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      “情境—問題—探究—遷移”教學模式在高中生物教學中的實踐研究

      2021-11-21 02:40:22胡海群
      中小學課堂教學研究 2021年10期
      關(guān)鍵詞:學科核心素養(yǎng)建構(gòu)問題

      【摘 要】隨著學科核心素養(yǎng)的提出,對課堂教學情境的運用和問題的創(chuàng)設(shè)提出了更高的要求。知識需要從解決問題中獲取,素養(yǎng)需要通過知識在情境中應用提升。文章建構(gòu)了“情境—問題—探究—遷移”教學模式,通過創(chuàng)設(shè)情境、提出問題、探究釋疑和遷移應用四個螺旋式上升的課堂活動,不斷深化學生的思維層次,最終達成發(fā)展學生學科核心素養(yǎng)的目標。

      【關(guān)鍵詞】情境;問題;建構(gòu);學科核心素養(yǎng)

      【作者簡介】胡海群,一級教師,廣西生物學科中心組成員,主要研究方向為課堂教學研究。

      新課程改革的中心是落實學生學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng),《普通高中生物學課程標準(2017年版)》中明確提出:“生物學學科核心素養(yǎng)是學生在生物學課程學習過程中逐漸發(fā)展起來的,在解決真實情境中的實際問題時所表現(xiàn)出來的價值觀念、必備品格與關(guān)鍵能力,是學生知識、能力、情感態(tài)度與價值觀的綜合體現(xiàn)?!盵1]同時,學科核心素養(yǎng)的不同水平也是通過學生在簡單情境、復雜情境中對知識的運用能力進行劃分的。因此,教師在教學過程中要懂得如何合理地運用情境創(chuàng)設(shè)問題,引導學生在情境中解決問題,這既是學生獲取知識的途徑,也是提升學生學科核心素養(yǎng)的過程。目前,在高中生物課堂教學中教師情境創(chuàng)設(shè)不準確、問題創(chuàng)設(shè)隨意、重知識傳授而輕知識應用等現(xiàn)象還時有發(fā)生。為此,筆者結(jié)合實際教學經(jīng)驗,建構(gòu)“情境—問題—探究—遷移”的教學模式,并論述其在教學中的應用。

      一、“情境—問題—探究—遷移”教學模式的建構(gòu)

      “情境—問題—探究—遷移”教學模式以培養(yǎng)學生解決問題的能力為核心,遵從適切原則、問題原則、層次原則、真實原則和整體原則,倡導教師導學,突出學生的主體地位。首先,教師要從知識內(nèi)容、學生學情出發(fā),創(chuàng)設(shè)符合學生認知水平的、最能激發(fā)學生學習熱情的、直切主題的情境,并提出需要探討的學科相關(guān)問題,如此學生獲得的知識才具有活性,其遷移的范圍才更廣泛、更準確。其次,教師通過對某一情境中的生物學現(xiàn)象及事實進行層層分析,不斷挖掘,提煉出符合學生思維發(fā)展的問題,依托問題構(gòu)建具有梯度的探究性學習任務,以任務驅(qū)動學生思維品質(zhì)的提升。學生通過融入情境,產(chǎn)生好奇心,并不斷地思考自身遇到的各種問題,運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模等方法,對生命現(xiàn)象進行探討和闡釋,在解決問題的過程中獲取知識。最后,教師精選與知識密切相關(guān)的真實情境為背景,考查學生的知識掌握程度,使學生在運用知識的過程中也得以活化思維,真正將知識與能力轉(zhuǎn)化為學科核心素養(yǎng)?!扒榫场獑栴}—探究—遷移”教學模式環(huán)環(huán)相扣,以情境為載體,問題為導向,探究為手段,遷移為目標,形成一個整體(如圖1),最終達成發(fā)展學生高階思維及培養(yǎng)學生解決問題能力的教學目標。

      二、“情境—問題—探究—遷移”教學模式的應用

      科學實驗是較好的情境素材,其中蘊含了豐富的生物學現(xiàn)象和問題,學生需要運用生物學特有的思維方法和探究手段進行科學實驗。現(xiàn)行教材中對許多科學實驗的研究過程進行了簡化,但真實的實驗研究過程是曲折的,實驗現(xiàn)象是不確定的。筆者

      認為,教師在教學中應對科學實驗的研究過程進行適當?shù)难a充,創(chuàng)設(shè)適當?shù)那榫?,使學生身臨其境般地體驗實驗過程,引發(fā)學生的認知沖突,激發(fā)好奇心和求知欲,喚醒學生思維,落實發(fā)展學生學科核心素養(yǎng)的任務。本文以人教版高中生物學必修1中“傘藻的嫁接與核移植實驗”為例,探究“情境—問題—探究—遷移”教學模式的應用。

