有了重要意义。

“藻类植物”是义务教育生物学课程七年级上册的内容，教师在教学过程中往往过分关注衣藻和水绵等代表植物的结构，因为这些内容一般是中考重点考查的内容。但《义务教育生物学课程标准（2011年版）》（以下简称《课程标准》）中对藻类植物的内容标准表述为“概述藻类植物的主要特征以及它们与人类生活的关系”，仅仅关注某一两种藻类植物的结构和功能是不能达到课程标准的要求的。藻类分布广泛，与人类关系密切，人们以某些藻类为食已经几千年，近年来我国很多地区水污染加剧，蓝藻爆发，引发了大量的环境问题，使得人们对藻类植物给予了更多的关注。鉴于此，在“藻类植物”一节的教学中如何基于真实的情境，利用好学生的已有知识和经验开展真实的探究成为下面讨论的重点。

1 设置认知冲突，激发学生聚焦真实情境开展学习

学生对于藻类植物有许多认知和经验。他们通常知道藻类植物分布很广泛，有水的地方就有藻类植物；我们常吃的海带、紫菜等都是藻类植物。但除了这些常吃的藻类植物外，对藻类植物的了解又是非常含糊而不具体的。根据这样的学情分析，教师在课堂教学的一开始就设计了一个活动，以辨认常见食物“海带排骨汤”“紫菜蛋花汤”“地皮菜（一种南方常见的念珠藻）炒鸡蛋”和“发菜羹”中一类共性的植物性食材来引出学习主题——“藻类植物”。这样的环节很自然地将学生熟悉的藻类植物都呈现了出来。接着，教师提出问题：“除了这些藻类植物，我们还知道哪些藻类植物呢？”这样的问题设计引发了学生的认知冲突，他们知道身边到处都分布有藻类植物，但因为自己熟悉藻类植物刚刚都被呈现了，其他的就再也说不出到底有哪些具体的种类了。在这样的认知冲突下，教师提出让学生去寻找身边的藻类植物，开启“校园藻类发现之旅”。

走出课堂，走进真实的自然世界开展学习本来就对学生有着非常大的吸引力，何况学生又怀有探知未知世界的好奇和冲动，学习的兴趣一下子就被激发了起来。

2 设计针对性问题，引领学生基于真实情境开展科学推理

面对真实情境，教师需要精心设计系列问题，引导学生开展科学探究。问题的设计既要有对情境的运用，也要针对教学目标，使科学推理既基于事实，又逻辑严谨，避免探究的盲目和低效。

活动中，学生在教师的带领下来到学校的小池塘边。指着一池碧水，教师提出事先设计好的问题：“池塘里有藻类吗？”学生答：“有”。教师接着提问：“为什么你们认为有藻类呢？”学生说：“因为池塘的水是绿的。”教师立刻追问：“为什么水是绿的你们就认为水里有藻呢？”学生说：“因为藻类是植物，有叶绿素。”通一连串的问题促进学生开展了基于逻辑的科学探究和论证过程。除此之外，教师还引导学生观察水体驳岸处着生的一些藻类植物表面布满了小气泡，启发学生思考并得出结论，藻类植物在光照下能放出氧气，从而为后面的藻类植物的主要特征及其与人类生活的关系的学习埋下伏笔。在此基础上，教师提出问题：“刚才我们都是推断，如何证明我们的推断是正确的呢？”在这样的问题引领下，学生纷纷将水样采集回教室在显微镜下观察来进行验证。

将生物学学习从封闭的课堂转移到开放的真实的自然环境中，面对真实的场景和鲜活的生命现象，学生基于真实证据开展了严密的逻辑推理和证明的过程，思维得到训练的同时也深刻体验了科学过程和方法。

3 用好数字化设备，助力学生基于真实情境开展探究活动

讲求实效的科学探究过程既需要对探究过程进行精心设计和指导，也依赖于技术和设备的支持。对藻类植物的观察这样的探究活动，数码显微镜和数码显微示教系统会大大提高探究的质量。然而现实情况是大多数初中校都不具备这样的条件，因此教师可考虑使用带数码摄像头的显微镜通过电脑连接投影仪来提升探究设备的品质，从而更好地辅助学生进行探究。

