高中生物学情境教学策略

贺晓霞 (山东省淄博市周村区实验中学 255300)

《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》提出,教学要有利于学生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。有效的教学情境能够激发学生的好奇心和求知欲,能够培养学生不断探索、勇于创新的科学精神。

一、高中生物学教学在培养学生创新思维方面存在的主要问题

1.教师对学生创新思维发展的重视程度不够

部分生物学教师的教学理念尚未发生明显变化,他们在课堂上较少运用真实情境设置,未能将培养创新思维置于教学的核心位置。为深入了解教师对学生创新能力培养的关注程度,调查问卷设计了相关问题,针对山东省淄博市周村区的36名高中生物教师展开了调查。调查发现,在作业布置方面,创新性题目相对较少;在教学实践中,教师对培养学生创新思维的重视程度较低,其中对创新思维的关注程度较高的比例(比较重视和非常重视)不到30%。此外,教师在评价学生时未将创新思维培养作为重点项目,表明学生创新思维的培养并未成为他们的优先考虑。由此可见,学校在培养学生生物学科创新思维方面的努力相对不足,亟须提高对此领域的重视程度。

2.学生创新思维能力水平总体不高

为了解学生创新思维情况,问卷中设置问题“你觉得自己创新意识怎么样”,对山东省淄博市周村区高二1840名学生创新思维自我评价情况进行调查和统计。85%左右的学生认为,自己创新思维能力一般和较差。可以看出学生创新能力普遍比较低。生物学学习中有很多数理计算内容、动手实践项目、模型制作任务,这对学生动手能力、实践水平提出了很高要求。在教学中,教师较少指导学生动手做实验和制作模型,很多都是依靠书本知识和学习视频等,学生难以在实践中思考并创新,导致他们创新思维能力相对较弱。

二、利用情境教学法培养学生创新思维

1.创设生活情境,探寻生物问题

生物学是自然科学体系的重要组成部分,是分析生命特征、生命迹象的学科。教材中的生物学知识都可在人类的生活及自然界中找到很多情境用来引导学生学习,教师在备课过程中,不仅要慎重考虑需要讲解哪些知识内容、分析哪些生物概念,还需要考虑应该导入什么样的情境,深入浅出地讲解生物学知识原理、知识内涵、知识拓展,最终达成更好的教学成果。

在讲解“捕获光能的色素和结构”相关内容时,可布置课前任务让学生提前两周种植蒜苗,观察蒜苗的生长过程,课前布置采摘菠菜叶,上课时用显微镜来观察菠菜叶叶肉细胞的结构,引导学生利用课余时间用橡皮泥动手制作叶绿体模型。营造良好的生物情境,能够充分刺激学生求知欲望,带领学生积极思考“叶绿体是什么? 叶绿体通常分布在什么细胞当中? 为什么说叶绿体是光合作用的场所?”接下来,带领学生翻阅相关资料、动手操作,以小组为单位开展探究活动,进而了解叶绿体的内部结构、功能作用和分布特征。接下来,提问“所有植物细胞都有叶绿体吗? 叶绿体有什么作用?”从而带领学生学习光合作用相关知识。

2.创设实验情境,进行务实探究

教材中的实验主要有探究类、验证类、调查类等几种类型,探究性实验在培养学生创新思维方面的作用最大。在教学中,教师应借助演示性、验证性实验,让学生对实验原理、实验流程有一个清晰深刻的认知,将一些演示性和验证性实验改变成探究性的实验,调动学生学习积极性,让其自主对具体实验方案进行实验设计。实验设计的重点是确定合适的自变量,利用“加法原理”和“减法原理”有效调整自变量、确定因变量、筛选合理的观察测定目标、注重无关变量的描述分析、各种变量条件的施加规则、深入探讨实验结果、得出科学可观的实验结论,这些都对学生创新思维提出了很高要求。教师要充分发挥实验教育功能,让学生置身于真实实验情境,在实际实验操中使其创新思维能力得到培养。

