張維軍

【摘要】以“植物細胞的吸水和失水實驗”為題材，利用問題組建有關(guān)內(nèi)容，摸索在高中生物實驗教學中鍛練學生引出問題、分析問題的能力，在內(nèi)化的基礎上形成知識框架，使學生的科學探索精神和創(chuàng)新思維能力得到有效提升。

【關(guān)鍵詞】 題組模型構(gòu)建? ?探究意識? ?知識體系? ?創(chuàng)新思維

【中圖分類號】G633.91

【文獻標識碼】A

【文章編號】1992-7711（2020）20-095-02

《普通高中生物學課程標準》明確提出以發(fā)展學生生物學科核心素養(yǎng)為目標，而生物學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)需要新的教學理念和新的教學策略的實施。高中生物課程標準中為幫助學生達成對概念的理解，建議開展一些探究實踐活動，筆者在教學實踐中嘗試結(jié)合相關(guān)實驗構(gòu)建題組模型，可以對陳舊的實驗教學方法進行變革，激發(fā)學生鉆研精神，使學生全身心投入到研究中，學生對課程標準所要求掌握的知識有一定層次的理解，有效提升學生思維能力。

一、題組模型

借鑒當前國內(nèi)外教育科學研究中比較經(jīng)典的toulmin模型、CER論證模型，嘗試運用構(gòu)建題組模型進行生物教學的探究。題組模型是以某一章節(jié)重要概念或某一知識點為核心，進行縱橫比較，或進行思維發(fā)散，將相關(guān)的內(nèi)容以物理模型、 概念模型或數(shù)學模型或模擬模型等形式組合在一起，然后再運用恰當?shù)目茖W概念和原理進行分析、推理、判斷，使學生能正確理解這一類相關(guān)的問題。例如以有絲分裂為中心，組建題組模型。題組一有關(guān)細胞周期的概念、條件、過程及表示方法的內(nèi)容，題組二有關(guān)以高等植物細胞為例介紹有絲分裂過程的內(nèi)容，題組三有關(guān)真核生物細胞有絲分裂過程不同的內(nèi)容，題組四參與有絲分裂有關(guān)細胞結(jié)構(gòu)的內(nèi)容，題組五有關(guān)有絲分裂過程中核內(nèi)DNA，染色體和染色單體含量、曲線圖和柱形圖變化規(guī)律的內(nèi)容，題組六有關(guān)利用生物材料觀察細胞有絲分裂的內(nèi)容，題組七有關(guān)有絲分裂的意義的內(nèi)容。通過對系列題組的分析和探究，構(gòu)建知識，從而使學生能全面、準確、清晰理解有關(guān)有絲分裂知識。題組越豐富，越能促進學生的思考，通過學生探究對某一生物學概念或某一知識點的理解越透徹。

二、 題組模型在課堂教學上的應用

1.組建系列相關(guān)問題，引誘學生認真、細致思考問題，使學生沉浸在思維的海洋中

思維活動源于問題的提出，培養(yǎng)學生質(zhì)疑，是培養(yǎng)創(chuàng)新意識的重要途徑。教師在實驗課前預習時可以先提出相關(guān)思考性問題，引導學生思考提出疑惑的問題，然后，教師把這些問題組合以激發(fā)學生的思考：（1）植物細胞失水需具備什么條件？（2）在發(fā)生植物細胞失水過程中細胞液的顏色變深還是變淺？（3） 具有分裂能力的植物細胞會發(fā)生質(zhì)壁分離和復原的現(xiàn)象？ （4）植物細胞是活還是死的怎么斷定？（5）要想知道某植物是否適應在某一個特定的環(huán)境中生存，應該怎么做？

讓學生帶著問題去思考，去探究，把思維點滴記錄在作業(yè)本子上，到正式上課時，在和學生一起交流和討論，由于課前充分準備，學生的學習熱情高漲，很想知道其中的道理。

2.構(gòu)建實驗過程題組模型，激發(fā)學生探究意識，引發(fā)學生對相關(guān)知識點深度思考

通過對該實驗進一步分析，由于學生實驗角度不同和實驗目的差異，對生物材料選擇不同，實驗藥品的配置也不同，無論是實驗的方法還是步驟，都可以進行變式思考。在這個過程中，教師要創(chuàng)建一個師生平等，和諧寬松的環(huán)境，要學生放下包袱，不要被條條框框束縛，鼓勵學生放開手腳，鼓勵學生大膽探索。

實驗前首先是材料和藥品的準備，教師可以讓學生認真閱讀課本實驗中所需的材料和藥品，引導學生思考不同的實驗材料與實驗結(jié)果之間的聯(lián)系。在問題實驗中，學生遵循已構(gòu)思好的思路有步驟進行活動，如要安排學生做植物細胞吸水和失水實驗時，教師讓學生把喜歡的生物材料帶來，學生熱情很高，送來的實驗材料豐富多樣，如洋蔥、 胡蘿卜、菠菜、紫苞菜，空心菜，樹葉，水果等。實驗員配置一些實驗藥品供學生使用，在無拘無束的氣氛中，學生積極動手開展相關(guān)活動。教師不僅要仔細觀察學生實驗步驟是否正確，而也要觀察實驗結(jié)果是否正確，同時要把發(fā)現(xiàn)的問題，及時在班上說明以糾正錯誤，，使學生能正確完成完整實驗過程，并能達到預期效果。