      1.情境:創(chuàng)設(shè)情境,啟發(fā)興趣

      建構(gòu)主義理論認為,學習不是由教師把知識簡單地傳遞給學生,而是學生自己建構(gòu)知識的過程。教學中只有啟發(fā)學生積極參與,才能更好地實現(xiàn)學生對知識的內(nèi)化和吸收,而真實的、富有啟發(fā)性和層次性的情境更能激發(fā)學生的學習興趣,引發(fā)學生的探究欲望和啟發(fā)學生思考[2]。首先,教師通過動畫和圖片導入傘藻的相關(guān)信息(如圖2)。傘藻是一種大型的單細胞藻類,由帽、柄和假根三部分構(gòu)成,細胞核位于假根內(nèi)。根據(jù)帽形的不同,傘藻分為菊花形帽傘藻和傘形帽傘藻。教師將動畫和圖片相結(jié)合,既展示了真實的傘藻,又用教具模擬了傘藻的結(jié)構(gòu),真實、豐富、生動形象地介紹了不同傘藻的差異性和共同性,更易啟發(fā)學生思考,使學生快速地融入課堂。其次,教師介紹傘藻的生長特性:傘藻的帽具有再生能力,切除后還能再生長出來,且再次生長的帽形與原帽形相同。最后,教師提出問題:“傘藻的帽形是由哪部分結(jié)構(gòu)決定的?”以此激發(fā)學生的好奇心和探究欲望,同時又為后續(xù)提出遞進式問題做好鋪墊。

      2.問題:疑難細化,構(gòu)建任務

      問題是激發(fā)學生學習動機和學習欲望的載體,是引導學生進行探究的基石,而切合教學內(nèi)容、指向明確、遞進式的設(shè)問,更易促進學生思維和認知的發(fā)展。傘藻細胞核的功能是本課的重難點內(nèi)容,對于“傘藻的嫁接與核移植”實驗,教材僅用兩幅圖呈現(xiàn)傘藻的嫁接和核移植過程,沒有具體的文字描述。在教學中,教師容易將兩個實驗當作重復實驗,從而提出“傘藻的帽形是由柄、假根,還是細胞核決定的?請設(shè)計實驗證明”的問題。該問題指向性不明確,很多學生假設(shè)過多,無法進行后續(xù)探究實驗的設(shè)計。其實這兩個實驗研究是層層深入的關(guān)系,嫁接實驗說明假根決定傘藻的帽形,但是假根中也含有少量細胞質(zhì),無法得出細胞核決定傘藻帽形的結(jié)論,必須進一步設(shè)計核移植實驗。據(jù)此可以將該實驗分解成兩個符合學生思維、遞進式的探究任務。實驗一:傘藻的帽形是由傘藻的柄還是假根決定的呢?請?zhí)岢瞿愕募僭O(shè),并根據(jù)假設(shè)設(shè)計實驗驗證。實驗二:假根中含有細胞核,能否說明傘藻的帽形就是由細胞核決定的呢?請設(shè)計實驗驗證。

      教師通過分解任務,以情境中生成問題的方式,將學生需要掌握的知識點蘊含在探究任務中,避免只是簡單的知識傳授。在學生進行實驗的過程中,教師可以根據(jù)學生反饋的情況進行適當引導。通過動手實驗,學生了解了傘藻細胞核的功能,理解了科學探究的嚴謹性和準確性,提升了科學思維能力。

      3.探究:認知沖突,探究釋疑

      認知沖突是指認知發(fā)展過程中原有認知結(jié)構(gòu)與現(xiàn)實情境不符時在心理上所產(chǎn)生的矛盾與沖突[3]。認知沖突是個體思維發(fā)展不平衡的一種狀態(tài),這種狀態(tài)能最大限度地激發(fā)學生的自主求知和探究欲望。在教學中,教師首先要深入了解學生的已有認知水平,在此基礎(chǔ)上合理創(chuàng)設(shè)問題情境;其次關(guān)注學生在進行探究釋疑過程中所需要的背景知識,為學生順利完成探究搭建好“腳手架”;最后需要巧妙地利用學生的假設(shè),引導學生相互啟發(fā),共同生成知識。真實的情境是復雜的、不確定的,教材對很多的科學實驗研究過程與結(jié)果均進行了簡化,如此設(shè)計雖然也可以讓學生按照預設(shè)軌道得出相應結(jié)論,但學生的思維活動被極大地縮減,導致學生在面對復雜的現(xiàn)實問題時,無法靈活應用所學知識,甚至會得出相反的結(jié)論。教師在創(chuàng)設(shè)教學情境時不能隨意簡化、剪裁實驗,應盡量呈現(xiàn)最真實的原始數(shù)據(jù),達到提升學生解決實際問題能力的目的。

