论文部分内容阅读
摘要 随着主线情境的发展，引导学生用不同的形式来呈现预期的实验结果，提高图表绘制的准确性、完整性、规范性，从而培育和发展学生的科学思维。
关键词 实验结果 主线式情境教学 科学思维
中图分类号G633. 91 文献标志码B
主线式情境教学是教师通过对教学内容、教学目标的梳理，并结合学生实际情况，把情境设计为贯穿整节课的一条主线，设置一系列与主线情境有机结合的问题形成探究链，使情境在一層层展开的过程中，将教学一步步推进，学生的思维得以深度发展。下面以“实验结果的预测与表达”一节的教学设计为例，例析主线式情境教学的设计。
1 教学分析
本节教学内容是生物实验设计题中非常重要的一块内容。《普通高中生物学课程标准（2017年版）》要求“教师应培养学生通过文字描述、数字表格、示意图、曲线图等方式完成报告，组织交流探究的过程和结果，并进行适当的评价”。在近五年浙江生物选考中实验结果的表达都有涉及，而且呈现的形式由单一文字转向多用图表表示，对学生能力的要求越来越高。许多学生遇到这类试题感觉无所适从，不能根据题意准确完整地预测实验结果，无法以表格、坐标图等形式来准确表达实验结果，图表设计的要素（变量、观测指标等）呈现不正确、不规范或不完整。为此，本节课采用主线式情境教学，创设适宜的情境，运用学案、多媒体课件、希沃授课助手等多种教学工具，引导学生去感知问题、发现问题、解决问题、总结规律，并迁移运用至新的情境，从而培养学生图表绘制和图表信息转换的能力，逐步发展学生的科学思维。
2 教学目标
①通过分析实验目的、实验设计思路，确定变量，预期实验结果，提升科学思维能力。
②通过分析、处理实验数据，学会用表格、坐标图等呈现预期实验结果，能对一些简单的实验结果做出恰当的评价和修正，培养分析解决问题的能力，形成严谨规范的学习态度。
③通过构建一系列模型，以不同形式来呈现实验结果，提高归纳总结的能力和合作交流的能力。
3 教学过程
3.1 创境引思维
教师先展示网上的一则新闻资料：最近科学家研制出了一种治疗肿瘤的新药X，它能抑制细胞增殖，其作用机理是通过促进肿瘤细胞的染色体畸变，从而抑制细胞增殖。研究还发现这种治疗肿瘤的新药X浓度为0-3 mg/mL范围内，随着浓度的提高，抑制细胞增殖的效果越明显。
然后，创设情境：小王看到了这种治疗肿瘤的新药X后产生了极大的兴趣，认为这是一种商机，然后成立了兴趣小组进行实验。他们所设计的实验会出现怎样的结果呢？让我们根据所学知识来帮助他们预测相关的实验结果。
设计意图：教师创设情境，设问思考，激发学生兴趣，轻松地进入教学主题。
3.2 入境展思维
教师展示小王他们所设计的实验一：
实验材料：海拉细胞悬液、药物X制剂（生理盐水配制）、生理盐水、培养液、培养瓶等。实验思路：①将培养瓶平均分为2组，编号A、B。分别向两组培养瓶中加入等量的海拉细胞悬液和等量的培养液。②向B组中加入适量药物X，A组加入等量的生理盐水，在相同且适宜的条件下培养一段时间后，分别用血细胞计数板在显微镜下计数各组细胞数。③统计并分析所得数据。
教师引导学生根据实验思路，用文字的形式预测相关的实验结果。学生思考讨论并回答。教师对学生的错误答案进行评价分析，使学生知道实验结果、实验现象和实验结论的区别，明确在预测实验结果时需要注意实验的类型，探究性实验和验证性实验的结果在表述时是有区别的，千万不能张冠李戴。
教师继续创设情境：小王他们觉得刚才所设计的实验只有实验后的一个结果，不知道细胞在实验过程中的数量变化情况，于是又设计了如下实验二。
