陸心怡 高祥玉 朱曉燕

（1 南京師范大學教師教育學院 江蘇南京 210000 2 福建省南平市教師進修學院 福建南平 353000）

《義務教育生物學課程標準（2011年版）》強調(diào)教師要幫助學生形成科學概念,發(fā)展科學探究能力。概念是理解其他信息的工具，能為學生在新情境下解決相關(guān)問題奠定基礎(chǔ)；科學探究能力是學生探索世界本質(zhì)的必備能力之一。學生將所學的科學概念，在提出問題、獲取信息、尋找證據(jù)、檢驗假設(shè)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律等主動學習過程中加以運用，是實現(xiàn)科學概念的深入理解、科學探究能力的進一步提升的有效途徑。在真實的問題情境中，引導學生進行知識的聯(lián)系與遷移；在思考的過程中，培養(yǎng)學生的批判性思維，發(fā)展學生的科學探究能力，從而深化概念理解,全面提升學生生物學核心素養(yǎng)。在完成北師大版《生物學》8年級上冊“生物圈中的微生物”單元知識教學后，創(chuàng)設(shè)問題情境，運用本單元概念，通過推理線索、分析資料、整合數(shù)據(jù)等活動進行拓展探究,并靈活運用實驗結(jié)論交流相關(guān)觀點，實現(xiàn)概念的“活學活用”和科學探究能力的進一步發(fā)展。

1 教學背景分析

“生物圈中的微生物”位于北師大版《生物學》8年級上冊第18 章，包括“微生物在生物圈中的作用”和“微生物與人類的關(guān)系”2 節(jié)內(nèi)容。通過之前的學習,學生已初步掌握科學探究的一般步驟和基本的原則、方法，例如控制變量、設(shè)置對照實驗等；本章學習結(jié)束后，學生還建立了一些重要概念及下位的次要概念。以下為本章學習后，學生建立的重要概念（KC）和次要概念（SC）。學生將運用這些概念和已有的科學探究能力進行本節(jié)課的拓展探究,以期實現(xiàn)對這些概念的深入理解和探究能力的進一步提升。

KC1 微生物通常個體微小，結(jié)構(gòu)簡單，在生物圈中分布廣泛。

SC1.1 微生物通常包括真菌、細菌、病毒等類群。

SC1.2 不同類型的微生物形態(tài)、結(jié)構(gòu)、繁殖方式各有不同。例如酵母菌主要通過出芽的方式進行無性繁殖,霉菌和蘑菇通過無性和有性孢子進行繁殖。

KC2 微生物在生物圈中有著不可替代的作用。

SC2.1 腐生性微生物屬于生態(tài)系統(tǒng)中的分解者。

SC2.2 寄生性微生物、腐生性微生物屬于生態(tài)系統(tǒng)中的消費者。

SC2.3 有些微生物例如藍細菌、綠色硫細菌及硝化細菌等化能無機自養(yǎng)菌能利用光能或化學能將無機物轉(zhuǎn)變?yōu)閮δ苡袡C物,屬于生態(tài)系統(tǒng)中的生產(chǎn)者。

KC3 微生物與人類有著密切的關(guān)系。

SC3.1 有些微生物例如寄生在人體中的痢疾桿菌或被人誤食的黃曲霉、毒蘑菇，會使人患病。

SC3.2 微生物例如酵母菌、乳酸菌等廣泛應用于發(fā)酵食品的生產(chǎn)及加工。

SC3.3 微生物例如放線菌等可產(chǎn)生抗生素，在醫(yī)藥工業(yè)中應用廣泛。

SC3.4 微生物的應用前景廣闊。

2 教學目標

1）根據(jù)教師提供的麗麗生病的相關(guān)線索，運用KC1 及SC1.1～SC1.2,初步判斷甘蔗變質(zhì)是霉菌感染引起的,實現(xiàn)對KC1 及SC1.1～SC1.2 的深入理解。

2）通過資料分析，設(shè)計“探究霉變甘蔗對小鼠胃粘膜損傷的影響”實驗方案，進一步發(fā)展科學探究能力。

3）通過對實驗數(shù)據(jù)的整合，運用圖表方式表述實驗結(jié)果。

4）結(jié)合實驗結(jié)果和結(jié)論，運用KC2 及SC2.1～SC2.3、KC3 及SC3.1～SC3.4 進行表達與交流，認同微生物與人的密切關(guān)系,進而深化對KC2 及SC2.1～SC2.3、KC3 及SC3.1～SC3.4 的理解。

3 教學過程

3.1 情境激趣，基于任務展開新課教學 在課堂導入環(huán)節(jié)，創(chuàng)設(shè)問題情境：麗麗生病了，請大家根據(jù)線索，結(jié)合所學的知識，找出麗麗生病的“真兇”。激發(fā)學生興趣，帶著任務進行新課學習。

