基于设计教学法的生物科学思维的研究

摘要：设计教学法主张强调目的、计划、实际的活动。可以在教师提供的相关情景或背景下，激发学生运用内化的基本原理和知识，进行科学思维的发散，以达到学生自我的真正发展，提高学生解决实际问题的能力。

关键词：设计教学法;科学思维;知识发展

中图分类号：G4 文献标识码：A

1 设计教学法介绍及优势

设计教学法由美国著名教育家克伯屈在其师杜威“問题教学法”之上总结得出，一般以具体的实践活动为教学内容[1]，但不是简单的由老师布置任务，学生去听讲被动完成，甚至学生可以发展创新，通过自己有目的想法去设计相应的活动，从活动中去获得直接经验，着重强调学生的亲身参与，把自身的经验和教学中获得的直接经验相结合，加以改造利用，纳入自己的知识体系中[2]。从而提高课堂教学效率和教师教学质量，使学生在有限的时间内获得更多的知识和素养，更大幅度地提高学生在各方面的能力[3]，从而让学生在设计活动的过程中获得良好的体验的同时，又能使课堂的教学效果发挥到最大。

2 基于设计教学法的实行过程及案例

2.1 案例一：制作细胞的三维结构模型

2.1.1 确定目的

在学习完《细胞的基本结构》之后，给学生布置了一个任务，让他们自己根据现在所学习到的知识，用他们所想到的材料和方法做出细胞结构的模型，来给老师展示他们所想象中的细胞结构。在收到这样一个小任务之后，班上的许多同学都开始讨论起来，并自发开始分起组来，互相在探讨准备制作怎样的细胞结构。这时有同学就站起来询问：“老师，细胞膜、细胞器、细胞核都属于细胞结构，那么我们就一定要做一个完整的细胞结构吗？我们可以分开来做详细的细胞膜、细胞器和细胞核的结构吗？”学生提出的这个观点非常好，他们已经有想法要自己去设计活动的方案并且去实施了。这时教师要赞同并鼓励其想法，让学生自由发挥做他们想要做的结构模型。

2.1.2 拟定计划

很多学生在确定自己制作模型的方向后自发形成了很多小组，小组中的成员会指派或者自觉认领相应的任务，互相讨论用怎样的材料才能达到他们想要的效果。

2.1.3 实行计划

教师给学生进行了暗示，并且鼓励他们用废旧物品进行制作，从而由生命观念上升到社会责任层面，帮助学生建立起生物学科核心素养。

2.1.4 评判结果

图1图2是两组学生制作的生物膜的流动镶嵌模型的图片。学生们普遍对于最基本的膜的支架---磷脂双分子层有很好的理解，并且还表达了蛋白质在磷脂双分子层上的一种形式：部分或全部嵌入磷脂双分子层中表达了出来。图1中模拟了糖蛋白的结构（红色圈部分为糖类，与旁边的蛋白质结合形成糖蛋白）。同时小组成员反馈时也提出了，如果能将蛋白质在磷脂双分子层上的三种形式都模拟出来—镶在磷脂双分子层表面、部分或全部嵌入磷脂双分子层中、贯穿于整个磷脂双分子层，模型会更加的具体。

图3-6是四组同学制作的细胞的亚显微结构模式图，图3利用的是果皮和一些废旧材料，所做模型的形状也非常契合。图4的模型非常的新颖，利用了常见的几种粮食谷物，可以看出模拟的是一个低等高等植物细胞，大米为液泡，黑米为细胞核，绿豆为叶绿体，红豆为线粒体，花生为中心体，有学生指出可以将黄豆适当区分，充当生物膜系统。图5模拟的为动物细胞，其中内质网和核糖体的制作非常的巧妙，中心粒的垂直状态也很清晰。图6是最常规的模式图，各种细胞器的模型都非常到位，可见学生的观察和动手能力都非常强。