实验材料：海拉细胞悬液、药物X制剂（生理盐水配制）、生理盐水、培养液、培养瓶等。实验思路：①将培养瓶平均分为2组，编号A、B。分别向两组培养瓶中加入等量的海拉细胞悬液和等量的培养液。②向B组中加入适量药物X，A组加入等量的生理盐水，在相同且适宜的条件下培养，每隔一段时间用血细胞计数板在显微镜下计数各组细胞数，③统计并分析所得数据。
教师提出问题：要预测实验过程中海拉细胞数量的变化情况，用什么形式预测实验结果最合适？那么，又该如何表示实验结果？引导学生用坐标曲线图的形式预测实验结果。接着，学生思考讨论，绘出单曲线图。教师挑选学生代表上台展示所绘的曲线图，并对该图进行评价交流，对存在的问题进行分析，总结得出绘制单曲线图需注意的问题。
教师继续深入：小王他们觉得刚才所设计的实验只能证明药物X能抑制肿瘤细胞增殖，并不知道它的作用机理是通过促进肿瘤细胞的染色体畸变从而抑制细胞增殖，于是又设计了如下实验三。
为验证该药物的作用机理是通过促进肿瘤细胞的染色体畸变从而抑制细胞增殖，设计了这样的实验。实验材料：海拉细胞悬液、药物X制剂（生理盐水配制）、培养液、培养瓶等。实验思路：①将培养瓶平均分为2组，编号A、B。分别向两组培养瓶中加入等量的海拉细胞悬液和等量的培养液。②向B组中加入适量药物X，A组加入等量的生理盐水，在相同且适宜的条件下培养。每隔一段时间用血细胞计数板在显微镜下计数各组细胞数，并另取一部分细胞制作临时装片，观察细胞染色体畸变情况。③记录数据，并计算染色体畸变率，统计并分析数据。
教师提出问题：实验二与实验三在变量上有什么区别？如果还是用曲线图表示，又该如何表示实验结果呢？引导学生用双纵坐标多曲线图的形式预测实验结果。然后让学生思考讨论，绘出多曲线图。学生代表上台展示所绘的曲线图，并对该图进行评价交流，对存在的问题进行分析，总结得出如何准确绘制多曲线图。
教师展示实验四：为验证新药X浓度在0-3mg/mL范围内，随着浓度的提高，抑制细胞增殖的效果越来越明显，设计了如下实验。实验材料：已知浓度的海拉细胞悬液、3 mg/mL的药物X制剂（生理盐水配制）、生理盐水、培养液、培养瓶等。实验思路：①配制浓度为1 mg/mL、2 mg/mL的药物X;②将培养瓶平均分成4组，加入等量的海拉细胞悬液和等量的培养液，编号1、2、3、4。1组培养瓶中加入适量的生理盐水，2-4组培养瓶中分别加入等量1 mg/mL、2mg/mL、3 mg/mL的药物X。③在相同且适宜条件下培养一段时间后，分别从培养瓶中吸取适量的海拉细胞悬液，用血细胞计数板在显微镜下计数各组细胞数。④统计并分析所得数据。 教师指出：一般来说，当需要描述因变量随自变量变化而变化的趋势时，常采用曲线图来呈现。当需要描述因变量随自变量变化而变化的结果时一般用什么形式预测实验结果？如果实验时需预测4种浓度下的细胞数量情况一般用什么图表形式呈现实验结果比较合适？又该如何绘制呢？然后，学生分小组思考讨论。不同小组出现了不同的表达方式，有些小组选用柱状图表示，有些小组选用表格表示。教师挑选部分典型图形让学生评价交流所绘图形，引导学生比较得出柱状图和表格的优缺点，最后总结如何规范准确地绘制柱状图和表格。
设计意图：在一定的情境下通过对实验结果的不同表达形式的展示、分析与交流，提升学生综合分析、解决问题的能力，聚焦学生科学思维逻辑性、严密性和深刻性的培养。
3.3 转境拓思维
教师指出学生在帮助小王他们的同时也锻炼了如何准确预测和表达实验结果的能力，而这种能力正是选考中需要考查的能力之一。展示近五年浙江选考生物实验设计题涉及到知识点分布和答题要求，让学生明确选考中实验结果准确表达的重要性;同时，引出2020年1月的选考题，让学生思考讨论并预测实验结果。然后，再针对学生所出现的问题，不断地讨论、修正。最后，教师归纳总结，让学生特别注意对一些实验题中关键信息、补充信息的把握和运用。
