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)計理念

本節(jié)課的設(shè)計理念為：引導(dǎo)學(xué)生通過探究性實驗自主構(gòu)建本節(jié)重要概念，即細菌、真菌分解有機物，并在此概念基礎(chǔ)上通過推理分析進一步抽象出平衡與穩(wěn)態(tài)的學(xué)科思想。

本節(jié)課對學(xué)生學(xué)科能力的培養(yǎng)主要體現(xiàn)在以下幾個方面：學(xué)生通過探究學(xué)習(xí)形成平衡與穩(wěn)態(tài)的學(xué)科思想；針對“樹葉腐爛”這種特定的生物學(xué)現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生進行觀察、提問、設(shè)計方案、實施方案，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)認識，并向他人宣傳合理使用抗生素知識的情感態(tài)度價值觀。

2 教學(xué)設(shè)計與實施

2.1 立足概念教學(xué)，指導(dǎo)教學(xué)設(shè)計 腐爛是生活中常見的現(xiàn)象，其本質(zhì)是由細菌和真菌對有機物的分解作用所致，以“人”為本進行衡量，這是細菌、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)得以正常進行，從這個意義上講，細菌和真菌分解有機物維持了生態(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，細菌作為“外來戶”通過長期與人類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)進行聯(lián)系與比較，通過生態(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，幫助學(xué)生理解細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，并通過探究性學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的理性思維品質(zhì)與實驗探究能力。

2.2 從興趣出發(fā)學(xué)生自主探究，構(gòu)建概念

2.2.1 好奇心是獲得知識的源動力 好奇心是獲得知識的源動力，初二學(xué)生對于生活中的生物學(xué)現(xiàn)象充滿了好奇心并樂于動手實踐探究。學(xué)生在動手探究實踐中，既通過探究構(gòu)建了概念，又提升了思維品質(zhì)和解決問題的能力。

在課前，教師提出問題：什么原因?qū)е碌袈湓诘厣系穆淙~發(fā)生了腐敗？對此感興趣的學(xué)生自發(fā)建立興趣小組進行探究。根據(jù)已有知識，學(xué)生提出可能是土壤中的細菌和真菌導(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)生提出需要驗證土壤中是否有細菌和真菌。利用關(guān)于微生物培養(yǎng)的知識，學(xué)生將實驗用品進行高溫滅菌，然后在超凈臺中將土壤浸出液（無菌水溶解）涂布在細菌培養(yǎng)基上，然后放入恒溫培養(yǎng)箱進行培養(yǎng)。24 h后，取出培養(yǎng)皿觀察到細菌菌落、真菌菌落。實驗證實土壤中確實存在細菌和真菌。

圖1 細菌培養(yǎng)基上長出細菌菌落

圖2 真菌培養(yǎng)基上長出真菌菌落

在實驗中，學(xué)生體會了無菌操作對于微生物實驗的重要意義，也得到了微生物實驗操作的初步訓(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行觀察，并且設(shè)置無菌水滴加在同一片落葉另一半作為對照組。經(jīng)過實踐檢驗，發(fā)現(xiàn)腐爛的過程非常緩慢，現(xiàn)象非常不明顯。于是，學(xué)生進行了分析推理，對研究問題進行了轉(zhuǎn)化，分解作用本質(zhì)是分解落葉中的有機物。利用生活中常見的有機物淀粉，并且利用其可被碘液檢測的可檢測性，通過驗證土壤浸出液是否可以分解淀粉，間接驗證其是否可以分解落葉。學(xué)生進行了多次預(yù)實驗，摸清了可以獲得明顯實驗現(xiàn)象的土壤浸出液和淀粉溶液的最佳濃度。

在這個過程中，學(xué)生體會了“可檢測性”對于科學(xué)探究實驗的重要意義，親歷了探究性學(xué)習(xí)的過程，體驗了探究的理性思維方法，提升了思維品質(zhì)和實踐能力。

2.2.2 課堂探究，體驗科學(xué)探究的嚴謹之美 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”的問題提給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生開展實驗設(shè)計，同時注意引導(dǎo)對于“控制變量”實驗思想的理解。在學(xué)生說出實驗方案后，筆者設(shè)計了一個評價實驗方案的環(huán)節(jié)，即給學(xué)生提供如下3種備選方案，請學(xué)生說出選擇哪種實驗方案并說明原因，從而引導(dǎo)學(xué)生深入理解變量控制，體驗嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度對于獲得可信實驗結(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）進行操作，完成實驗。

方案2：將甲、乙試管放在無菌超凈臺中進行操作，完成實驗。

方案3：實驗前將所有儀器進行高溫滅菌處理，然后在無菌超凈臺中進行，完成實驗。

尊重事實、嚴謹客觀是科研工作者必備的素養(yǎng)。通過這個環(huán)節(jié)筆者滲透了科學(xué)研究需要嚴謹?shù)膽B(tài)度，試圖通過這個環(huán)節(jié)幫助學(xué)生體驗科學(xué)探究的嚴謹之美。

