隋 璐周 然方 瑾

（1北京市海淀區(qū)清華大學(xué)附屬中學(xué)永豐學(xué)校 北京 100094 2北京市海淀區(qū)名師工作站 北京 100195 3北京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 北京 100875）

1 教學(xué)設(shè)計(jì)理念

本節(jié)課的設(shè)計(jì)理念為：引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)探究性實(shí)驗(yàn)自主構(gòu)建本節(jié)重要概念，即細(xì)菌、真菌分解有機(jī)物，并在此概念基礎(chǔ)上通過(guò)推理分析進(jìn)一步抽象出平衡與穩(wěn)態(tài)的學(xué)科思想。

本節(jié)課對(duì)學(xué)生學(xué)科能力的培養(yǎng)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：學(xué)生通過(guò)探究學(xué)習(xí)形成平衡與穩(wěn)態(tài)的學(xué)科思想；針對(duì)“樹(shù)葉腐爛”這種特定的生物學(xué)現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行觀察、提問(wèn)、設(shè)計(jì)方案、實(shí)施方案，以及交流與討論結(jié)果的科學(xué)探究能力；引導(dǎo)學(xué)生在探究中形成理性思維的習(xí)慣；引導(dǎo)學(xué)生形成合理使用抗生素的科學(xué)認(rèn)識(shí)，并向他人宣傳合理使用抗生素知識(shí)的情感態(tài)度價(jià)值觀。

2 教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施

2.1 立足概念教學(xué)，指導(dǎo)教學(xué)設(shè)計(jì) 腐爛是生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象，其本質(zhì)是由細(xì)菌和真菌對(duì)有機(jī)物的分解作用所致，以“人”為本進(jìn)行衡量，這是細(xì)菌、真菌不利的一面。但如果將腐爛現(xiàn)象放大到生物圈的尺度，以“自然”為本進(jìn)行衡量，正是由于腐爛作用，才使得物質(zhì)循環(huán)得以正常進(jìn)行，從這個(gè)意義上講，細(xì)菌和真菌分解有機(jī)物維持了生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)，支撐了地球上所有的生命。

另一方面，在人體腸道內(nèi)的菌群，通過(guò)其代謝影響著人體的體重和消化能力、抵御感染的免疫力、人體代謝等諸多方面，乃至在癌癥的治療中都有著重要作用?？梢哉f(shuō)，細(xì)菌作為“外來(lái)戶(hù)”通過(guò)長(zhǎng)期與人類(lèi)的相互作用和相互適應(yīng)，形成了菌群內(nèi)部的平衡，以及菌群與人體間的平衡，維持著人體內(nèi)環(huán)境，或稱(chēng)人體微生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)。

因此，立足于“穩(wěn)態(tài)”的學(xué)科思想，筆者充分挖掘教學(xué)素材，將宏觀的生態(tài)系統(tǒng)與微觀的人體內(nèi)環(huán)境微生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系與比較，通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)圖，以及腸道菌群作用等生物學(xué)事實(shí)，幫助學(xué)生理解細(xì)菌和真菌在維持宏觀生態(tài)系統(tǒng)與人體微生態(tài)系統(tǒng)中的作用，滲透“穩(wěn)態(tài)”的學(xué)科思想，并通過(guò)探究性學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的理性思維品質(zhì)與實(shí)驗(yàn)探究能力。

2.2 從興趣出發(fā)學(xué)生自主探究，構(gòu)建概念

2.2.1 好奇心是獲得知識(shí)的源動(dòng)力 好奇心是獲得知識(shí)的源動(dòng)力，初二學(xué)生對(duì)于生活中的生物學(xué)現(xiàn)象充滿(mǎn)了好奇心并樂(lè)于動(dòng)手實(shí)踐探究。學(xué)生在動(dòng)手探究實(shí)踐中，既通過(guò)探究構(gòu)建了概念，又提升了思維品質(zhì)和解決問(wèn)題的能力。

在課前，教師提出問(wèn)題：什么原因?qū)е碌袈湓诘厣系穆淙~發(fā)生了腐??？對(duì)此感興趣的學(xué)生自發(fā)建立興趣小組進(jìn)行探究。根據(jù)已有知識(shí)，學(xué)生提出可能是土壤中的細(xì)菌和真菌導(dǎo)致了落葉的腐爛。作為探究的第1方面，在教師引導(dǎo)下，學(xué)生提出需要驗(yàn)證土壤中是否有細(xì)菌和真菌。利用關(guān)于微生物培養(yǎng)的知識(shí)，學(xué)生將實(shí)驗(yàn)用品進(jìn)行高溫滅菌，然后在超凈臺(tái)中將土壤浸出液（無(wú)菌水溶解）涂布在細(xì)菌培養(yǎng)基上，然后放入恒溫培養(yǎng)箱進(jìn)行培養(yǎng)。24 h后，取出培養(yǎng)皿觀察到細(xì)菌菌落、真菌菌落。實(shí)驗(yàn)證實(shí)土壤中確實(shí)存在細(xì)菌和真菌。

