创新教学组织形式，优化“探究·实践”教学实施路径

摘 要：“探究·实践”既是人教版普通高中教科书生物学教材中的重要栏目版块，也是新课程学习方式从“探究学习”走向“学科实践”转型的重要载体。目前生物学课堂中“探究·实践”活动的有效实施还存在困难与问题。本文通过创新教学组织形式，优化全流程“探究·实践”活动的课堂实施等方法，可以有效突破“探究·实践”教学的实践难题。

关键词：探究学习；学科实践；实践创新

文章编号：1003-7586（2024）06-0020-03 中图分类号：G633.91 文献标识码：B

“探究·实践”既是人教版普通高中教科书生物学教材中的重要栏目版块，也是《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》中“教学过程重实践”理念的重要体现之一。“探究·实践”活动是科学探究与科学实践的整合，是从“探究学习”走向“源于实践、通过实践、为了实践的学科探究”的过程。^［1］在课堂教学中组织设计并实施好“探究·实践”活动，对改进学生的学习方式，不断深化并落实生物学学科核心素养具有重要的现实意义。

1 “探究·实践”教学实施的困难与问题

“探究·实践”是高中生物学教学活动的主要形式之一，是充分体现生物学学科特质的重要板块。然而目前高中生物学的“探究·实践”教学中还存在一些困难与问题。

（1）实践教学简单化。“探究·实践”的活动时间一般都比较长，课堂中实施全流程存在困难。课堂讲实验、背实验，只做操作性实验而不做探究性实验，或只做探究性实验的部分环节、没有完整的过程体验，或以播放录像代替实践操作等，都导致教学实践活动的缺失成了常态。

（2）课程资源不丰富。部分抽象的重难点知识没有与相应的学科实践活动结合，无法实现针对核心课程内容的实验与实践教学全覆盖的目标。

（3）平台建设滞后性。部分学校的实验设备及相关材料的配备不够齐全，从而使“探究·实践”活动无法正常开展，难以实现地方的智力资源、科研资源、自然资源向课程资源的转化和集聚。

（4）探究活动程式化。刻意追求活动形式的多样化而脱离学科知识的学习过程与方法，缺乏“学科味道”，或课堂中存在“明知故问”“为活动而活动”“为探究而探究”“概念教学一概探究”等程式化的被动学习，导致无法帮助学生在学习过程中实现知识的内化和应用。

由于诸多因素的综合影响，现实的教学实施中“探究·实践”教学活动陷入了低效教学的境地，依然存在认识与观念、策略与方法等方面的困境。因此，研究创新“探究·实践”教学组织形式，对整体改革课堂形式，破解学科教学难题，打造以科学探究和实践教学为主线的教学体系尤为重要。

本文以人教版普通高中教科书《生物学·选择性必修3·生物技术与工程》中第1章第2节和第2章第1节中的“探究·实践”部分：“酵母菌的纯培养”和“菊花的组织培养”的教学为例，从“教”和“学”两方面探讨如何创新教学组织形式，从而解决上述教学难题。

2 创新“教”的组织结构，优化全流程“探究·实践”课堂实施

“酵母菌的提纯培养”一节的“探究·实践”内容包括制备培养基、接种、分离酵母菌和培养酵母菌三个学生实践活动阶段。通常教师会组织学生完成接种和分离酵母菌，但培养酵母菌实验只观察结果，不进行统一的结果分析，失去了一次极佳的纠错和研讨机会。此外，本实践活动中配制培养基、灭菌、倒平板、接种等操作的时间不易控制，特别是在倒平板后等待凝固的10 min时间内，教师需要科学规划并安排教学内容。

在教学展示中，教师首先从“教”入手，采用单独操作与小组活动、课下实践与课上活动、理论分析和实践操作相结合的方式，通过纠错教学法，创新教学组织形式，成功解决上述客观原因导致的教学实施难题，尽可能让每一个学生亲自动手实践并完成该活动的全过程。教学环节设计如下。

