李 林 徐作英

(四川師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 成都 610101)

彭 棣

(四川省溫江中學(xué) 成都 611130)

1 問題的提出

升學(xué)壓力大、教學(xué)任務(wù)重、課時(shí)不足等是高中生物學(xué)教師面臨的現(xiàn)實(shí)壓力。由此，教師對(duì)實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容的選取基本是與高考相關(guān)的，常采用傳統(tǒng)的講授教學(xué)方法，往往忽視培養(yǎng)學(xué)生的興趣和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。如何提高學(xué)生的實(shí)踐機(jī)會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)探究的精神，是教師需要思考和探索的問題。

2 建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論

建構(gòu)主義是認(rèn)知主義發(fā)展到一定階段的分支，最早由瑞士的心理學(xué)家皮亞杰提出，他認(rèn)為兒童的認(rèn)知發(fā)展是兒童與其周圍環(huán)境相互作用的結(jié)果。Gagnon & Colliery系統(tǒng)地研究建構(gòu)主義理論，總結(jié)了建構(gòu)主義學(xué)習(xí)的六個(gè)基本要素：創(chuàng)設(shè)情境、提出問題、搭建橋梁、組織協(xié)作、展示成果、反思過程，而其中的“情境”“協(xié)作”“會(huì)話”“意義建構(gòu)”構(gòu)成了建構(gòu)主義四大屬性[1]。生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要體現(xiàn)兒童的主體性，同時(shí)教師要引導(dǎo)學(xué)生自主探究，引起其認(rèn)知沖突，幫助學(xué)生同化或者順應(yīng)自己原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)，而知識(shí)也不是簡(jiǎn)單從教師傳給學(xué)生，是需要學(xué)習(xí)者進(jìn)行主動(dòng)意義建構(gòu)[2]。

3 建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

高中生物學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)提出培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，科學(xué)探究是其中一個(gè)重要方面。教師應(yīng)該因地制宜地進(jìn)行生物探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)。本文以高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)“探究光照強(qiáng)度與光合作用的關(guān)系”為具體實(shí)例，從建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的“情境”“協(xié)作”“會(huì)話”“意義建構(gòu)”四個(gè)方面，同時(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)式探究的教學(xué)方法，闡述建構(gòu)主義如何協(xié)助學(xué)生進(jìn)行意義建構(gòu)。

3.1 情境 情境即符合學(xué)生進(jìn)行意義建構(gòu)的學(xué)習(xí)環(huán)境，合理創(chuàng)設(shè)情境，是意義建構(gòu)的必要前提。

教師先呈現(xiàn)大棚種植綠色蔬菜的圖片，引導(dǎo)學(xué)生思考大棚種植蔬菜的優(yōu)勢(shì)，提問蔬菜進(jìn)行光合作用受到哪些因素影響？(預(yù)留學(xué)生思考時(shí)間)隨后依據(jù)教材的資料卡和圖片呈現(xiàn)信息，基于光合速率的概念，請(qǐng)學(xué)生思考光照強(qiáng)度與光合速率有什么關(guān)系。

采用情境導(dǎo)入與回顧復(fù)習(xí)，引起學(xué)生興趣，激發(fā)學(xué)生思考。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入“蔬菜進(jìn)行光合作用”的情境，后提問學(xué)生“光合作用的影響因素”，通過聯(lián)系生活實(shí)際，幫助學(xué)生理解影響光合作用的因素。隨著進(jìn)一步提問，暴露學(xué)生的問題：光合速率與光合作用的內(nèi)在關(guān)系，光照強(qiáng)度與光合速率的具體關(guān)系，同時(shí)激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探究“光合速率與光合作用關(guān)系”，由此確定“探究課題”。

3.2 協(xié)作 協(xié)作即作為建構(gòu)主義教學(xué)理論的核心概念，旨在為知識(shí)的意義建構(gòu)提供一個(gè)教學(xué)環(huán)境。它不僅包括生生之間的交流，也強(qiáng)調(diào)師生之間的探討，對(duì)教學(xué)資料的收集、教學(xué)假設(shè)的提出與驗(yàn)證、教學(xué)成果的評(píng)價(jià)起著重要的作用。

教師請(qǐng)學(xué)生猜想：“光合強(qiáng)度與光合作用的關(guān)系呈線性相關(guān)”是否有道理，如何通過實(shí)驗(yàn)來探究。提示學(xué)生參考教材實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟，指導(dǎo)學(xué)生提出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證假設(shè)。教師將全班分為8個(gè)小組，每組5人，確定組長(zhǎng)。提供必需的實(shí)驗(yàn)器材：秒表、鉆孔器、30 W的臺(tái)燈、小燒杯、量筒、吸管、直尺等。實(shí)驗(yàn)過程中，教師要提供必要指導(dǎo)：如指導(dǎo)學(xué)生如何打下完整圓形葉片，圓形葉片的選擇，同時(shí)關(guān)注每個(gè)小組收集整理數(shù)據(jù)；指導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)確記錄圓形葉片上浮的時(shí)間及其對(duì)應(yīng)距離梯度。