3.2 呈現(xiàn)線索，復習舊知提出合理假設(shè) 教師出示依據(jù)觀察到的現(xiàn)象而獲得的一系列線索,提出問題：根據(jù)以下線索思考，麗麗生病的原因可能是什么？

線索1：麗麗口渴的時候在學校旁邊的飲品店買了一杯甘蔗汁，回家以后，麗麗出現(xiàn)了惡心、嘔吐的癥狀。

線索2：醫(yī)生診斷麗麗是急性食物中毒。前兩天也發(fā)現(xiàn)了一起食用甘蔗后出現(xiàn)了惡心、嘔吐癥狀的病例，而且癥狀比麗麗嚴重。

線索3：麗麗的爸爸找到了飲品店制作甘蔗汁所用的甘蔗，發(fā)現(xiàn)這些甘蔗瓤部比正常甘蔗深，呈棕紅色，并且散發(fā)出霉味。

線索4：麗麗的爸爸帶著變質(zhì)的甘蔗到有關(guān)部門檢測，工作人員將甘蔗制成裝片在鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)甘蔗細胞被長長的菌絲感染了,鑒定結(jié)果顯示，這是一種霉菌，稱為節(jié)菱孢霉菌。工作人員提及,最近很多食用甘蔗的人都出現(xiàn)了不同程度的惡心、嘔吐癥狀。

出示顯微鏡下的菌絲圖片，學生根據(jù)線索，回憶KC1 及SC1.1～SC1.2、SC3.1，進行推測：甘蔗瓤部成紅棕色，并發(fā)出霉味，可能是感染了真菌，真菌在代謝過程中產(chǎn)生毒素,麗麗喝了帶有毒素的甘蔗汁后，毒素對胃部造成傷害。

學生根據(jù)線索4 和SC1.2 進行分析,鏡下觀察到甘蔗被霉菌感染，證明甘蔗確實發(fā)生了霉變；不同人食用甘蔗后，出現(xiàn)的癥狀程度不同，這可能與甘蔗霉變程度有關(guān)，進而提出猜想：霉變甘蔗可能是麗麗生病的“真兇”，甘蔗霉變程度越大，毒性越大。

3.3 分析資料，小組合作設(shè)計實驗方案 教師出示以下資料，提示學生回顧7年級下冊中“探究酒精對水蚤的影響”活動相關(guān)內(nèi)容，回顧科學探究基本步驟,引導學生關(guān)注控制變量,減小誤差等環(huán)節(jié)，組織學生小組合作，制定實驗計劃，完成探究報告。

資料：小鼠是實驗室檢測物質(zhì)毒性的常用動物，科學家在檢驗某種有毒物質(zhì)對胃部影響的時候，通常會在給小鼠服用有毒物質(zhì)一段時間后,制作并觀察胃部裝片，以此判斷小鼠胃粘膜損傷程度。

各小組分析材料，組內(nèi)合作，展示實驗報告，通過小組間交流，確定最終實驗計劃，并以表1的形式呈現(xiàn)實驗計劃。

表1 “探究霉變甘蔗對小鼠胃粘膜損傷的影響”實驗方案

3.4 整合數(shù)據(jù)，師生共同得出實驗結(jié)論 教師以文字形式給出實驗結(jié)果：20 d 后,顯微鏡觀察小鼠胃粘膜的炎癥程度,統(tǒng)計每組中有炎癥感染的小鼠，發(fā)現(xiàn)低濃度組3 只，中濃度組5 只，高濃度組8 只，正常組1 只。布置任務：選擇合適的方法表達實驗結(jié)果并嘗試得出結(jié)論。

學生經(jīng)思考與討論，繪制表2表示實驗結(jié)果，得出結(jié)論：霉變甘蔗會對小鼠胃粘膜產(chǎn)生損傷，飼喂?jié)舛仍礁?，損傷越大。

表2 “探究霉變甘蔗對小鼠胃粘膜損傷的影響”實驗結(jié)果［1］

3.5 回歸生活，深化概念培養(yǎng)批判性思維 教師回歸情境,提出問題：有關(guān)部門要求商家進行賠償，可是商家卻拒絕處罰，解釋在制作甘蔗果汁的時候，已經(jīng)將甘蔗變質(zhì)的部分切除了，為什么還會“有毒”？

學生提出解決方案,應該將甘蔗變質(zhì)的那部分切去后榨得的甘蔗果汁送去鏡檢,觀察是否含有節(jié)菱孢霉菌感染，以獲得證據(jù)。如果檢測結(jié)果顯示有菌絲,則可說明甘蔗邊緣部分雖然看起來顏色正常，但細胞已經(jīng)被菌絲感染，霉菌釋放毒素，會對胃粘膜造成損傷，是不能食用的。

