基于情境问题解决的核心素养培育路径课例探索——以“植株的生长”为例

魏正惠

（福建省厦门市思明区教师进修学校 福建厦门 361005）

学科核心素养是学科育人价值的集中体现，学科核心素养的培育主要是通过各学科课程的学习来实现的。下面的课例呈现了在核心素养视域下对生物学教学内容的改进、优化和提高，旨在探索学科核心素养的落地路径，为学生核心素养的培育提供借鉴。

1 背景和主题

1.1 课例的研究背景

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》明确指出：生物学学科核心素养是中学生在生物学课程学习过程中逐渐发展起来的，在解决真实情境中的实际问题时所表现出来的价值观念、必备品格和关键能力。

从概念中可知，核心素养是在解决具体情境中的实际问题时所表现出的观念、品格和能力。可见，核心素养的培育需要有一定的情境，解决相应的问题。基于此，在“植株的生长”这节课中，笔者选择了现代农业生产中的“无土栽培”作为教学的情境。“无土栽培”既与学生的生活相关，又是教材课后的“科学、技术、社会”的内容，学生容易接受这一真实情境。在创设相应问题方面，结合本节课“幼根的生长、枝条是由芽发育成的、植株生长需要营养物质”的学习目标，创设了相应的问题，以使学生在解决预设问题的过程中，促进对“结构与功能相适应观点的认识、概括与推理能力的发展、观察与实验分析能力的提升”等方面素养的达成。

具体教学中如何运用情境、创设的问题如何解决、教学过程如何展开，才能让核心素养的培育更加有效呢？教师根据选择的情境、预设的问题，实施生成性教学可以作为落实学科核心素养的重要抓手。

生成性教学是指在弹性预设的前提下，给课堂留足空间，激发学生的思维，教师以真诚的态度和为学生发展服务的心向与学生就相关课题进行平等对话，并根据学生的课堂行为表现与感受对自己的教学行为与思路作出机智性调整，师生平等交往、积极互动、共同发展的教学活动过程。

因此，本课例拟在如何选择合适的情境、怎样创设整合学习内容的问题、引导学生互动生成、发展学生的科学思维等方面对“植株的生长”这节课进行改进、优化和提高，为生物学学科核心素养中“结构与功能观、科学思维、科学探究”等素养的落地提供示例。

1.2 课例的研究主题

本课例主要是研究中学生物学教学中核心素养培育的问题，即探索核心素养如何落地的问题。根据以上研究背景的分析，本课例的研究主题为“选择情境预设问题促进生成培育素养”。

“植株的生长”是人教版七年级上册第三单元第二章第二节的内容。本课例开展的是基于情境的教学，在教学中提供了“无土栽培”的情境、呈现整合了学习内容的预设问题，引导学生在情境问题的解决中，推进思维的发展，即“（选择）情境+（预设、创设）问题+（实现）生成”，强调在预设问题的分析、解决过程中发展思维、自主感悟生成。生成的主要是在问题解决过程中科学思维的提升和概念的建构等。

2 教学过程

2.1 教学环节1：展示情境、呈现创设的问题

教师展示无土栽培的图片，学生阅读教材P101页的无土栽培。教师引导学生思考：在现代化的农场，人们可以不用土壤，而是根据植物生活所需要的无机盐的种类和数量，按照一定的比例配制成营养液来栽培植物。这种方法就是无土栽培。无土栽培的植物如何获取营养液中的营养物质？无土栽培的植物如何生长？为什么需要配置营养液？

2.2 教学环节2：无土栽培的植物获取营养液中营养物质的方式

教师播放“蒜苗生长实验”的视频。学生在教师引导下，继续观察对照实验：蒜苗“切除根尖”与“保留根尖”的对照及生长结果。教师在学生观察“蒜苗生长实验”后，设疑：根为什么可以不断长长？并在学生继续观察“切除根尖”的对照实验后，追问：促使幼根不断长长的是哪个部位？在学生感悟生成后，继续追问：什么是根尖？根尖在哪里？

学生用肉眼和放大镜观察培养皿中萌发的小麦、油菜的实物，对照教材阅读，找到并观察“根毛”，并明确“根尖”的概念和部位。

教师引导学生交流观察到的根毛的形态、部位，并提出问题：什么是根尖？在学生自主阅读教材后，教师图示根的顶端、根毛的部位，明确根尖是指从根的顶端到生有根毛的一小段，并追问：为什么根尖是促使根不断长长的部位？根尖有怎样的结构以支撑不断长长的功能？

学生阅读教材相关内容后，运用显微镜观察“根尖永久装片”，结合多媒体课件中的图示，思考构成根尖不同部位细胞的特点。学生完成根尖四个分区结构比较表，根据结构尝试猜想各分区的主要功能，逐渐明确幼根的生长、根尖成熟区的吸收功能。

教师引导学生寻找“与根尖不断长长的功能相适应的结构”。学生通过显微镜观察和课件图示，探究幼根生长与分生区、伸长区的关系。教师追问：成熟区细胞的结构特点能支撑其行使怎样的功能？