设计意图：教师鼓励学生运用所学知识来解决新问题，提升学生的思维迁移和应用能力，激发学生学以致用的意识。
3.4 出境升思维
教师把学生分成三个小组，引导他们根据刚才所得经验来构建曲线图模型、柱状图模型和表格模型。然后，教师用手机拍摄模型图，并在投影屏上投屏，由学生讨论后修改完善模型。最后，学生归纳总结实验结果表达的4种形式，分析曲线图、柱状图和表格之间的异同点以及在绘制时需要注意的几个问题。
设计意图：通过模型的建构与展示，教会学生运用模型与建模的方法去寻找规律，培养合作精神和养成科学严谨的习惯，锻炼学生绘制图表的能力和图表信息的转换能力，从而促进学生思维的深度发展。
4 教学反思
本节课以情境主线作为学生探究学习的线索，通过情境呈现问题，引导学生用不同的形式来呈现预期的实验结果，旨在培养学生的生物学学科核心素养，尤其是学生的科学思维。教师以学生为主体，結合所教内容，选择合适的情境切人，将情境主线与知识主线有机融合在一起，激发了学生思维的火花，师生互动质疑，生生互助互学，大大提高了课堂教学效率，使学生在图表绘制的准确性、完整性、规范性等方面均得到了提升。为了知识结构的完整性，本节课的教学设计为一课时，虽然设计时留出了较多的思考讨论时间，但从实际教学情况来看，学生自由表达和合作交流的时间还是不够多，因此在后期教学中要不断改进。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版）[s].北京：人民教育出版社，2018.
[2]浙江省基础教育课程改革专业指导委员会，浙江省普通高中学科指导意见[M]杭州：浙江教育出版社，2014.
[3]李吉林.谈情境教育的课堂操作要义[J].教育研究，2002，（3）：68-73.
关键词 实验结果 主线式情境教学 科学思维
中图分类号G633. 91 文献标志码B
主线式情境教学是教师通过对教学内容、教学目标的梳理，并结合学生实际情况，把情境设计为贯穿整节课的一条主线，设置一系列与主线情境有机结合的问题形成探究链，使情境在一層层展开的过程中，将教学一步步推进，学生的思维得以深度发展。下面以“实验结果的预测与表达”一节的教学设计为例，例析主线式情境教学的设计。
1 教学分析
本节教学内容是生物实验设计题中非常重要的一块内容。《普通高中生物学课程标准（2017年版）》要求“教师应培养学生通过文字描述、数字表格、示意图、曲线图等方式完成报告，组织交流探究的过程和结果，并进行适当的评价”。在近五年浙江生物选考中实验结果的表达都有涉及，而且呈现的形式由单一文字转向多用图表表示，对学生能力的要求越来越高。许多学生遇到这类试题感觉无所适从，不能根据题意准确完整地预测实验结果，无法以表格、坐标图等形式来准确表达实验结果，图表设计的要素（变量、观测指标等）呈现不正确、不规范或不完整。为此，本节课采用主线式情境教学，创设适宜的情境，运用学案、多媒体课件、希沃授课助手等多种教学工具，引导学生去感知问题、发现问题、解决问题、总结规律，并迁移运用至新的情境，从而培养学生图表绘制和图表信息转换的能力，逐步发展学生的科学思维。
2 教学目标
①通过分析实验目的、实验设计思路，确定变量，预期实验结果，提升科学思维能力。
②通过分析、处理实验数据，学会用表格、坐标图等呈现预期实验结果，能对一些简单的实验结果做出恰当的评价和修正，培养分析解决问题的能力，形成严谨规范的学习态度。
③通过构建一系列模型，以不同形式来呈现实验结果，提高归纳总结的能力和合作交流的能力。