      在傘藻核移植實驗中,學生會理所當然地認為帽形由細胞核決定,此時教師可以通過圖文形式向?qū)W生呈現(xiàn)科學家實驗的結(jié)果:德國藻類學家黑默林的傘藻核移植實驗發(fā)現(xiàn),第一次長出的傘帽帽形呈“中間帽形”(介于傘形和菊花形之間)。由此,使學生形成認知沖突,從而激發(fā)學生的自主求知和探究欲望。但面對新問題,學生缺乏相應的背景知識,很難進行后續(xù)的實驗探究。為此,教師可以為學生提供一些資料。

      資料1:DNA主要位于細胞核內(nèi),其攜帶的遺傳信息通過RNA這個媒介傳遞到細胞質(zhì)中,在細胞質(zhì)中合成蛋白質(zhì),進而控制生物的性狀。

      資料2:線粒體和葉綠體存在于細胞質(zhì)中,含有少量的DNA。

      根據(jù)資料,教師可以構(gòu)建探究任務:傘藻核移植實驗第一次生長為“中間帽形”,請做出合理的解釋,并設(shè)置實驗進行驗證。學生通過從資料中獲取的事實與證據(jù),推理實驗結(jié)果,并設(shè)計探究實驗進行驗證,提升解決實際問題的能力。

      4.遷移:知識內(nèi)化,遷移應用

      遷移是檢測和鞏固習得知識的重要途徑,也是提升解決問題能力的重要手段。學生學科核心素養(yǎng)的落實不僅是知識的生成過程,更是在新情境中運用的過程。不同的學習刺激越相似,越容易發(fā)生正遷移。因此,教師對于遷移的問題情境設(shè)置,要注意深入挖掘同一生物學概念相關(guān)聯(lián)的某一生命活動現(xiàn)象與事實情境中的各種信息,在相同主題前提下,創(chuàng)設(shè)遷移環(huán)境,讓學生圍繞課堂的核心知識和思維方法進行研究,使學生思維處于持續(xù)的活化狀態(tài)。如在傘藻的嫁接與核移植實驗中,教師可以設(shè)置如下的遷移問題情境,使學生更好地進行實驗。

      當傘藻的帽狀體長到一定大小時,就不再繼續(xù)長大,而是開始發(fā)生細胞分裂。于是有人提出假說:細胞分裂與細胞核、細胞質(zhì)的體積的比例有關(guān),當細胞核的體積與細胞質(zhì)的體積比值太小時,細胞就會發(fā)生分裂,反之,就不會發(fā)生分裂。并且,他還做了如下實驗:在傘藻的傘帽已經(jīng)長出,細胞核將要分裂時,將傘帽切去,細胞核的分裂就受到抑制,直到新的傘帽長出來,細胞核才恢復分裂。請你利用傘藻設(shè)計一個實驗,作為上述實驗的補充,進一步證明上述假說。

      上述情境中以傘藻為材料進行關(guān)于細胞核功能的實驗設(shè)計,雖然還是以傘藻為材料,但提供了新的信息,即細胞核和細胞質(zhì)的體積比對細胞分裂的影響。在新情境中,繼續(xù)考查細胞核的功能及實驗設(shè)計,能很好地檢測和鞏固學生習得的知識,并幫助學生形成知識的應用能力和解決問題的能力,這些能力最終內(nèi)化為學生的學科核心素養(yǎng)。

      三、總結(jié)

      “情境—問題—探究—遷移”教學模式通過教師的導學充分激發(fā)學生學習的內(nèi)驅(qū)力,將問題融于情境,知識獲取融于問題解決,知識內(nèi)化融于遷移應用中。問題驅(qū)動是該教學模式的核心,教師需要在與學生的接觸中不斷了解學生現(xiàn)有的認知結(jié)構(gòu),提出符合學生思維發(fā)展的、富有層次的“問題串”,同時需要多關(guān)注課堂中生成的問題,以問促問,以問促答。學生在經(jīng)歷情境信息獲取、問題提出、問題解決的過程中獲取知識,在知識的遷移應用中發(fā)展思維。實踐證明,以情境為導向的問題設(shè)計,能激發(fā)學生的思維潛能、優(yōu)化學生的思維品質(zhì)、拓展學生的思維深度,進而有效提升學生的科學思維能力,發(fā)展學生的學科核心素養(yǎng)。

      參考文獻:

      [1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準(2017年版)[M].北京:人民教育出版社,2018.

      [2]姚國平.初中生物學教學中社會責任素養(yǎng)的培養(yǎng)[J].中小學課堂教學研究,2021(8):47-48.

      [3]吳銀銀,陳志偉.認知沖突理論對生物教學的啟示[J].教學與管理,2009(5):104-105.

      (責任編輯:羅小熒)

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