学生制作水样装片，先在自己的显微镜里观察，发现典型的、有代表性的样本就可以转移到教师的数码显微镜上投影到大屏幕供大家观察，把显微镜里的“小”情境变成大屏幕上的“大”情境。通过这种方式，学生观察到了水体中的硅藻、栅藻、小球藻、微囊藻、螺旋藻、颤藻、盘星藻、水绵等不同藻类植物。值得注意的是，尽管《课程标准》并不要求学生能够识别这些具体的藻类植物，但教师在备课的过程中仍然需要预先对学生观察的水体进行采样和观察，对水体中含有的常见藻类植物做好鉴定工作。这样在学生观察到不同藻类植物并提出疑问时，教师能顺利解答，从而增加学生对教师的信任感，也避免对学生的好奇心和探究积极性造成挫伤。探究的过程要注意科学严谨，基于证据形成结论，强化科学论证过程。在探究中，学生在大屏幕上看到一个正在摆动鞭毛游动的藻类植物，兴奋异常，一致认为他们看到了教材中的衣藻，但经过仔细观察发现，视野中的这个藻类植物只有一根鞭毛，所以否定了自己先前的结论，推测是具有单鞭毛的一种裸藻，至于究竟是什么藻类，还有待进一步研究。同样，教师准备好外形跟水绵非常相似的刚毛藻让学生观察，学生仅凭外部形态想当然地认为这就是水绵，但经过显微镜观察后发现，它的叶绿体是球型的，跟水绵截然不同。学生从而意识到形成科学结论是要以来真实、准确的科学证据的，不能仅凭主观认知和想象。

充分利用好科学仪器设备能够将真实的探究场景更清晰、更直观地展现出来，也能使学生获取更真实、更准确的科学证据，在此基础上开展的探究活动就更严谨，学生对科学结论的形成和科学思想的产生就更有认同感，有助于发展学生的科学探究能力，形成科学本质观。

4 利用学生的生活经验，引领学生基于真实情境进行归纳总结

在前述的科学推理和探究的基础上，学生对藻类植物的共同特征有了一些直观认识，但每个学生的理解又都是不全面和有差异的；学生对于藻类植物与人类生活的关系的认识还仅仅局限在藻类植物可以作为食物这样的层面上。而这些内容恰恰是本节课的重点内容，因此教师应该充分利用学生的生活经验，结合前面的学习成果，开展基于真实情境的问题探讨，学会自主解决问题。例如，学生在归纳总结藻类植物的主要特征时，常常会将“藻类植物结构简单”错误地归纳为“藻类植物形体微小”，事实上大部分藻类植物形体都是微小的，尤其是大量的单细胞藻类，但像海带这样的植物，植株高度能达到近20 m。教师可以让学生回忆生活中见到的海带和紫菜的植株外形，引导学生发现自己原有认知的局限性，从而使学生形成统一认识：藻类植物共性特征并不是微小而是结构简单，没有根茎叶的分化。再如，在讨论藻类植物与人类生活的关系时，教师可以启发学生回忆在池塘边观察藻类植物时看到的植物体上的气泡，从而使学生意识到藻类植物作为生态系统的生产者，能进行光合放氧，参与自然界的碳氧循环，而不是仅仅可以成为人类的食物。

生活经验和科学证据都是学生拥有的开展问题讨论的真实基础，这些真实的素材有助于学生纠正源于主观想象而产生的前科学概念，从而建构正确的科学概念，完善自己的认知。

5 关注社会问题，促进学生开展基于真实问题解决的延伸学习

虽然经过教师的引导，学生能总结出一些藻类与人类生活的关系，但这些结论基本上都是积极和正面的。然而藻类带给人类的不都是美好，蓝藻的爆发、水华的产生，都会带来对环境的破坏，严重时甚至可以引发生态灾难。2007年爆发于江苏无锡太湖水域的蓝藻水华就严重影响了人们的生活。教师可以借助这样的真实社会问题引发学生对藻类危害的思考，同时可以让学生课后通过资料搜集和开展社会调查，了解当时蓝藻爆发的情景及其对人类生活造成的影响，从而进一步关注水体富营养化的治理和生态环境的保护。这样的学习任务将学习从课堂内延伸到课后，将课程内容的学习进一步升华为对现实生活的关注和对实际问题的解决，最终获得问题解决能力和形成良好的社会责任。

基于真实情境的中学生物学探究性学习，能够让学习不仅仅停留在纸面上，让探究不仅仅停留在脑海里。学生在真实的情境下开展的学习既生动又有趣，学生习得的知识从实践中来，又用于解决实际问题，真正体现了学以致用和问题解决，教学充分聚焦学科核心素养的养成，取得了良好的成效。