基于项目式学习构建重要概念的初中生物学教学实践——以“单细胞的生物体”为例

刘 卫

（扬州经济技术开发区振兴花园学校 江苏扬州 225009）

生物学概念是生物学课程内容的基本组成，概念的形成是树立生命观念的基石，因此概念教学是生物学教学的重中之重。但概念教学的最终目的并不是让学生记住生物学事实和概念定义，而是帮助学生通过对事实的抽象和概括，自主建构起生物学概念。项目式学习是聚焦问题情境以项目活动为驱动，使学生在实践中主动探究的学习模式。学生采用项目式学习，能主动收集事实证据，并利用严密的逻辑思维参与到概念的理解和形成过程中来。因此，项目式学习是进行概念教学的有效教学模式。

“单细胞的生物体”是苏科版七年级生物学教材第九章第三节的内容，主要包括常见的单细胞生物体草履虫和酵母菌的细胞结构、生活习性以及与人类的关系。这是对多细胞生物体组成的学习之后，进一步对一些特殊生物体生命活动规律的探索。本节课旨在促使学生形成义务教育阶段50个生物学重要概念之一“一些生物由单细胞构成，一些生物由多细胞组成”。大多数教师都将本节课的重点放在了观察草履虫的形态结构和探究草履虫对刺激的反应两个方面，没有强化重要概念的教学。因此，笔者围绕“一些生物由单细胞构成”这一重要概念，采用项目式学习展开教学，使学生不仅能掌握草履虫的结构、学会探究草履虫对刺激的反应，更能够形成重要概念，发展科学思维，提高探究能力，进而提升学科核心素养。本节课分两课时进行教学，本案例将讨论第一课时的教学实践。

1 创设真实情境，聚焦核心问题

教师将高浓度草履虫培养液与银耳汤1∶1混合后制成临时装片，利用数码显微镜的低倍镜观察并展示在大屏幕上。学生可观察到许多缓慢移动的细点。此时，教师提出问题：你看到了什么？你认为它是一种生物吗？在学生表达完猜想后，教师向学生说明视野中的细点叫做草履虫，从而明确本节课的核心问题：草履虫是生物体吗？

设计意图：教师引导学生在真实的情境中发现本节课的核心问题，具有先行组织者的作用，将学生的注意力集中在核心内容的学习上。教师要鼓励学生表达观点，激发学生的探究热情。

2 链接已有知识，分析分解问题

教师继续追问：你猜想草履虫是生物体的依据是什么？引导学生可以通过探究草履虫是否具备生物的基本特征来判断其是否是生物体，进而鼓励学生回忆生物的基本特征：生物体大多由细胞构成；能进行呼吸与排泄；生长发育需要物质和能量；能繁殖；能与环境相互作用等。学生认识到：如果草履虫是生物体则应该符合这些基本特征。最终，教师引导学生将核心问题分解成6个子问题：①草履虫是由细胞构成的吗？②草履虫怎样获取营养物质？③草履虫怎样排泄？④草履虫需要呼吸吗？⑤草履虫怎样繁殖？⑥草履虫能对环境刺激做出反应吗？

设计意图：本节课的总目标探究草履虫是否是生物体比较困难，教师基于初中学生的认知特点，结合“最近发展区”原理，引导学生分析问题，利用学生原有的认知生物体的基本特征作为判定草履虫是否是生物体的依据，从而将核心问题分解为可探究的子问题，为学生学习新知识提供一个清晰的结构框架。此外，将核心问题分解成子问题还降低了探究难度，同时使学生学习到了分解问题逐步探索的解决问题新思路。

3 自主探究实践，逐步解决问题

3.1 探究草履虫是由细胞构成的吗

教师展示观察草履虫的实验方法。学生制作草履虫临时装片并观察草履虫的形态结构；再利用平板电脑打开扬州智慧学堂虚拟实验室，自主缩放旋转草履虫透明3D模型，认识草履虫的精细结构。随后，教师用大屏幕展示草履虫模式图。学生指认其结构，从而形成基本认知：草履虫是一个细胞。

设计意图：每个学生都有机会动手亲历草履虫临时装片的制作过程，发展了实验操作能力，也增强了进一步探究的兴趣。此外，虚拟3D模型比放大的塑料模型更便于学生看清草履虫内部的结构，明确各结构的关系。

3.2 探究草履虫是怎样获取营养物质的

教师将酵母菌提前用中性红染色。实验分组进行，学生首先将染色的酵母菌与草履虫培养液1∶1混合均匀，静置1 min后，将上述混合溶液与银耳汤1∶1混合均匀。取一滴最终的混合液制成临时装片，用显微镜观察酵母菌经口沟进入草履虫的过程及由酵母菌聚集成的红色葡萄状食物泡。

