基于成果导向的高中生物学实验教学设计研究

摘 要：成果导向教育理念是一种以学生为中心，根据教学成果反向设计教学过程，以确保学生更好地获得相应的知识、技能的教育理念，符合教学和学生发展的要求。随着高中生物新课标的实施和“双减”政策以及高考改革的实行，国家对于人才培养的要求也发生了改变。以“探究植物细胞的吸水和失水”实验教学为例，探讨了基于成果导向教育理念的高中生物实验教学设计策略。

关键词：成果导向；高中生物；实验教学设计

作者简介：刘妍（1999—），女，湖南科技大学生命科学与健康学院。

成果导向教育最早由国外教育者Spady提出，他对成果导向教育的定义获得了社会的认可［1］。基于成果导向的实验课堂是能让学生合作探究的开放型课堂，分为明确学习成果、合作达成学习成果、检验学习成果三个环节，包括“创设问题情境，明确学习成果”“小组讨论交流，设计实验方案”“完成实验探究，总结实验结论”“展示实验成果，評价与应用”四个探究步骤。本文以“探究植物细胞的吸水和失水”一课为例，探讨如何将成果导向教育理念与高中生物实验教学相结合，以提高学生的实验操作能力，激发学生对生物课程的学习兴趣。

一、教材分析

“探究植物细胞的吸水和失水”是人教版高中生物必修一“被动运输”一节的探究实验，也是高中阶段必做的探究性实验，能有效培养学生的实验探究能力和创新思维［2］。在开展探究植物细胞的吸水和失水的实验时，教师要以学生为主体，做好引导工作，让学生通过相关的实验探究，初步了解探究性实验的实施过程，体验实验探究的乐趣。同时，教师要利用实验探究活动，培养学生的生物学习兴趣，以及学生分析和解决问题的能力、团队协作能力。

二、学情分析

学生已经了解植物细胞的基本结构，掌握临时装片的制作与显微镜的使用等基本实验操作技能，这为其完成本实验奠定了良好的基础。本实验是高一学生接触的第一个探究性实验，他们对实验的方法和步骤都不熟悉，因此，教师要先明确本课具体的实验成果，通过相应的教学策略引导学生获得成果，并在教学过程中让学生基本了解实验探究的过程。

三、教学目标

基于成果导向的实验教学以实现学习成果为目标。本课具体的学习成果如下。

（1）通过“探究植物细胞的吸水和失水”实验，了解产生渗透作用的基本条件和原理。

（2）能够选择合适的实验材料并设计具体的实验方案，掌握实验探究的方法和步骤。

（3）能够运用本课知识解决现实生活中的问题。

四、教学过程

（一）环节一 明确学习成果

明确学习成果是基于成果导向的实验教学设计的第一步，清晰明确的学习成果可以为接下来的教学设计提供方向和思路。教师需要依据教学大纲、课程目标以及学生的学习特点，设置大部分学生通过本课学习都能获得的学习成果。需要注意的是，学习成果不应仅是知识层面的内容，还应包含能力素养层面的内容。

1.创设问题情境，激发探究欲望

教师可结合如下生活实例导入本课内容：（1）将略微萎蔫的菜叶浸泡在清水中，不久后菜叶就会变得硬挺；（2）将白菜剁碎做饺子馅时，常常要放一些盐，放盐一段时间后就能看到有水渗出。展示生活实例后，教师可提出问题：这些现象说明了什么？水分是通过渗透作用进出细胞的吗？发生渗透作用的条件是什么？

设计意图：教师创设问题情境，结合生活实例导入课程内容，围绕实际生活现象向学生提出问题，能激发学生的探究兴趣，增强学生的问题意识，让学生学会观察日常生活现象，并提出具有探究价值的问题。

