裘圓圓

摘要 隨著主線情境的發(fā)展，引導(dǎo)學(xué)生用不同的形式來呈現(xiàn)預(yù)期的實驗結(jié)果，提高圖表繪制的準(zhǔn)確性、完整性、規(guī)范性，從而培育和發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。

關(guān)鍵詞 實驗結(jié)果 主線式情境教學(xué) 科學(xué)思維

中圖分類號G633. 91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

主線式情境教學(xué)是教師通過對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)的梳理，并結(jié)合學(xué)生實際情況，把情境設(shè)計為貫穿整節(jié)課的一條主線，設(shè)置一系列與主線情境有機(jī)結(jié)合的問題形成探究鏈，使情境在一層層展開的過程中，將教學(xué)一步步推進(jìn)，學(xué)生的思維得以深度發(fā)展。下面以“實驗結(jié)果的預(yù)測與表達(dá)”一節(jié)的教學(xué)設(shè)計為例，例析主線式情境教學(xué)的設(shè)計。

1 教學(xué)分析

本節(jié)教學(xué)內(nèi)容是生物實驗設(shè)計題中非常重要的一塊內(nèi)容。《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》要求“教師應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生通過文字描述、數(shù)字表格、示意圖、曲線圖等方式完成報告，組織交流探究的過程和結(jié)果，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑u價”。在近五年浙江生物選考中實驗結(jié)果的表達(dá)都有涉及，而且呈現(xiàn)的形式由單一文字轉(zhuǎn)向多用圖表表示，對學(xué)生能力的要求越來越高。許多學(xué)生遇到這類試題感覺無所適從，不能根據(jù)題意準(zhǔn)確完整地預(yù)測實驗結(jié)果，無法以表格、坐標(biāo)圖等形式來準(zhǔn)確表達(dá)實驗結(jié)果，圖表設(shè)計的要素（變量、觀測指標(biāo)等）呈現(xiàn)不正確、不規(guī)范或不完整。為此，本節(jié)課采用主線式情境教學(xué)，創(chuàng)設(shè)適宜的情境，運(yùn)用學(xué)案、多媒體課件、希沃授課助手等多種教學(xué)工具，引導(dǎo)學(xué)生去感知問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、總結(jié)規(guī)律，并遷移運(yùn)用至新的情境，從而培養(yǎng)學(xué)生圖表繪制和圖表信息轉(zhuǎn)換的能力，逐步發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。

2 教學(xué)目標(biāo)

①通過分析實驗?zāi)康?、實驗設(shè)計思路，確定變量，預(yù)期實驗結(jié)果，提升科學(xué)思維能力。

②通過分析、處理實驗數(shù)據(jù)，學(xué)會用表格、坐標(biāo)圖等呈現(xiàn)預(yù)期實驗結(jié)果，能對一些簡單的實驗結(jié)果做出恰當(dāng)?shù)脑u價和修正，培養(yǎng)分析解決問題的能力，形成嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范的學(xué)習(xí)態(tài)度。

③通過構(gòu)建一系列模型，以不同形式來呈現(xiàn)實驗結(jié)果，提高歸納總結(jié)的能力和合作交流的能力。

3 教學(xué)過程

3.1 創(chuàng)境引思維

教師先展示網(wǎng)上的一則新聞資料：最近科學(xué)家研制出了一種治療腫瘤的新藥X，它能抑制細(xì)胞增殖，其作用機(jī)理是通過促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的染色體畸變，從而抑制細(xì)胞增殖。研究還發(fā)現(xiàn)這種治療腫瘤的新藥X濃度為0-3 mg/mL范圍內(nèi)，隨著濃度的提高，抑制細(xì)胞增殖的效果越明顯。

然后，創(chuàng)設(shè)情境：小王看到了這種治療腫瘤的新藥X后產(chǎn)生了極大的興趣，認(rèn)為這是一種商機(jī)，然后成立了興趣小組進(jìn)行實驗。他們所設(shè)計的實驗會出現(xiàn)怎樣的結(jié)果呢？讓我們根據(jù)所學(xué)知識來幫助他們預(yù)測相關(guān)的實驗結(jié)果。

設(shè)計意圖：教師創(chuàng)設(shè)情境，設(shè)問思考，激發(fā)學(xué)生興趣，輕松地進(jìn)入教學(xué)主題。

3.2 入境展思維

教師展示小王他們所設(shè)計的實驗一：

實驗材料：海拉細(xì)胞懸液、藥物X制劑（生理鹽水配制）、生理鹽水、培養(yǎng)液、培養(yǎng)瓶等。實驗思路：①將培養(yǎng)瓶平均分為2組，編號A、B。分別向兩組培養(yǎng)瓶中加入等量的海拉細(xì)胞懸液和等量的培養(yǎng)液。②向B組中加入適量藥物X，A組加入等量的生理鹽水，在相同且適宜的條件下培養(yǎng)一段時間后，分別用血細(xì)胞計數(shù)板在顯微鏡下計數(shù)各組細(xì)胞數(shù)。③統(tǒng)計并分析所得數(shù)據(jù)。