在问题的引领下，通过师生互动交流，教师可以探知学生思维的发展逻辑：根可以不断长长——根不断长长的部位是根尖——认识到根尖4个区域细胞结构特点不同——分生区细胞分裂能力强，伸长区细胞生长快——成熟区细胞的特点——大量根毛有利于吸收水和无机盐。

在解决问题，思维发展的过程中，学生建构了2个概念：①幼根的生长是分生区增加细胞的数量和伸长区细胞体积增大的结果；②根吸收水和无机盐的主要部位是根尖长有大量根毛的成熟区。学生通过分析、解决问题，在思维发展和概念建构的互动交流过程中，感悟到“结构与功能相适应的生物学基本观点”，对根吸收水和无机盐有了新的认识。

2.3 教学环节3：无土栽培的植物的生长过程

教师提出问题：植株的地上部分是如何生长的？学生观察“种子萌发和芽的发育”视频，结合生活中“枝条包括叶、茎、芽”的常识，认识芽的结构与枝条的关系。

植株的生长包括地下部分和地上部分的生长。地下部分的生长主要是幼根的生长，在上一环节已经解决。地上部分的生长主要是枝条的生长。学生产生质疑：“（叶）芽中有无与组成枝条的叶、茎、芽相对应的结构？”引导阅读教材，学习叶芽的结构与枝条的结构的对应关系，明确枝条是由芽发育成的。在学生观察动画“主枝和侧枝的生长”后，教师进一步引导学生思考主枝、侧枝与顶芽和侧芽的关系。

在互动交流解决问题中，学生完成了从生活中已知到推测未知的思维发展过程，并明确了芽的结构与将来发育成的枝条的对应，构建了概念“枝条是由芽发育成的”。学生运用生活中的经验推测未知事物的认知过程，并再次体会到结构与功能相适应的观点，从而对植株的生长有了整体的认识，并理解了无土栽培植物的生长包括地下部分根系的生长和地上部分枝条的生长。

2.4 教学环节4：配置营养液的原因

教师提出问题：植株生长需要的营养物质来自哪里？学生分析“比较玉米幼苗在蒸馏水和土壤浸出液中的生长状况”的探究实验，思考无土栽培的植物从何处获得无机盐？

教师引导学生回顾已有知识，思考：构成植株的细胞的生长需要营养物质，如水、无机盐和有机物等。绿叶可以通过光合作用制造有机物，根向下生长从土壤中吸收水，那么，无机盐呢？学生分析探究实验“比较玉米幼苗在蒸馏水和土壤浸出液中的生长状况”，明确土壤中含有植株生长的多种无机盐。同时，产生质疑：无土栽培的植物，没有土壤，如何获取无机盐？教师引导交流讨论，明确配置营养液的目的。

在互动交流解决问题中，学生分析探究实验，科学探究能力得到训练，基于证据解决问题的思维习惯和能力得到提升，并明确了“植物生长需要多种无机盐”的概念。学生学习运用科学探究获取生物学证据，解决实际问题。

至此，预设的三个问题得到解决，教学内容及目标也随之完成，本课例所承载的核心素养得到落实。

3 教学反思

本课例根据选择的无土栽培真实情境，运用生成性教学理念，通过师生、生生的互动交流，解决了预设的3个问题，完成了教学内容及目标。在解决预设问题的过程中，学生建构了关于植株生长的概念，发展了思维，体验了感悟生成，生命观念、科学思维、科学探究等核心素养也得到提升。

从教学过程看，本课例对于核心素养的培育，主要体现在环环相扣又层层递进的3个方面：①合适的情境选择；②恰当的问题预设；③互动交流的生成性教学过程。

核心素养的培育离不开情境，生物学教学中选择的情境类型主要有科学史、与生物学相关的生产生活、生物学最新发展、学生身边与生物学相关的等情境。选择的情境要蕴含需要解决的问题或教学目标，如本课例根据教学目标选择的STS中的“无土栽培”情境。

情境是为了引出问题，依托情境设计问题，用问题整合学习内容。因此，问题的创设是核心素养与教学内容融合的桥梁。而且生成性教学的开展也需要有问题的预设。本课例“教学环节1”中预设的3个问题，很好地推进了后面环节生成性教学的展开。

教学过程的展开是核心素养落地的关键。本课例贯彻了生成性教学的理念，按照学生的认知逻辑，通过教师的引导，师生、生生的互动交流，在预设问题的解决过程中，实现了学生的动态生成和思维的发展，本课例所承载的核心素养也随之落地。

本课例也正是通过以上这三个方面对“植株的生长“一节的教学进行了改进、优化和提高：对情境的选择、问题的预设和互动生成进行了改进；优化了学生的认知逻辑、概念建构；提高了学生思维的发展和核心素养。

可见，教学中选择恰当的情境、创设合适的情境问题，用问题整合学习内容，引导学生在情境问题的解决中，推进科学思维的发展，促进科学探究能力的提升，是培育核心素养的重要且有效的途径。

本研究主题下的课例实践，需要注意之处：情境的选择适宜与否、问题的预设精确与否、对生成性问题的捕捉及运用，都会对教学效果造成影响。对教学效果的把握，可以结合课堂观察、同伴互助等进行。