2.1.5 教师反馈

“尝试制作真核细胞的三维结构模型”是人教版生物必修一中有的内容，并且很多学校的老师和学生也都进行了相应的制作，但是大多数学生并没有将其作为自身一个有意义的活动去参与，利用设计教学法给予学生一个完整的创造、参与、评价、改进以及互动的空间，让他们能够将内化的知识外显出来，达到一种有效的反馈和调控。

2.2 案例二：渗透作用发生的条件

2.2.1 确定目的

《物质的物质输入和输出》这一章节的学习中，需要学生了解渗透的概念。大部分同学都有一定的理解，但是却不能说出其发生的条件，于是我给学生准备不同种类的材料，让学生自行设计小实验来探究渗透作用发生的条件。

2.2.2 拟定计划

学生通过分组分别选取了玻璃纸、塑料纸、纱布来完成分组小实验，并且选用了不同的溶液来衡量渗透作用的结果。

2.2.3 实行计划

由此可以得出：水分子透过半透膜，由水分子数多的一侧向水分子数少的一侧扩散，也就是说，水分子进出是顺着相对浓度梯度的，这种现象称为渗透作用，这个装置叫做渗透装置。

2.2.4 评判结果

学生通过自己的经验，设计利用不同种类的材料来模拟半透膜渗透的过程，如上图7、8、9、10，可以明显看出，只有图7漏斗中的液面得到上升，说明玻璃纸相当于一层半透膜，可以使水分子从烧杯中进入漏斗，从而导致漏斗液面上升。得出渗透作用所需要的条件—浓度差和半透膜。

2.1.5 教师反馈

很多学生因为受到书本的影响，并没有从固有思维中跳出，很多同学只采用了玻璃纸做了一组装置，就得出了相应的结论，但其实他们并不知道什么是玻璃纸，以及玻璃纸在实验中充当的作用。这些都是由于内化知识的限制，知识结构的束缚，但有些组别却在分组之后进行探索和对比，从老师所提供的材料出发，用科学探究的一般方法，一步一步设计不同的实验装置，通过对比得出最后的结论。

3 总结

设计教学法是有目的和有计划的活动，并且要在实际的情况中进行，主要是用来培养学生提出问题和解决实际问题的能力，激发学生的学习兴趣。使学生手脑并用，学生克服呆板的“教师教，学生学”的惯用学习方式，通过师生间的思想交流，培养学生的生物专业素养。通过这样的一种方式把大多数的时间都还给学生，教师在其中起到一个引导和评价的作用，会使学生在学到知识的基础上打开思维，促使他们自动自愿地去获得，去学习，同时又能综合多种能力，培养他们的综合能力和素质。

同时，教师可以将教学目标的三种导向作用：目标的指向作用、目标的激励作用、目标的标准作用运用其中，使学生把注意力集中到与目标有关的问题上的同时又引发了学生的学习动机，激发了他们的学习兴趣，培养了他们的科学创新思维，在原有想法的基础上，和小组成员的交流以及观摩其他小组的作品后，又能自我形成一种评价体系，正确的看待自己的目标并进行合理的调整和完善，最终达到教师的教学目标也拥有了教学评价的反馈。

整个设计教学法的结果体现出了不同学生对于知识和技能的水平，但是由于实行小组讨论制，虽然在一定程度上可以启发学生，完善最后成果，但是部分学生的参与度无法准确进行评价。特别是对于比较内向的学生，也许他们有一开始的动机和兴趣，也许会被其他积极的学生“牵着鼻子走”，所以在时间和空间允许的情况下可以采取个人形式。

参考文献

[1] 廖艳.基于设计教学法视角的《财务管理综合模拟》课程设计研究[J].工作研究，2017，9：70-71.

[2] 宋锡全.设计教学法在微生物学中的应用[J].微生物学通报，2004，31（1）：135-137.

[3] 康莉莹.“设计教学法”在大学通识课教学中的创新实践—以 “婚恋与法律” 课为例[J].新课程研究，2017（9）：33-34.

作者简介：徐娇，（1993年-），女，江苏句容，硕士研究生，常州市田家炳高级中学，213001，基础生物教育研究