教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實驗思路，用文字的形式預(yù)測相關(guān)的實驗結(jié)果。學(xué)生思考討論并回答。教師對學(xué)生的錯誤答案進(jìn)行評價分析，使學(xué)生知道實驗結(jié)果、實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)論的區(qū)別，明確在預(yù)測實驗結(jié)果時需要注意實驗的類型，探究性實驗和驗證性實驗的結(jié)果在表述時是有區(qū)別的，千萬不能張冠李戴。

教師繼續(xù)創(chuàng)設(shè)情境：小王他們覺得剛才所設(shè)計的實驗只有實驗后的一個結(jié)果，不知道細(xì)胞在實驗過程中的數(shù)量變化情況，于是又設(shè)計了如下實驗二。

實驗材料：海拉細(xì)胞懸液、藥物X制劑（生理鹽水配制）、生理鹽水、培養(yǎng)液、培養(yǎng)瓶等。實驗思路：①將培養(yǎng)瓶平均分為2組，編號A、B。分別向兩組培養(yǎng)瓶中加入等量的海拉細(xì)胞懸液和等量的培養(yǎng)液。②向B組中加入適量藥物X，A組加入等量的生理鹽水，在相同且適宜的條件下培養(yǎng)，每隔一段時間用血細(xì)胞計數(shù)板在顯微鏡下計數(shù)各組細(xì)胞數(shù)，③統(tǒng)計并分析所得數(shù)據(jù)。

教師提出問題：要預(yù)測實驗過程中海拉細(xì)胞數(shù)量的變化情況，用什么形式預(yù)測實驗結(jié)果最合適？那么，又該如何表示實驗結(jié)果？引導(dǎo)學(xué)生用坐標(biāo)曲線圖的形式預(yù)測實驗結(jié)果。接著，學(xué)生思考討論，繪出單曲線圖。教師挑選學(xué)生代表上臺展示所繪的曲線圖，并對該圖進(jìn)行評價交流，對存在的問題進(jìn)行分析，總結(jié)得出繪制單曲線圖需注意的問題。

教師繼續(xù)深入：小王他們覺得剛才所設(shè)計的實驗只能證明藥物X能抑制腫瘤細(xì)胞增殖，并不知道它的作用機(jī)理是通過促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的染色體畸變從而抑制細(xì)胞增殖，于是又設(shè)計了如下實驗三。

為驗證該藥物的作用機(jī)理是通過促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的染色體畸變從而抑制細(xì)胞增殖，設(shè)計了這樣的實驗。實驗材料：海拉細(xì)胞懸液、藥物X制劑（生理鹽水配制）、培養(yǎng)液、培養(yǎng)瓶等。實驗思路：①將培養(yǎng)瓶平均分為2組，編號A、B。分別向兩組培養(yǎng)瓶中加入等量的海拉細(xì)胞懸液和等量的培養(yǎng)液。②向B組中加入適量藥物X，A組加入等量的生理鹽水，在相同且適宜的條件下培養(yǎng)。每隔一段時間用血細(xì)胞計數(shù)板在顯微鏡下計數(shù)各組細(xì)胞數(shù)，并另取一部分細(xì)胞制作臨時裝片，觀察細(xì)胞染色體畸變情況。③記錄數(shù)據(jù)，并計算染色體畸變率，統(tǒng)計并分析數(shù)據(jù)。

教師提出問題：實驗二與實驗三在變量上有什么區(qū)別？如果還是用曲線圖表示，又該如何表示實驗結(jié)果呢？引導(dǎo)學(xué)生用雙縱坐標(biāo)多曲線圖的形式預(yù)測實驗結(jié)果。然后讓學(xué)生思考討論，繪出多曲線圖。學(xué)生代表上臺展示所繪的曲線圖，并對該圖進(jìn)行評價交流，對存在的問題進(jìn)行分析，總結(jié)得出如何準(zhǔn)確繪制多曲線圖。

教師展示實驗四：為驗證新藥X濃度在0-3mg/mL范圍內(nèi)，隨著濃度的提高，抑制細(xì)胞增殖的效果越來越明顯，設(shè)計了如下實驗。實驗材料：已知濃度的海拉細(xì)胞懸液、3 mg/mL的藥物X制劑（生理鹽水配制）、生理鹽水、培養(yǎng)液、培養(yǎng)瓶等。實驗思路：①配制濃度為1 mg/mL、2 mg/mL的藥物X;②將培養(yǎng)瓶平均分成4組，加入等量的海拉細(xì)胞懸液和等量的培養(yǎng)液，編號1、2、3、4。1組培養(yǎng)瓶中加入適量的生理鹽水，2-4組培養(yǎng)瓶中分別加入等量1 mg/mL、2mg/mL、3 mg/mL的藥物X。③在相同且適宜條件下培養(yǎng)一段時間后，分別從培養(yǎng)瓶中吸取適量的海拉細(xì)胞懸液，用血細(xì)胞計數(shù)板在顯微鏡下計數(shù)各組細(xì)胞數(shù)。④統(tǒng)計并分析所得數(shù)據(jù)。