在讲解“降低化学反应活化能的酶”这一内容时,教师应该督促学生广泛查阅酶的发现历程、关于酶的最新研究成果和应用情况、认识酶在实际生活中的应用价值,让学生积极探索生活中与酶相关的物质。把实验材料和相关资料提供给学生,通过小组合作对实验方案进行设计,展开实验、探究和讨论,最后得出结论。学生在实验中,要学会控制变量并分析,探究温度对酶活性的影响,本实验的自变量是什么? 怎样将温度调到设定的数值? 因变量是什么? 怎样观察和检测因变量? 怎样排除pH和其他因素对实验结果的干扰? 为确保酶与底物混合后所控制的温度不发生变化,应如何控制温度?在控制温度前将酶与底物混合还是在控制温度后将酶与底物混合? 学生分组讨论,合作完成控制变量分析。学生对设计程序中的“未调猪肝研磨液的温度,就将H2O2与之混合”的步骤进行修正,总结合理的设计方案。对部分有困难的学生进行指导。待学生实验结束后分析pH 对酶活性的影响实验。提问实验探究的结果如何? 由此得出的结论是什么? 学生操作实验,观察描述实验现象,总结实验结论,酶的活性受温度的影响。教师拓展:对于温度这一因素你还有哪些问题想去探究? 请学生罗列出来。学生以小组为单位相互讨论,将问题写在纸上,并罗列问题。如“探究酶的最适温度”“温度由低温、高温恢复到正常温度,酶的活性是否恢复?”等。让学生学会举一反三,思维得到发散,鼓励学生善于发现新问题,提出新问题进行探究,培养学生进行科学探究的能力。教师通过提问引导学生对实验设计方案进行讨论,完成实验设计并预测实验结果。通过提问,教师引导学生发现温度和pH 因素,在实验设计过程中的共性和特性问题。教师应该督促学生参与实验,带领学生利用课本知识解释实验现象,自主思考解决实验中的种种问题,从而提升学生思维水平。把验证性实验变成探究性实验,把灌输式教学变成探究式、合作式教学,从而提升学生实践操作能力、问题分析能力、问题解决能力,学生创造精神、合作能力也能稳步提升。

3.重构教学内容,选择适合的情境

高中生物新教材增加大篇幅的实验和问题调查,注重学生创新思维培养,由于学生实验动手能力不强,反而加大了学生学习难度。在教学中,教师应为学生提供一些直观的、常见的素材,提供适当引导,激发学生创新思维。

以“细胞的基本结构”一课为例,若是提前预习,然后让学生叙述细胞的内部组成、作用价值以及异同点,利用死记硬背的方法讲解这些知识,学生会很快遗忘。反之,为学生课前提供动植物细胞结构装片,课上利用显微镜进行观察,然后布置小手工,在制作材料方面,教师为学生提供了纸片、电线、橡皮泥、口罩、毛线、绿豆,小麦种子等很多日常生活中不起眼的东西。让学生通过小组合作动手完成,同学们的作品各有特色。有些同学做了细胞膜的流动镶嵌模型;有的同学做了叶绿体的结构;有的同学做了细胞核的结构;有些同学内质网做得形象逼真;有些同学叶绿体中的基粒惟妙惟肖;还有的同学用塑料瓶做动物细胞,用榛子壳做溶酶体,用花生皮做线粒体,材料上的创新充分体现了学生做模型时的用心。借助动手和观察,学生就能对细胞的内部结构、作用特征有清晰全面认知。学生还会对相关知识进行深层次思考,上述细胞成分在形状上有何不同? 这与他们的结构组成是否有关联? 这些细胞组织的作用是什么? 学生在提问和思考中,加深对知识的理解,还能提升批判性思维、辩证性思维能力。

4.重视创新思维,创设情境培养学生科学实践能力

“科学思维”是指尊重事实和证据,崇尚严谨和务实的求知态度,运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。学生应该在学习过程中逐步发展科学思维,如能够基于生物学事实和证据运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等方法,探讨、阐释现象及规律,审视或论证生物学社会议题。

在教学中,创设的情境应该从学生关注的生产生活、社会热点等真实情境中选取,让学生在真实情境中产生原动力,并在发现问题、解决问题过程中形成创新思维。例如,在学习“种群数量变化”时,利用中国古代诗句“硕鼠硕鼠,无食我黍! 硕鼠硕鼠,无食我麦! 硕鼠硕鼠,无食我苗”,引导学生分析老鼠对农作物的危害,再播放“鼠患”视频,让学生感知鼠害的严重性,激发学生产生预防鼠害、保护庄家的欲望,怎样才能有效防治鼠害?带领学生从科学角度思考,得出“要有效地防治鼠害,要先了解老鼠种群”。让学生产生探究老鼠种群的兴趣后,找出老鼠种群数量变化的特点,引导学生建构种群增长模型,探究种群增长曲线的特点和理解引起种群数量波动和下降的原因。

三、结语

新时代教育背景下,教育正朝着培养创新型人才方向推进,创新是生物科学发展的内在驱动力,创新思维的培养已经成为教育领域培养人才的重要目标。为了真正打造富有创新精神的课堂并充分展现生物学课程的独特育人价值,教师需将创新思维的培养作为教学目标。通过多维度、全方位的学情分析,运用科学合理的教学策略,并将创新思维的培养目标融入各个教学环节之中,为核心素养的形成注入动力,为新时代教育改革做出积极贡献,体现生物学科独特的育人价值。