圖1 細(xì)菌培養(yǎng)基上長(zhǎng)出細(xì)菌菌落

圖2 真菌培養(yǎng)基上長(zhǎng)出真菌菌落

在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生體會(huì)了無(wú)菌操作對(duì)于微生物實(shí)驗(yàn)的重要意義，也得到了微生物實(shí)驗(yàn)操作的初步訓(xùn)練。

作為探究的第2方面，學(xué)生指出需要探究土壤中的細(xì)菌和真菌是否可以分解落葉，學(xué)生提出將土壤浸出液滴加在落葉上進(jìn)行觀察，并且設(shè)置無(wú)菌水滴加在同一片落葉另一半作為對(duì)照組。經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)腐爛的過(guò)程非常緩慢，現(xiàn)象非常不明顯。于是，學(xué)生進(jìn)行了分析推理，對(duì)研究問(wèn)題進(jìn)行了轉(zhuǎn)化，分解作用本質(zhì)是分解落葉中的有機(jī)物。利用生活中常見(jiàn)的有機(jī)物淀粉，并且利用其可被碘液檢測(cè)的可檢測(cè)性，通過(guò)驗(yàn)證土壤浸出液是否可以分解淀粉，間接驗(yàn)證其是否可以分解落葉。學(xué)生進(jìn)行了多次預(yù)實(shí)驗(yàn)，摸清了可以獲得明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的土壤浸出液和淀粉溶液的最佳濃度。

在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生體會(huì)了“可檢測(cè)性”對(duì)于科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)的重要意義，親歷了探究性學(xué)習(xí)的過(guò)程，體驗(yàn)了探究的理性思維方法，提升了思維品質(zhì)和實(shí)踐能力。

2.2.2 課堂探究，體驗(yàn)科學(xué)探究的嚴(yán)謹(jǐn)之美 課堂上，教師將“什么原因?qū)е碌袈湓诘厣系穆淙~發(fā)生了腐敗”的問(wèn)題提給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，同時(shí)注意引導(dǎo)對(duì)于“控制變量”實(shí)驗(yàn)思想的理解。在學(xué)生說(shuō)出實(shí)驗(yàn)方案后，筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案的環(huán)節(jié)，即給學(xué)生提供如下3種備選方案，請(qǐng)學(xué)生說(shuō)出選擇哪種實(shí)驗(yàn)方案并說(shuō)明原因，從而引導(dǎo)學(xué)生深入理解變量控制，體驗(yàn)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度對(duì)于獲得可信實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重要意義。

方案1：將甲、乙試管放在自然條件下（暴露在空氣中）進(jìn)行操作，完成實(shí)驗(yàn)。

方案2：將甲、乙試管放在無(wú)菌超凈臺(tái)中進(jìn)行操作，完成實(shí)驗(yàn)。

方案3：實(shí)驗(yàn)前將所有儀器進(jìn)行高溫滅菌處理，然后在無(wú)菌超凈臺(tái)中進(jìn)行，完成實(shí)驗(yàn)。

尊重事實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)客觀是科研工作者必備的素養(yǎng)。通過(guò)這個(gè)環(huán)節(jié)筆者滲透了科學(xué)研究需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，試圖通過(guò)這個(gè)環(huán)節(jié)幫助學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的嚴(yán)謹(jǐn)之美。

在完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)后，學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，得到如下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

試管A:6 mL無(wú)菌蒸餾水+5 mL 1%淀粉溶液，呈白色。

試管B:6 mL土壤浸出液+5 mL 1%淀粉溶液，呈黑色。

試管C:6 mL無(wú)菌蒸餾水+5 mL 1%淀粉溶液，滴加5滴碘液，呈藍(lán)紫色。

試管D:6 mL土壤浸出液+5 mL 1%淀粉溶液，滴加5滴碘液，呈黑色。

通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，顯色后實(shí)驗(yàn)組分別與顯色后對(duì)照組、顯色前的實(shí)驗(yàn)組比較，學(xué)生分析得出結(jié)論，即土壤中的細(xì)菌和真菌可以分解有機(jī)物，從而間接得出結(jié)論：土壤中的細(xì)菌、真菌分解了落葉。

通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)，由嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)到直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，再到理性分析得出結(jié)論，學(xué)生完成了概念的自主構(gòu)建，體驗(yàn)了科學(xué)探究的一般方法和思維過(guò)程，收獲了理性思維品質(zhì)的提升。