2.播放微课视频，明确学习成果

首先，教师可播放水分子通过半透膜的过程的微课视频，并讲述半透膜的特性以及生活中能够作为半透膜的材料。然后，教师可引导学生回想之前列举的生活实例，并提出问题：结合渗透作用的知识，尝试解释植物在清水和盐水中发生不同变化的原因。学生思考后能提出假设：萎蔫的菜叶浸泡在清水中能变硬挺的原因可能是植物细胞通过渗透作用吸水而膨胀，而白菜馅放盐后有水渗出的原因可能是植物细胞通过渗透作用失水而皱缩。最后，教师可明确本课的学习成果并布置成果任务：（1）阐明水分子进出植物细胞的原理以及条件；（2）阐述原生质层的结构与细胞质壁分离及复原的关系；（3）运用所学知识解释现实生活中的相关问题［3］。

设计意图：教师播放与渗透作用相关的微课视频，能让学生直观了解渗透现象。教师对渗透作用的知识内容进行补充讲解，能让学生结合生活实例提出相应的假设，为后面的实验设计及探究做好准备。教师明确学习成果并布置成果任务，能促使学生主动学习。

（二）环节二 合作获得学习成果

在实验过程中，教师应采取小组合作探究的教学策略，设计多个教学活动，以更好地推进课堂教学。教学活动的设计要合理且符合学生的实际认知水平，同时要能凸显学生的主体地位，帮助学生获得学习成果。

1.小组讨论交流，设计实验方案

活动1：教师先帮助学生划分学习小组，然后让学生交流讨论5分钟，并根据实验探究的内容设计实验方案，最后展示学生设计的3个实验方案，并让学生从中选择最优方案。

设计意图：教师让学生进行小组讨论，设计实验方案，并从学生的实验方案中选出有代表性的3个让学生讨论和选择，能引导学生思考这几种方案的异同，提升学生的实验探究能力。

活动2：教师提供洋葱鳞片叶、0.3 g/mL的蔗糖溶液和清水等实验材料和试剂，并用课件展示鳞片叶内外表皮的微观细胞图片，同时提出问题：选材时应该选外表皮还是内表皮？在探究植物细胞吸水和失水过程时，应如何选择试剂？这些问题，可引导学生进行思考探究。

设计意图：教师以微观细胞图片的形式展示实验材料，并让学生根据实验要求选择合适的实验材料，能让学生明白实验选材的依据和重要性。

活动3：教师引导各小组思考并讨论以下问题：（1）植物细胞原生质层包括哪些结构？（2）植物细胞发生渗透失水现象时，失去的水主要来自哪个结构？（3）请你和组员一起讨论并预测实验结果，然后画出细胞质壁分离以及复原的状态图。

教师可从学生画的状态图中选出两种典型的图例让其讨论对错。一种是植物细胞失水后，只有液泡会失水收缩，细胞膜不会收缩，依然紧贴细胞壁；另一种是植物细胞失水后液泡和细胞膜都会收缩。

设计意图：教师通过一系列的问题，引导学生讨论、推测失水时植物细胞的变化，并选出两种学生画的不同的植物细胞模式图，能引发学生的认知冲突［4］。教师引导学生在实验之前动手画状态图，能让学生有一个明确的实验方向。

2.完成实验探究，总结实验结论

活动4：教师布置实验任务，让各小组选择洋葱鳞片叶外表皮作为实验材料，合作完成本次实验。同时，教师指导学生在实验过程中填写实验报告，并根据观察到的现象画出质壁分离模式图；让学生在实验过程中思考如下问题，并在实验结束后选代表回答。

问题一：在不滴加任何试剂前，洋葱鳞片叶外表皮细胞的初始状态、液泡大小以及颜色是怎样的？

问题二：在滴加蔗糖溶液和清水之后，洋葱鳞片叶外表皮细胞的状态、液泡大小以及颜色分别发生了什么变化？

问题三：植物细胞的吸水和失水是否通过渗透作用进行？原生质层是否相当于一层半透膜？

设计意图：通过实验观察，学生能了解到植物细胞失水后液泡膜和细胞膜均会收缩。学生在实验操作的过程中能了解质壁分离的原因以及原生质层的结构组成，提升实验操作能力和表达能力。