教師再次提出問題：微生物可釋放毒素，對人體產(chǎn)生危害；還會導致食品腐敗等，微生物對人類而言都是有害的嗎？

學生根據(jù)KC2 及SC2.1～SC2.3、KC3 及SC3.1～SC3.4，進行交流與討論，進一步理解微生物在生物圈中不可替代的作用及與人類的密切關(guān)系。

4 小結(jié)與反思

4.1 基于新情境的復習教學，有利于發(fā)展學生思維,達成概念的結(jié)構(gòu)化 對概念的認知和學習是一個不斷發(fā)展的過程［2］，而能力需要學生親歷探究過程才有可能得到提升。例如在 “提出合理假設(shè)”環(huán)節(jié)，教師引導學生觀察，利用鏡檢圖片，啟發(fā)學生回顧圖片中的菌絲符合哪一類微生物的結(jié)構(gòu)特點,讓學生根據(jù)這些線索,聯(lián)系所學過的知識，提出假設(shè)。學生因為有前面學習的概念基礎(chǔ)，大多能順利完成學習要求。這個過程既復習了微生物的分類、結(jié)構(gòu)與功能相關(guān)內(nèi)容，又提供了新的情境，讓學生運用已掌握的概念進行分析、判斷，有效地促進了學生對概念的深入理解。在“設(shè)計實驗方案”環(huán)節(jié)，教師聯(lián)系7年級下冊探究活動，通過教材回顧，組織學生以小組為單位合作探究。這個過程對學生來說具有一定的挑戰(zhàn)性,教師通過學案上的示例為學生搭建支架,學生通過思考和討論，順利設(shè)計出科學的實驗方案。這樣的活動讓學生更深刻地認識到在實驗中控制變量、設(shè)置對照實驗等方法的重要性,提高了科學思維水平和科學探究能力。在“整合數(shù)據(jù)”環(huán)節(jié)，給學生提供文字形式的實驗結(jié)果,引導學生回顧過往的實驗報告呈現(xiàn)方式，學會用數(shù)學方法進行表達，讓他們認識到數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)形式是多樣的。在“拓展交流”環(huán)節(jié)，教師提出開放性問題，促進學生概念理解，在解決與思考問題的過程中,促進學科知識的結(jié)構(gòu)化，將整個初中階段的相關(guān)知識融會貫通。

4.2 建立知識間聯(lián)系，在真實生活情境中促進學生深度學習 深度學習理論強調(diào)在知識理解的基礎(chǔ)上,學習者批判性地將新的問題與原有知識進行融合，并將已有的知識遷移到新情境中，尋找解決問題的策略［3］?？茖W探究是初中生物學學習的重要內(nèi)容，也是學習的重要方式。本節(jié)課的復習教學中,教師為學生提供運用概念解決的真實的生活問題，引導學生自主思考，尋求解決新問題的方案。在這一過程中，教師引導學生基于新情境建立與學科知識的聯(lián)系尤為重要,霉變甘蔗對小鼠胃粘膜損傷的影響是一個陌生的問題,自主設(shè)計實驗方案對于8年級的學生而言還是困難的,克服學生的畏難情緒,引導學生利用所學的知識解決問題，能建立知識間的聯(lián)系，是教學的重要環(huán)節(jié)。結(jié)合7年級下冊“探究酒精對水蚤的影響”活動，重溫科學探究的一般方法,建立2 個探究實驗的關(guān)聯(lián)，引導學生在分析“探究酒精對水蚤的影響”設(shè)計方案的基礎(chǔ)上,進行霉變甘蔗對小鼠胃粘膜損傷的影響的實驗方案設(shè)計。在這一過程中，教師特別強調(diào)，當遇到新的問題時，應該基于自己的整個知識架構(gòu)進行綜合的思考,捕捉過往學習經(jīng)歷中有利于解決新問題的學科知識與方法,進行類比或遷移。通過教學實踐，利用這一思維路徑進行引導，絕大多數(shù)的學生都能很好地將“探究酒精對水蚤的影響”設(shè)計方案遷移到“探究霉變甘蔗對小鼠胃粘膜損傷的影響”實驗設(shè)計中，教師取得了較好的教學效果，讓學生體驗到學以致用的樂趣。更重要的是，在這一過程中，滲透了對學習方法的指導，提升了學生的學習自信，對于落實生物學科核心素養(yǎng)目標達成，訓練科學解釋能力，體現(xiàn)科學教育價值均有重要意義。