设计意图：教师将草履虫摄食和消化的过程动态呈现在学生面前，使结论更具有说服力。

3.3 探究草履虫需要呼吸吗

教师取两支都加满草履虫培养液的试管。其中一个试管用盖玻片封口，以隔绝空气；另一个试管中的培养液敞开式培养，其他实验条件保持相同。以上实验操作课前完成。课堂上，学生打开平板电脑灯光，逆光观察草履虫的分布情况。结果发现，盖玻片封口的试管中草履虫呈均匀分布，敞口的试管中草履虫集中分布在表层培养液中。教师引导学生分析实验的变量：封闭的试管培养液接触不到外界空气，整个试管中不同位置的培养液氧含量相同；开放的试管培养液能与空气接触，表层含氧丰富底层含氧相对较少。学生总结，得出结论：影响草履虫分布的因素是氧气；草履虫需要氧气进行呼吸。随后，教师展示氧气和二氧化碳进出草履虫表膜的动图，进一步明确草履虫靠表膜进行呼吸。

设计意图：教师将草履虫不可观察的呼吸现象，通过草履虫分布的对照实验可视化，提高学生对探究实验中变量与结果的逻辑关系的分析能力。

3.4 探究草履虫怎样排泄

教师将一滴墨水滴入草履虫培养液与银耳汤的混合液中摇匀，取一滴含有墨水的混合液制成临时装片，用吸水纸尽量吸去多余的水分但不能吸干避免盖玻片下出现气泡。学生观察两个伸缩泡的位置及其收缩与扩张的规律，自主学习教材34页图9-13，认识草履虫排泄的方式。

设计意图：在墨水的暗背景下，学生能明显地观察到草履虫的伸缩泡和收集管。在水分较少的状态下，草履虫的伸缩泡和收集管扩张时，体积更大，动作更慢，便于观察。

3.5 探究草履虫怎样繁殖

小组内分工利用平板电脑上网搜索草履虫的繁殖方式，并观察草履虫接合生殖和分裂生殖的永久装片，总结草履虫有性生殖和无性生殖的过程。

设计意图：该活动提高了学生利用互联网获取资源的能力，促进信息化在课堂中的应用，同时培养小组合作的意识。

3.6 探究草履虫是否对环境刺激做出反应

课前，教师将草履虫培养液用500目的滤网过滤后重悬于清水中，进行2 d的饥饿处理，并为学生提供牛肉汁、生理盐水两种刺激物。学生取三个平板电脑，打开灯光，将平板电脑平放在实验台上。在灯的上方放置一个小烧杯，取3片载玻片，分别平放在烧杯口上。在每一片载玻片上都滴两滴经饥饿处理的草履虫培养液，用解剖针连接起来。1号载玻片不放刺激物，2号载玻片在左侧培养液边缘滴一滴牛肉汁，3号载玻片在左侧培养液边缘滴一滴生理盐水，逆光观察草履虫的运动情况。结果发现，1号载玻片上两个液滴中的草履虫均匀分布，2号载玻片上的草履虫向左侧移动，3号载玻片上的草履虫向右侧移动。学生讨论，得出结论，草履虫能对环境刺激作出反应，趋向有利刺激逃避有害刺激。随后，教师展示草履虫运动时纤毛摆动的高清视频，进一步明确草履虫靠纤毛摆动进行运动。 设计意图：利用饥饿处理后的草履虫进行食物趋向的探究实验现象更明显，以生理盐水为有害刺激物比食盐颗粒更容易把握刺激强度，避免了草履虫死亡。教师增加了1号载玻片为空白对照，使实验设计更严谨结论更具有说服力。使用平板电脑灯光为背景光源，逆光肉眼可直接观察草履虫的移动情况，简化了在显微镜下进行观察的繁杂操作。

4 建构重要概念，落实核心素养

本节课探究活动较多，学生难以在一节课内完成，故全班每个学生都动手实践第一个活动探究草履虫的细胞结构，分组同时进行其他5个探究活动，每组实践一个。各组将获得的探究结果用平板电脑拍摄照片、视频或截图记录下来上传至互动课堂，教师用大屏幕演示给全体学生共同探讨。

师生归纳以上探究实验的结论，得到：草履虫由细胞构成；能进行呼吸与排泄；需要从环境中获取营养物质；能繁殖；能对环境刺激作出反应的结论。随后，再次回归核心问题：草履虫是生物体吗？综合以上探究的结论，学生形成重要概念：草履虫一个细胞就能够完成各项生命活动，是由单细胞构成的生物体。随后，教师再次用大屏幕展示草履虫细胞模式图，学生说出各结构与之对应的生命活动，从而深化结构与功能相适应的生命观念，进一步提升生物学学科核心素养。

5 教学反思

教师利用项目式学习，首先为学生创造微观世界的真实情境，激发学生提出本节课的核心问题：草履虫是生物体吗？再引导学生将核心问题分解成更具可操作性的子问题，以问题贯穿整个教学过程，真正实现了“以学生为中心、以问题为基点、以活动为主线”。学生围绕问题积极探索寻找证据，基于客观的探究结果进行严密的推理和判断，提升了科学探究和科学思维能力，并在问题解决中自主建构起重要概念。