（三）环节三 检验学习成果

检验学习成果包括三个环节：展示成果、评价成果以及应用成果。通过这三个环节，教师可以全面掌握课堂教学情况以及学生的学习情况。这种全面的评价结果可以作为教师教学反思以及学生学习反思的依据。教师可以根据评价结果来改进自己的教学设计，不断完善教学活动，以提升教学效果；而学生可以根据评价结果来调整自己的学习方式以及学习状态，进而提升自身的学习效果。

1.展示实验成果

活动5：在各小组得出实验结论后，教师抽一些小组回答活动4的相关问题，并展示相应小组的实验成果。

设计意图：教师抽小组回答问题以及展示其实验成果，能提升学生的实验积极性，促使学生进行深度思考。教师通过成果展示活动，可以让学生获得成就感，提升学生的学习信心。

2.评价学习成果

活动6：教师运用课堂观察量表对学生进行形成性评价，根据学生的表达情况、方案设计、实验操作、成果展示及参与课堂活动的积极性等评价学生的学习情况；通过课堂测试的形式对学生进行终结性评价，根据本次实验的内容设计相应题目，了解学生的学习成果。此外，教师结合装片制作、实验操作、小组合作讨论、实验结果记录等内容设置学生自评量表、小组成员互评量表和教師评价量表，对学生进行多元评价。

设计意图：教师运用多元化的评价方式，能对学生的学习成果进行全面评价。在自评过程中，学生能根据实验操作规范反思自己在实验操作过程中存在的问题并及时改善，养成自我反思的习惯。通过小组成员互评，学生能了解自己在小组合作学习中存在的问题，形成小组合作意识。通过教师评价，学生能全方位了解自己的学习情况，进而及时调整自己的学习模式。

3.应用学习成果

活动7：教师展示盐碱地的图片，介绍盐碱地里植物不易存活的情况，让学生结合本节课知识思考出现这种情况的原因，并布置课后任务：查阅资料，提出改良盐碱地的方法和措施。

设计意图：教师将本节内容与盐碱地联系起来，能让学生感受到所学知识与生活实际的关系，从而提升学生的知识迁移运用能力，让学生能够做到学用结合，形成良好的生态意识。

五、教学反思

基于成果导向的高中生物实验教学要求教师在实验课开始前为学生明确学习成果，让学生有清晰的学习方向，从而增强学生的学习动力。在基于成果导向的高中生物实验教学中，教师要从学生的实际生活出发创设问题情境，以激发学生的学习兴趣，让学生自主学习与思考。在学习小组讨论的过程中，教师引发学生的认知冲突，有利于培养学生的探究精神。在教学过程中，教师运用自主思考、合作学习、探究学习相结合的教学策略，能加深学生对知识的理解，有效提高学生的实验探究能力、团队协作能力、实践操作能力。在课程结束时，教师采用多种评价方式对学生进行评价，能让学生清楚地了解自己的学习情况，获得强烈的学习成就感，提升学习信心。

教师将成果导向教育理念与生物实验教学相结合，能在一定程度上帮助学生学习生物知识。在本课教学中，教师还需要注意一些问题，并对某些内容进行优化。教师可对学习成果进行细化，这能让学生更好地了解本课的知识要点，使课堂节奏更加紧凑；可在提问环节合理设置每一个问题，以问题串的形式引导学生进行实验，从而提升学生的学习效果；可在应用成果阶段多搜集一些能够体现植物细胞渗透作用的生活实例，以培养学生迁移运用知识的能力。

［参考文献］

申天恩，洛克.论成果导向的教育理念［J］.高校教育管理，2016，10（5）：47-51.

朱正威，赵占良.人教版生物课程标准实验教材《生物学》简介［J］.生物学教学，2003（1）：16-18.

李金健.基于科学探究能力培养的高中生物学教学设计：以“探究植物细胞的吸水和失水”实验为例［J］.中学教学参考，2023（11）：86-89.

李志义.成果导向的教学设计［J］.中国大学教学，2015（3）：32-39.