在完成實驗設(shè)計后，學(xué)生進行實驗操作，得到如下實驗現(xiàn)象：

試管A:6 mL無菌蒸餾水+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無菌蒸餾水+5 mL 1%淀粉溶液，滴加5滴碘液，呈藍紫色。

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。

通過觀察實驗現(xiàn)象，顯色后實驗組分別與顯色后對照組、顯色前的實驗組比較，學(xué)生分析得出結(jié)論，即土壤中的細菌和真菌可以分解有機物，從而間接得出結(jié)論：土壤中的細菌、真菌分解了落葉。

通過探究實驗，由嚴謹?shù)膶嶒炘O(shè)計到直觀的實驗現(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，體驗了科學(xué)探究的一般方法和思維過程，收獲了理性思維品質(zhì)的提升。

2.3 溫故知新，融會貫通，體會知識的系統(tǒng)性 學(xué)生通過學(xué)習(xí)7年級上 “生物與環(huán)境組成生態(tài)系統(tǒng)”部分，習(xí)得了2類是生態(tài)系統(tǒng)的分解者及生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過程。但關(guān)于分解作用的本質(zhì)并沒有闡釋。通過上述探究實驗，學(xué)生獲得了對分解作用的本質(zhì)理解，深化了知識結(jié)構(gòu)，體會了知識的系統(tǒng)性。

在此基礎(chǔ)上，教師通過提出假設(shè)：如果生態(tài)系統(tǒng)中沒有細菌和真菌會有什么情況發(fā)生？引導(dǎo)學(xué)生進行假設(shè)演繹，推理分析出沒有分解者的極端情況，得出細菌、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)生通過溫習(xí)“故識”預(yù)熱思維，通過推理分析過程，構(gòu)建“新知”，達到知識的融會貫通。

2.4 鏈接生活，應(yīng)用概念，用生物學(xué)知識指導(dǎo)健康生活 在學(xué)生了解腸道菌群與人類共生生活后，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識，從而引導(dǎo)學(xué)生形成合理使用抗生素的意識，并形成將科學(xué)的知識傳遞給家人的社會責(zé)任，用生物學(xué)知識指導(dǎo)健康生活。

2.5 前后呼應(yīng)，總結(jié)升華，體會學(xué)科思想的哲學(xué)意味 在課程最后，教師提出總結(jié)性問題：應(yīng)該如何看待細菌和真菌與動、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“生物圈是一個統(tǒng)一的整體”角度，理解每種生物存在的合理性，認同保護生物多樣性的具有重要意義。

同時，呼應(yīng)課程開始提出的問題，將腐爛現(xiàn)象放大到生物圈的尺度，以“自然”為本進行衡量，而非以“人”為本進行衡量，正是細菌、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)計途徑

3.1 依據(jù)課程標準和具體內(nèi)容，構(gòu)建概念體系結(jié)合課程標準及本節(jié)具體內(nèi)容構(gòu)建概念體系，詳見下頁表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)計教學(xué)環(huán)節(jié)流程，詳見圖3。

在梳理清楚概念體系后，圍繞教學(xué)目標選取教學(xué)資源，并充分考慮學(xué)生的思維發(fā)展特點，使教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的認知結(jié)構(gòu)有機地結(jié)合，實現(xiàn)課程內(nèi)容和學(xué)習(xí)過程的統(tǒng)一。

圖3 “細菌和真菌在自然界中的作用”一節(jié)教學(xué)流程圖

表1 “細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)生認知規(guī)律設(shè)計問題體系，搭建思維形成“腳手架” 對課程內(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［1］。思維從問題開始，問題發(fā)展的方向就是思維發(fā)展的指向［2］。設(shè)計的問題要符合學(xué)生認知規(guī)律，才能有效引領(lǐng)思維活動。

基于問題設(shè)計學(xué)生活動，學(xué)生在解決問題過程中主動探究，通過分析推理、歸納概括等思維活動，實現(xiàn)重要概念的構(gòu)建，詳見表2。

表2 指向概念的問題設(shè)計和學(xué)生活動設(shè)計

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

主要參考文獻

［1］朱智賢，林崇德.思維發(fā)展心理學(xué).北京：北京師范大學(xué)出版社，1986:537.

［2］平亞茹.在“動物的運動”一節(jié)教學(xué)中應(yīng)用問題引領(lǐng)思維構(gòu)建基本觀念.生物學(xué)教學(xué),2015（7）：9.

［3］中華人民共和國教育部.義務(wù)教育生物學(xué)課程標準（2011年版）.北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.