典例1：以低等植物水綿為材料，分別用30%的麥芽糖溶液、50%的麥芽糖溶液、30%的KNO3溶液及清水加以處理。m時開始用四種溶液分別處理藻類植物水綿細胞;n時重復一次用水處理之前被處理過的藻類植物水綿細胞，測得的藻類植物水綿細胞原生質(zhì)體體積的變化如圖1所示，圖中代表KNO3溶液處理結(jié)果的是（）

A.aB.b

C.cD.d

在實驗活動中結(jié)合具體情境引導學生分析不同實驗藥品對實驗結(jié)果的影響，促使學生深入思考，運用所學的原理進行猜測、推理、驗證，不同意見的學生能積極討論，在分析、判斷、修正的過程中發(fā)展學生的科學思維。

典例2：如果把成熟美人蕉葉表皮細胞a放在質(zhì)量濃度為0.31 g/mL的麥芽糖溶液中，過一會兒放入清水中則細胞形態(tài)的變化是? （? ? ）

A.a→b→c→b→a

B.a→b→a→c

C.a→b→c

D.a→c→b→a

① 假如把成熟美人蕉葉表皮細胞放在質(zhì)量濃度為0.5 5g/mL的麥芽糖溶液中，過一會兒放入清水中，細胞形態(tài)的變化順序依次是（? ? ?）

A.a→b→c→b→a? ? ? ? ? ?B.a→b→a→c

C.a→b→c? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? D.a→c→b→a

② 圖中成熟美人蕉葉表皮細胞細胞液的濃度由小到大順序依次是<<。

③ 若圖中a，b，c是三種不同成熟植物細胞用相同濃度溶液處理，則這些細胞液的濃度小到大順序依次為<<。

教師開導學生從實驗目的、原理、方法、步驟角度去分析，激勵學生以憑借自己豐富的想象，大膽對實驗各環(huán)節(jié)進行處理。學生動手操作，教師要及時巡視，既要注意觀察學生實驗步驟是否正確，也要細致入微每個細小的動作，從取得明顯效果實驗中總結(jié)經(jīng)驗，及時介紹，使其他的學生得以借鑒，從而使實驗不斷完善。

典例3：學生利用活動課做“植物細胞的質(zhì)壁分離和復原”實驗時，經(jīng)過生物興趣小組商討，制定一組實驗方案，實驗操作過程如（表一），其中分析和推理正確的是（）

A.x發(fā)生質(zhì)壁分離，由于細胞壁伸縮性比原生質(zhì)層大

B.y發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象明顯，可能細胞外液濃度大于細胞液的濃度，細胞嚴重失水導致。

C.z為細胞體積稍微變大，細胞液顏色逐漸由淺變深，細胞吸水力增大。

D.④組細胞體積無變化是由于細胞液泡體積沒有變化。

探究實驗完成后，教師可組織學生對產(chǎn)生結(jié)果進行分析和歸納，從而得出一系列的實驗結(jié)果及其結(jié)論，更有利于學生的創(chuàng)新思維的發(fā)展。通過對以上題組具體問題情境的研究，學生可初步構(gòu)建成熟植物細胞通過滲透作用吸水和失水的知識體系，初步形成實驗探究思維和創(chuàng)新意識。

三、 題組模型在第二課堂上的應用

組織科技興趣小組，開展科學實踐活動，可以培養(yǎng)學生科學探究等綜合能力，同時，滲透社會責任。教師引導學生在課外實踐活動中要提前閱讀有關(guān)活動材料，運用發(fā)散思維，通過題組模型構(gòu)建的方法，進行問題的提出、篩選，精選有價值的、有創(chuàng)新的、可行的研究課題，同時設計實驗方案、實施實驗，記錄實驗結(jié)果，擬定撰寫科學小論文，如題目 “橄欖樹凍害現(xiàn)象的觀察報告”、“不同濃度性激素對蝗蟲影響的實驗研究”等。

教師在教學的過程中，要注重運用題組模型構(gòu)建的思維方法，對研究課題中涉及各種重要概念或原理等知識點，應鼓勵學生運用網(wǎng)絡等資源，對不同過程和結(jié)果從多層次，多角度比較分析，組建系統(tǒng)知識，通過對比，推成出新，使學生能把基本原理運用到課題研究，依托構(gòu)建知識體系從而使學生能加深對課題的研究。

運用題組模型應該注重引導學生主動參與其探究過程，根據(jù)題干信息，培養(yǎng)學生逆向思維;利用對問題的引出和商討，啟動訓練學生邏輯思維，學生對問題的分析由共性到個性，學生的思維更加廣闊和靈活，同時，學生在組建題模的基礎上，經(jīng)過學生對所探討問題的內(nèi)化和清理，學生對問題的鉆研更加透徹。通過訓練，不僅使學生掌握豐富的生物學知識，而且，觀察問題敏銳，問題意識強烈，對問題思考更加全面，學生的生物素養(yǎng)也會不斷提高。

【基金項目;福建省閩清縣教育科學研究”十三五”規(guī)劃2018年規(guī)劃課題”學生學習和創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究”課題編號;MQ201813Z】

【參考文獻】

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中生物課程標準（2017年版 [M].北京：人民教育出版社 ，2018：4-5.

[2]阮周波.CER論證模型在高中生物課堂上的應用[J].中學生物教學 2019（11）：27.

[3]吳長菊，劉飛.“深度學習”視野下的探究實驗教學[J].中學生物教學 2019（10）：34.