课前学生分组，每组在小组长的带领下灵活利用课间自由活动时间完成培养基的配制和灭菌步骤，由小组长教会每一个组员，确保人人动手。

课上教师播放“灭菌和倒平板”的操作录像，布置思考题：无菌操作的关键是什么？哪些操作能够避免杂菌污染？让学生带入问题观看，组织学生讨论，总结正确的操作步骤。

学生练习倒平板操作，教师巡视、指导并抓拍学生操作实况，尤其记录出错的操作。之后播放学生操作实况录像或照片，让学生互相找错、纠错。由于情境真实，学生的参与热情都比较高，在帮助别人纠错的同时，也看到自身的不足。

教师播放“平板划线操作”的实验视频，演示并讲解操作要领，再播放往届或其他班级的错误操作录像或图片，让学生找错、纠错。

教师组织学生接种和分离酵母菌（此时平板基本凝固）。教师在巡视指导中拍摄学生操作实况和出错操作，留作后续班级的教学素材。

学生分组讨论重要的操作原理，例如：为什么需要将试管口通过火焰？平板冷凝后为什么要倒置？第一次划线前、第二次划线前及划线操作结束都需要灼烧接种环，每次灼烧的目的有何不同？在灼烧接种环后为什么要冷却后再进行划线？在做第二次以及其后的划线操作时为什么总是从上一次划线末端开始划线？

实验结果分析与评价：恒温培养1～2天后，教师将实验未成功的培养基带到教室让学生观察，让学生分析原因。学生通过观察结果，反思自己的实验操作，分析不同的失败原因，可以设计实验进一步验证，从而强化自身对无菌技术的理解，培养细微的观察能力和良好的科研态度。^［2］

3 变革“学”的探究方式，强化“探究·实践”活动的学科实践性

以“菊花的组织培养”一节为例，本节“探究·实践”部分的操作程序相对固化，部分有条件的学校在教学中往往把教学重点放在操作步骤的规范化，从而忽视了操作本身的知识内涵和概念的生成，导致知识、实践、素养之间发生了剥离，进而凸显出探究活动程式化的问题。探究性学习缺乏知行合一的融合推进策略，没有清晰的发展目标、明确的进阶表现和精致的问题驱动，导致知识很难内化为能力素养。

北京师范大学学科教育团队从顺应学科的认识活动和问题解决活动所必需的、稳定的心理机制出发，构建了基于A学习理解（A1辨识记忆、A2概括关联、A3说明论证）、B应用实践（B1分析解释、B2推论预测、B3简单设计）、C迁移创新（C1复杂推理、C2系统探究、C3创新思维）的3×3从知识到能力和素养的转化模型。这些能力表现既是在各学科探究实践中构建知识、形成认识的认知过程，也代表了学科实践活动所发展的学科关键能力水平，体现了学科探究与学科实践的内涵实质。^［3］这种学习实践的情境变换策略，是在学生学习的知识内在性与生成性构建中实施的教学组织形式的创新。

3.1 学习理解：以明确的学科实践目标指引“探究·实践”活动

教师通过明确的学科实践认知目标和层进式认知进阶表现，指引整个“探究·实践”学习活动的开展，使学生的学习活动回到学科内容，让探究学习与学科内容紧密结合，使课程内容呈现为学科知识与实践的有机结合，在专业化的实践活动中实现对核心知识的教学理解。

本案例内容的教学目标如下。

（1）通过模型构建和分析植物体的生长发育过程，掌握植物组织培养的原理和流程。

（2）通过体验外植体接种的操作实践，阐明无菌操作的具体步骤和重要性。

（3）在分析培养基成分和驯化移栽的过程中，理解植物细胞在营养方式等方面的变化。

（4）基于实验数据，对如何提高铁皮石斛工厂的化生产效率提出合理建议和设想。

“探究·实践”的实施目标中，学生是探究活动的主体，教师的作用是根据目标设计教学活动，以具体任务引导并鼓励学生寻找证据。在实践中发展认识，聚焦于实践情境中的认知、思维与行动，开展学习理解、应用实践和迁移创新，把学生的注意力引向探究的过程而非结果，重在培养学生的科学探究与创新能力。

