PBL教学法在高中生物学实验教学中的应用——以泡菜的制作为例

朱宝林 冯晓燕

(1.四川省雷波中学 四川凉山 616550)

(2.浙江省象山县第二中学 浙江宁波 315731)

实验教学是促成学生达成生物学学科核心素养的重要支撑,以往生物学实验教学流程普遍为:教师课前准备实验材料,课中教师先讲解实验目的、操作步骤等内容,后由学生按照既定的实验流程完成实验操作。这种程序化的教学流程造成学生在不太理解实验内涵和机理的情况下盲目实验,学生的主动学习动机逐渐减弱,学科核心素养无法培养。

PBL教学法(Project-Based Learning)全称为项目式教学,是一种以学生为中心的教学方式。这种教学方式在调动学生的主动性和积极性,激发学生的创造力和潜能,培养学生的自主学习能力和解决问题能力等方面具有突出的效果。下面以“泡菜的制作”一节为例,谈谈PBL教学法在生物学实验教学中的应用。

1 依据课标要求,分析教学逻辑

1.1 教学内容分析

本节内容选自人教版高中《生物学·选择性必修3·生物技术与工程》第1 章发酵工程第1 节“传统发酵技术的应用”。教材中简单介绍了泡菜的制作原理和过程,材料和方法都较为基础,重难点都需要实验探究学习获得,又由于此探究实验是学生在生活中容易接触到的实验,学习难度不是很大,教师可以将实验设计和操作等完全交给学生。PBL教学法就起源于“从做中学”,学生可以通过解决相应问题自主探究实验材料、试剂以及处理方式,自主创新改进实验,设计实验思路和方式,培养科学思维和探究能力。由此可见,PBL教学法与本节内容的学习契合。

1.2 学情分析

本节课针对的是高二学生,他们在此之前已经学习了生物学的四本书,对生物学实验设计也有一定的能力基础,且在学习必修一时了解了乳酸菌的厌氧呼吸,对厌氧呼吸的产物有一定的认识。但不少同学对泡菜的制作大多只了解原理和大概过程,很少有实际操作的经验,对实验也有浓厚的兴趣,在这节课中运用PBL教学法实际操作难度不大。

1.3 重难点分析

本节的教学重点是掌握泡菜腌制原理、过程,教学难点为科学思维与科学探究等素养的培养。学科核心素养的培养是生物学教学的关键点,也是在普通课堂上较难实现的一点,利用实验课与PBL教学法结合可以相对轻松地突破这一难点。

2 确定项目目标,厘清学习任务

2.1 教学目标设定

PBL教学法的实施最终目的是为了更好地达成教学目标,因此在设计教学活动时也离不开教学目标的设定。新的教学目标要关注学生运用知识实验,强调知识点从理解到应用,重视知识点的联结。依据PBL教学法进行教学设计,首先应该遵循新课标要求,其次对本单元教学内容要有清晰认知。基于此,将本节课的教学目标设定为:(1)通过资料查找,阅读课本,了解传统泡菜制作方法及亚硝酸盐含量测定方法,提高资料查找与筛选能力;(2)通过实验探究,体会泡菜制作中各物质功效,培养实验操作能力、科学探究和合作精神;(3)通过小组讨论,分析泡菜腌制过程中各物质含量变化原因,发展科学思维。

2.2 评价目标设定

应用PBL教学法进行教学设计,应有明确的评价指标检验教学目标的达成,检验学生的认知发展,实现教学效果的最优化。因此,还需要设定评价目标:(1)通过每个小组泡菜制作方案的设计,诊断实验态度与认知水平;(2)通过小组交流分析解决实验中出现的问题,诊断综合能力水平与科学探究水平;(3)通过实验实操,诊断实验操作水平与小组合作精神。

3 创设学习情境,进行项目设计

创设问题情境是PBL教学法的核心环节,在泡菜制作一节中,设定一个“制作健康又美味的泡菜”大项目,再将此大项目分设为探索传统泡菜的制作历程、小组合作共制泡菜、亚硝酸盐含量检验及变化分析、泡菜品鉴交流会四个小项目,通过小项目的实现共同促进大项目的达成。

3.1 项目1:探索传统泡菜的制作历程

此项目让学生于课前完成,具体学习任务见表1。

表1 学习任务表

3.2 项目2:小组合作共同制作泡菜

项目2 在实验课上完成。为充分利用课堂时间,提高实验成功率,教师需将项目2 又分为两个任务:设计泡菜制作流程和完成泡菜制作。第一个任务中设置四个需要小组解决的问题:泡菜制作过程中的菌种来自哪里? 制作时应怎样操作可防止杂菌污染? 泡菜制作过程中需要加入哪些材料,其目的是什么? 泡菜制作过程中需要提供什么条件,怎么提供? 通过问题的解决,建立实验的理论基础,明确实验中的注意事项及基本操作流程,最后将小组的思考结果以实验设计的形式呈现,实验设计模板见表2。

表2 实验设计模板表

第二个任务泡菜的制作,要避免学生出现不思考原因而盲目根据书本内容加材料。在实验前,要对小组分工、操作标准、步骤设计、过程记录、结果检测、报告书写等提出明确的要求。

3.3 亚硝酸盐含量检测及变化分析

项目3 通过“新闻大求真:吃泡菜会致癌”引出,教师再设置三个任务逐步推进。任务一合作探究寻真相:泡菜中的有害物质是什么? 会对人体造成怎样的伤害? 如何减少其危害性? 任务二检测亚硝酸盐含量:根据教师和同学提供的资料,检索出亚硝酸盐含量测定的不同方法,选择检测方法,书写检测流程,得出检测结果。任务三猜想探析引起亚硝酸盐含量变化的原因。为帮助学生更好地完成实验,厘清实验思路,在实验设计前先进行变量探究(表3),再完成实验设计和具体操作,做到各个步骤有不同操作员,有实验记录员,形成图文形式的实验报告。

表3 变量探究记录表

3.4 泡菜品鉴交流会

PBL 模式下应注重对学生的多元化评价,评价内容尽可能全面具体。基于此,在本节课的最后环节设置评价项目——泡菜品鉴交流会。教师可先让各小组品鉴泡菜,再对色香味进行评价,后让优胜小组分享“美味健康泡菜制作”、“亚硝酸盐含量检测及影响因素探究”的实验报告。为使评价内容更加多元具体,还可对实验设计、实验操作、学生参与度、实验报告、结果汇报等方面开展评价(表4)。通过多层面评价,帮助学生找问题、思原因、寻对策,不断剖析自己,提升自己,发展自己。

表4 多元评价表

总之,在泡菜制作实验教学中应用PBL教学法,增强了学生的学习兴趣,提高了学生的学习主动性,改变了学生的学习方式,同时也促进了学生对实验的理解和掌握,有效提升学生的实验设计能力、实验操作能力及分析问题和解决问题的能力,对培养学生的创新思维和学科核心素养有很大的帮助。