3 教学过程
3.1 创境引思维
教师先展示网上的一则新闻资料：最近科学家研制出了一种治疗肿瘤的新药X，它能抑制细胞增殖，其作用机理是通过促进肿瘤细胞的染色体畸变，从而抑制细胞增殖。研究还发现这种治疗肿瘤的新药X浓度为0-3 mg/mL范围内，随着浓度的提高，抑制细胞增殖的效果越明显。
然后，创设情境：小王看到了这种治疗肿瘤的新药X后产生了极大的兴趣，认为这是一种商机，然后成立了兴趣小组进行实验。他们所设计的实验会出现怎样的结果呢？让我们根据所学知识来帮助他们预测相关的实验结果。
设计意图：教师创设情境，设问思考，激发学生兴趣，轻松地进入教学主题。
3.2 入境展思维
教师展示小王他们所设计的实验一：
实验材料：海拉细胞悬液、药物X制剂（生理盐水配制）、生理盐水、培养液、培养瓶等。实验思路：①将培养瓶平均分为2组，编号A、B。分别向两组培养瓶中加入等量的海拉细胞悬液和等量的培养液。②向B组中加入适量药物X，A组加入等量的生理盐水，在相同且适宜的条件下培养一段时间后，分别用血细胞计数板在显微镜下计数各组细胞数。③统计并分析所得数据。
教师引导学生根据实验思路，用文字的形式预测相关的实验结果。学生思考讨论并回答。教师对学生的错误答案进行评价分析，使学生知道实验结果、实验现象和实验结论的区别，明确在预测实验结果时需要注意实验的类型，探究性实验和验证性实验的结果在表述时是有区别的，千万不能张冠李戴。
教师继续创设情境：小王他们觉得刚才所设计的实验只有实验后的一个结果，不知道细胞在实验过程中的数量变化情况，于是又设计了如下实验二。
实验材料：海拉细胞悬液、药物X制剂（生理盐水配制）、生理盐水、培养液、培养瓶等。实验思路：①将培养瓶平均分为2组，编号A、B。分别向两组培养瓶中加入等量的海拉细胞悬液和等量的培养液。②向B组中加入适量药物X，A组加入等量的生理盐水，在相同且适宜的条件下培养，每隔一段时间用血细胞计数板在显微镜下计数各组细胞数，③统计并分析所得数据。
教师提出问题：要预测实验过程中海拉细胞数量的变化情况，用什么形式预测实验结果最合适？那么，又该如何表示实验结果？引导学生用坐标曲线图的形式预测实验结果。接着，学生思考讨论，绘出单曲线图。教师挑选学生代表上台展示所绘的曲线图，并对该图进行评价交流，对存在的问题进行分析，总结得出绘制单曲线图需注意的问题。
教师继续深入：小王他们觉得刚才所设计的实验只能证明药物X能抑制肿瘤细胞增殖，并不知道它的作用机理是通过促进肿瘤细胞的染色体畸变从而抑制细胞增殖，于是又设计了如下实验三。
为验证该药物的作用机理是通过促进肿瘤细胞的染色体畸变从而抑制细胞增殖，设计了这样的实验。实验材料：海拉细胞悬液、药物X制剂（生理盐水配制）、培养液、培养瓶等。实验思路：①将培养瓶平均分为2组，编号A、B。分别向两组培养瓶中加入等量的海拉细胞悬液和等量的培养液。②向B组中加入适量药物X，A组加入等量的生理盐水，在相同且适宜的条件下培养。每隔一段时间用血细胞计数板在显微镜下计数各组细胞数，并另取一部分细胞制作临时装片，观察细胞染色体畸变情况。③记录数据，并计算染色体畸变率，统计并分析数据。
教师提出问题：实验二与实验三在变量上有什么区别？如果还是用曲线图表示，又该如何表示实验结果呢？引导学生用双纵坐标多曲线图的形式预测实验结果。然后让学生思考讨论，绘出多曲线图。学生代表上台展示所绘的曲线图，并对该图进行评价交流，对存在的问题进行分析，总结得出如何准确绘制多曲线图。