學(xué)生小組長(zhǎng)提前準(zhǔn)備綠色質(zhì)地軟而嫩綠的葉片(同種植物，長(zhǎng)勢(shì)相同)，學(xué)生小組學(xué)習(xí)交流后，依據(jù)參考教材上的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提示與教師提供的材料，小組討論設(shè)計(jì)具體實(shí)驗(yàn)步驟：制作圓葉片—調(diào)節(jié)葉片體重—組裝裝置—設(shè)置距離梯度—光照—觀察記錄—重復(fù)3次—整理數(shù)據(jù)—得出結(jié)論。隨后小組分工進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：其中2人打圓片，2人設(shè)置裝置，1人記錄。

分析：在協(xié)作環(huán)節(jié)，學(xué)生小組之間在老師提供的必要教學(xué)材料前提之下，對(duì)猜想進(jìn)一步探究。在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生面對(duì)新的問題，獨(dú)自無法解決，需要通過小組的溝通、協(xié)作，完成探究計(jì)劃的制定；教師也要與學(xué)生交流，為學(xué)生提供必需的指導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生積極分工合作，準(zhǔn)確整理收集數(shù)據(jù)，有利于培養(yǎng)其合作精神與科學(xué)探究態(tài)度。在協(xié)作下，完成“提出假設(shè)”“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”“驗(yàn)證假設(shè)”。

3.3 會(huì)話 會(huì)話即對(duì)話交流，小組成員通過交流協(xié)商完成指定的任務(wù)。交流可以分享信息，彌補(bǔ)小組不足，是幫助學(xué)生意義建構(gòu)的重要方式。

探究實(shí)驗(yàn)后，教師請(qǐng)學(xué)生將觀察的結(jié)果填入自主設(shè)計(jì)的表格中，然后學(xué)生作圖(橫坐標(biāo)表示距離，縱坐標(biāo)表示圓形葉片上浮時(shí)間)比較在距離40 W的臺(tái)燈60 cm、50 cm、40 cm、30 cm及20 cm哪個(gè)距離(平均距離)圓形葉片上浮的時(shí)間最短；1、2小組上臺(tái)展示圖形。

學(xué)生繪制的折線圖不僅反映了學(xué)生處理數(shù)據(jù)的能力，更體現(xiàn)了學(xué)生科學(xué)探究的態(tài)度。本實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)的獲得、記錄、分析以及折線圖制作分析是教學(xué)重難點(diǎn)。因此，師生之間的對(duì)話交流是必不可少的，但對(duì)話交流不是一種形式化，而是以“問題”中心進(jìn)行探討交流。例如，燒杯為什么要加5～6片圓形葉片？為什么每小組實(shí)驗(yàn)要進(jìn)行3次？由此，完成實(shí)驗(yàn)探究的“分析討論”。

3.4 意義建構(gòu) 意義建構(gòu)即指學(xué)習(xí)者通過情境創(chuàng)設(shè)、協(xié)作交流、完成知識(shí)的遷移，建立自己對(duì)事物的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

教師以一組問題引導(dǎo)學(xué)生思考并得出結(jié)論，①圓形葉片在距離45 cm時(shí)，葉片上浮時(shí)間最短，說明什么？②為什么圓形葉片在距離53 cm之后，葉片上浮時(shí)間反而變得更長(zhǎng)了？③達(dá)到了什么飽和？

學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)結(jié)論，驗(yàn)證了自己的假設(shè)，也就能夠順理成章地回答以上問題。只有學(xué)生原來的認(rèn)識(shí)經(jīng)驗(yàn)(假設(shè))與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，學(xué)生的關(guān)于“光照強(qiáng)度與光合速率的關(guān)系”的猜想才進(jìn)行了意義構(gòu)建；教師一般采取相應(yīng)課堂練習(xí)，幫助學(xué)生不斷修正、提高、發(fā)展自己關(guān)于“在一定范圍內(nèi)，光合速率隨著光照強(qiáng)度增加而增加”的這一知識(shí)構(gòu)建。最后，完成實(shí)驗(yàn)探究的“得出結(jié)論”。

4 教學(xué)反思

本實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)是獲得、記錄、分析以及繪制折線圖，無關(guān)變量控制(圓形葉片面積、外界溫度、起始O2濃度與CO2濃度)；難點(diǎn)是引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)合理的探究方案、收集數(shù)據(jù)、正確繪制圖形、分析圖形并得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)過程中主要的問題：40 W臺(tái)燈的光強(qiáng)不夠，葉片的上浮時(shí)間反映不明顯；高二年級(jí)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作不規(guī)范；如制作圓片時(shí)，葉片被鉆孔器打裂開，導(dǎo)致葉綠素丟失，影響光合速率；一些學(xué)生沒有調(diào)節(jié)圓葉體重，直接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

本實(shí)驗(yàn)的特色在于：建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為依據(jù)，從“情境”“協(xié)作”“會(huì)話”“意義建構(gòu)”四個(gè)基本屬性來剖析“光照強(qiáng)度與光合速率的關(guān)系”這一實(shí)驗(yàn)探究過程，以期科學(xué)指導(dǎo)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)高中生核心素養(yǎng)中的科學(xué)探究能力。