教師指出：一般來說，當(dāng)需要描述因變量隨自變量變化而變化的趨勢時，常采用曲線圖來呈現(xiàn)。當(dāng)需要描述因變量隨自變量變化而變化的結(jié)果時一般用什么形式預(yù)測實驗結(jié)果？如果實驗時需預(yù)測4種濃度下的細(xì)胞數(shù)量情況一般用什么圖表形式呈現(xiàn)實驗結(jié)果比較合適？又該如何繪制呢？然后，學(xué)生分小組思考討論。不同小組出現(xiàn)了不同的表達(dá)方式，有些小組選用柱狀圖表示，有些小組選用表格表示。教師挑選部分典型圖形讓學(xué)生評價交流所繪圖形，引導(dǎo)學(xué)生比較得出柱狀圖和表格的優(yōu)缺點，最后總結(jié)如何規(guī)范準(zhǔn)確地繪制柱狀圖和表格。

設(shè)計意圖：在一定的情境下通過對實驗結(jié)果的不同表達(dá)形式的展示、分析與交流，提升學(xué)生綜合分析、解決問題的能力，聚焦學(xué)生科學(xué)思維邏輯性、嚴(yán)密性和深刻性的培養(yǎng)。

3.3 轉(zhuǎn)境拓思維

教師指出學(xué)生在幫助小王他們的同時也鍛煉了如何準(zhǔn)確預(yù)測和表達(dá)實驗結(jié)果的能力，而這種能力正是選考中需要考查的能力之一。展示近五年浙江選考生物實驗設(shè)計題涉及到知識點分布和答題要求，讓學(xué)生明確選考中實驗結(jié)果準(zhǔn)確表達(dá)的重要性;同時，引出2020年1月的選考題，讓學(xué)生思考討論并預(yù)測實驗結(jié)果。然后，再針對學(xué)生所出現(xiàn)的問題，不斷地討論、修正。最后，教師歸納總結(jié)，讓學(xué)生特別注意對一些實驗題中關(guān)鍵信息、補(bǔ)充信息的把握和運(yùn)用。

設(shè)計意圖：教師鼓勵學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識來解決新問題，提升學(xué)生的思維遷移和應(yīng)用能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)以致用的意識。

3.4 出境升思維

教師把學(xué)生分成三個小組，引導(dǎo)他們根據(jù)剛才所得經(jīng)驗來構(gòu)建曲線圖模型、柱狀圖模型和表格模型。然后，教師用手機(jī)拍攝模型圖，并在投影屏上投屏，由學(xué)生討論后修改完善模型。最后，學(xué)生歸納總結(jié)實驗結(jié)果表達(dá)的4種形式，分析曲線圖、柱狀圖和表格之間的異同點以及在繪制時需要注意的幾個問題。

設(shè)計意圖：通過模型的建構(gòu)與展示，教會學(xué)生運(yùn)用模型與建模的方法去尋找規(guī)律，培養(yǎng)合作精神和養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牧?xí)慣，鍛煉學(xué)生繪制圖表的能力和圖表信息的轉(zhuǎn)換能力，從而促進(jìn)學(xué)生思維的深度發(fā)展。

4 教學(xué)反思

本節(jié)課以情境主線作為學(xué)生探究學(xué)習(xí)的線索，通過情境呈現(xiàn)問題，引導(dǎo)學(xué)生用不同的形式來呈現(xiàn)預(yù)期的實驗結(jié)果，旨在培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，尤其是學(xué)生的科學(xué)思維。教師以學(xué)生為主體，結(jié)合所教內(nèi)容，選擇合適的情境切人，將情境主線與知識主線有機(jī)融合在一起，激發(fā)了學(xué)生思維的火花，師生互動質(zhì)疑，生生互助互學(xué)，大大提高了課堂教學(xué)效率，使學(xué)生在圖表繪制的準(zhǔn)確性、完整性、規(guī)范性等方面均得到了提升。為了知識結(jié)構(gòu)的完整性，本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計為一課時，雖然設(shè)計時留出了較多的思考討論時間，但從實際教學(xué)情況來看，學(xué)生自由表達(dá)和合作交流的時間還是不夠多，因此在后期教學(xué)中要不斷改進(jìn)。

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