教师展示实验四：为验证新药X浓度在0-3mg/mL范围内，随着浓度的提高，抑制细胞增殖的效果越来越明显，设计了如下实验。实验材料：已知浓度的海拉细胞悬液、3 mg/mL的药物X制剂（生理盐水配制）、生理盐水、培养液、培养瓶等。实验思路：①配制浓度为1 mg/mL、2 mg/mL的药物X;②将培养瓶平均分成4组，加入等量的海拉细胞悬液和等量的培养液，编号1、2、3、4。1组培养瓶中加入适量的生理盐水，2-4组培养瓶中分别加入等量1 mg/mL、2mg/mL、3 mg/mL的药物X。③在相同且适宜条件下培养一段时间后，分别从培养瓶中吸取适量的海拉细胞悬液，用血细胞计数板在显微镜下计数各组细胞数。④统计并分析所得数据。 教师指出：一般来说，当需要描述因变量随自变量变化而变化的趋势时，常采用曲线图来呈现。当需要描述因变量随自变量变化而变化的结果时一般用什么形式预测实验结果？如果实验时需预测4种浓度下的细胞数量情况一般用什么图表形式呈现实验结果比较合适？又该如何绘制呢？然后，学生分小组思考讨论。不同小组出现了不同的表达方式，有些小组选用柱状图表示，有些小组选用表格表示。教师挑选部分典型图形让学生评价交流所绘图形，引导学生比较得出柱状图和表格的优缺点，最后总结如何规范准确地绘制柱状图和表格。
设计意图：在一定的情境下通过对实验结果的不同表达形式的展示、分析与交流，提升学生综合分析、解决问题的能力，聚焦学生科学思维逻辑性、严密性和深刻性的培养。
3.3 转境拓思维
教师指出学生在帮助小王他们的同时也锻炼了如何准确预测和表达实验结果的能力，而这种能力正是选考中需要考查的能力之一。展示近五年浙江选考生物实验设计题涉及到知识点分布和答题要求，让学生明确选考中实验结果准确表达的重要性;同时，引出2020年1月的选考题，让学生思考讨论并预测实验结果。然后，再针对学生所出现的问题，不断地讨论、修正。最后，教师归纳总结，让学生特别注意对一些实验题中关键信息、补充信息的把握和运用。
设计意图：教师鼓励学生运用所学知识来解决新问题，提升学生的思维迁移和应用能力，激发学生学以致用的意识。
3.4 出境升思维
教师把学生分成三个小组，引导他们根据刚才所得经验来构建曲线图模型、柱状图模型和表格模型。然后，教师用手机拍摄模型图，并在投影屏上投屏，由学生讨论后修改完善模型。最后，学生归纳总结实验结果表达的4种形式，分析曲线图、柱状图和表格之间的异同点以及在绘制时需要注意的几个问题。
设计意图：通过模型的建构与展示，教会学生运用模型与建模的方法去寻找规律，培养合作精神和养成科学严谨的习惯，锻炼学生绘制图表的能力和图表信息的转换能力，从而促进学生思维的深度发展。
4 教学反思
本节课以情境主线作为学生探究学习的线索，通过情境呈现问题，引导学生用不同的形式来呈现预期的实验结果，旨在培养学生的生物学学科核心素养，尤其是学生的科学思维。教师以学生为主体，結合所教内容，选择合适的情境切人，将情境主线与知识主线有机融合在一起，激发了学生思维的火花，师生互动质疑，生生互助互学，大大提高了课堂教学效率，使学生在图表绘制的准确性、完整性、规范性等方面均得到了提升。为了知识结构的完整性，本节课的教学设计为一课时，虽然设计时留出了较多的思考讨论时间，但从实际教学情况来看，学生自由表达和合作交流的时间还是不够多，因此在后期教学中要不断改进。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版）[s].北京：人民教育出版社，2018.
[2]浙江省基础教育课程改革专业指导委员会，浙江省普通高中学科指导意见[M]杭州：浙江教育出版社，2014.
[3]李吉林.谈情境教育的课堂操作要义[J].教育研究，2002，（3）：68-73.