学习活动一：学习植物组织培养技术的应用价值、理论基础、基本流程。

教师创设情境，提供资源，为教学环节设计层进式问题，并通过任务驱动开展学习探究。例如，“什么是细胞的全能性？为什么生物生长发育过程不会表现出全能性，而是分化成各种组织和器官？如何才能使植物的组织细胞表现出全能性？什么是脱分化与再分化？愈伤组织的细胞有哪些特点？如何控制植物组织培养各阶段的培养条件？”等。

3.2 应用实践：以具体的学科实践任务推进“探究·实践”活动

在目标的指引下制定具体的学科实践任务，推进“探究·实践”活动。学生通过动手实践操作，体会无菌操作的基本要领和细胞工程的日常研究。在实践中理解离体植物组织在一定条件下能够被诱导成愈伤组织并重新分化，形成完整植株的过程。教师对实验结果的分析评价能够让学生掌握正确的数据记录、科学的处理与分析方法。学生对实践中出现的问题进行进一步探讨，开展自主探究活动，从而在学习理解的基础上应用实践与迁移创新。

学习活动二：菊花外植体接种。

教师针对外植体消毒和接种中的若干操作步骤，同样需要设计问题，引领学生思考每一步操作蕴含的生物学原理，例如“该实验成功的关键步骤是什么？如何区分消毒与灭菌？为什么接种外植体时形态学上端必须朝上？接种后如何控制培养条件？”等。

学习活动三：菊花试管苗的驯化移栽。

教师需要事先准备好试管苗，实践过程中同样需设计应用型问题，帮助学生理解与应用知识，例如“为什么在大田移栽前要进行拣苗？为什么要把组培苗根部的培养基清洗干净？为什么用树皮作为基质来稳固试管苗？”等。

3.3 迁移创新：以真实的学科实践问题拓展“探究·实践”活动

学科知识只有经过学习理解、应用实践和迁移创新，才能实现向学科素养的转变。迁移创新是面对新的复杂情境进行的知识迁移和系统探究的过程，学生在自主探究中开展创新思维，解决新的问题，最终形成新的认识。

学习活动四：提高铁皮石斛生产效率初探。

教师引导学生进行概念重构，重新认识并概括增殖系数、出愈率、污染率、生芽率、生根率、成活率等重要概念。学生通过对概念的重构与再认识，体会到无菌操作的重要性，认识植物激素的用量对细胞脱分化与再分化的影响。

4 讨论

教师通过推进学习理解—应用实践—迁移创新的层进式整合，引导学生明晰概念之间的联系，构建概念网络，通过分析解释论证，形成创新思维，实现概念学习的功能化与结构化。

创新教学组织形式，改正固化路径的程式化探究，使“探究·实践”活动超越了简单的“探究学习”而走向“学科实践”。教师以探究活动为载体，能够引导学生在探究体验中实现对核心知识的理解，在解决问题的实践中实现知识的迁移与应用，形成新的认识，实现知识创造，即从实践走向认识，从体验走向创造，这也是“探究·实践”教学的真正意义。

参考文献

［1］ 崔允漷.学科实践：学科育人方式变革的新方向”［J］.人民教育，2022（9）：31-32.

［2］ 陈廷华.以纠错为主线的“微生物实验室培养”的实验教学建议［J］.生物学教学，2011（1）：18-19.

［3］ 王磊.学科能力构成及其表现研究：基于学习理解、应用实践与迁移创新导向的多维整合模型［J］.教育研究，2016（9）：83-92＋125.