2.3 溫故知新，融會(huì)貫通，體會(huì)知識(shí)的系統(tǒng)性 學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)7年級(jí)上 “生物與環(huán)境組成生態(tài)系統(tǒng)”部分，習(xí)得了2類(lèi)是生態(tài)系統(tǒng)的分解者及生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過(guò)程。但關(guān)于分解作用的本質(zhì)并沒(méi)有闡釋。通過(guò)上述探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)生獲得了對(duì)分解作用的本質(zhì)理解，深化了知識(shí)結(jié)構(gòu)，體會(huì)了知識(shí)的系統(tǒng)性。

在此基礎(chǔ)上，教師通過(guò)提出假設(shè)：如果生態(tài)系統(tǒng)中沒(méi)有細(xì)菌和真菌會(huì)有什么情況發(fā)生？引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行假設(shè)演繹，推理分析出沒(méi)有分解者的極端情況，得出細(xì)菌、真菌作為生態(tài)系統(tǒng)分解者，參與生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)，維持了生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)。學(xué)生通過(guò)溫習(xí)“故識(shí)”預(yù)熱思維，通過(guò)推理分析過(guò)程，構(gòu)建“新知”，達(dá)到知識(shí)的融會(huì)貫通。

2.4 鏈接生活，應(yīng)用概念，用生物學(xué)知識(shí)指導(dǎo)健康生活 在學(xué)生了解腸道菌群與人類(lèi)共生生活后，教師給出濫用抗生素的資料分析，引發(fā)學(xué)生思考和討論，形成濫用抗生素危害健康的科普認(rèn)識(shí)，從而引導(dǎo)學(xué)生形成合理使用抗生素的意識(shí)，并形成將科學(xué)的知識(shí)傳遞給家人的社會(huì)責(zé)任，用生物學(xué)知識(shí)指導(dǎo)健康生活。

2.5 前后呼應(yīng)，總結(jié)升華，體會(huì)學(xué)科思想的哲學(xué)意味 在課程最后，教師提出總結(jié)性問(wèn)題：應(yīng)該如何看待細(xì)菌和真菌與動(dòng)、植物之間的關(guān)系？讓學(xué)生總結(jié)所學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生站在“生物圈是一個(gè)統(tǒng)一的整體”角度，理解每種生物存在的合理性，認(rèn)同保護(hù)生物多樣性的具有重要意義。

同時(shí)，呼應(yīng)課程開(kāi)始提出的問(wèn)題，將腐爛現(xiàn)象放大到生物圈的尺度，以“自然”為本進(jìn)行衡量，而非以“人”為本進(jìn)行衡量，正是細(xì)菌、真菌的分解作用支撐了地球上的所有生命，維持了生物圈的平衡與穩(wěn)態(tài)。

3 教學(xué)設(shè)計(jì)途徑

3.1 依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和具體內(nèi)容，構(gòu)建概念體系結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)及本節(jié)具體內(nèi)容構(gòu)建概念體系，詳見(jiàn)下頁(yè)表1。構(gòu)建概念體系，為教學(xué)流程提供路徑參考，從而在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)流程，詳見(jiàn)圖3。

在梳理清楚概念體系后，圍繞教學(xué)目標(biāo)選取教學(xué)資源，并充分考慮學(xué)生的思維發(fā)展特點(diǎn)，使教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)有機(jī)地結(jié)合，實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)容和學(xué)習(xí)過(guò)程的統(tǒng)一。

圖3 “細(xì)菌和真菌在自然界中的作用”一節(jié)教學(xué)流程圖

表1 “細(xì)菌和真菌在自然界中的作用”一節(jié)概念體系

3.2 依據(jù)學(xué)生認(rèn)知規(guī)律設(shè)計(jì)問(wèn)題體系，搭建思維形成“腳手架” 對(duì)課程內(nèi)容的合理組織，既應(yīng)考慮概念體系的邏輯順序，又要關(guān)注學(xué)生思維發(fā)展的特點(diǎn)［1］。思維從問(wèn)題開(kāi)始，問(wèn)題發(fā)展的方向就是思維發(fā)展的指向［2］。設(shè)計(jì)的問(wèn)題要符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，才能有效引領(lǐng)思維活動(dòng)。

基于問(wèn)題設(shè)計(jì)學(xué)生活動(dòng)，學(xué)生在解決問(wèn)題過(guò)程中主動(dòng)探究，通過(guò)分析推理、歸納概括等思維活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)重要概念的構(gòu)建，詳見(jiàn)表2。

表2 指向概念的問(wèn)題設(shè)計(jì)和學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)

教師的教學(xué)設(shè)計(jì)是站位在學(xué)科觀點(diǎn)的角度，自上而下組織教學(xué)設(shè)計(jì)。學(xué)生的學(xué)習(xí)則是自下而上，通過(guò)豐富直觀的生物學(xué)事實(shí)，在感性認(rèn)知基礎(chǔ)上進(jìn)行理性思考，在積極的思維過(guò)程中逐漸構(gòu)建一般概念、重要概念，形成學(xué)科思想。

主要參考文獻(xiàn)

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