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【开发实施案例】基于生命科学的研究性学习活动课程开发实践  

2018-03-07 16:59:00|  分类: 【课程建设】 |  标签: |举报 |字号 订阅

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朱宇雯 陈云杰:基于生命科学的研究性学习活动课程开发实践

2018-03-05 朱宇雯 陈云杰 

21 世纪以来,许多国际组织和国家纷纷展开了对“核心素养”的研究。如何培养具有核心素养的人,即核心素养的课程转化,是我国当前面临的一个重要课题。

 

研究性学习活动课程的开展正是培养学生“核心素养”落脚点之一。

 

开发意图

 

核心素养是学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力,这些品格和能力是学生在学习课程之中或之后所形成的,并能在学生解决真实情境中的问题时表现出来。如何在课程教学过程中有效培养学生的核心素养,是我们需要着力探讨的问题。

 

传统教学模式下,教师往往将内容以定论的形式呈现给学生,学生获得的通常是间接经验,缺乏积极的情感体验。因此,学生往往只停留在对学科知识机械记忆、浅层理解和简单应用的层面上。在信息大爆炸的时代里,单纯追求知识的机械习得已然不再可取,而是需要学生在学习的过程中完善自身多元的、开放的思维品质,并获得综合运用信息分析解决复杂问题的能力。而采用传统教学方式开展的课程难以达到培养学生核心素养的要求,在这样的背景下,研究性学习活动课程应运而生。

 

育才中学所开展的基于生命科学的研究性学习活动,以提高学生核心素养为核心,课程内容“精而新”,教学过程重视学生的自主探究和实践。

 

对于教师的职业发展而言,研究性学习活动也是一个契机。其出现对教师的素质提出了更高的要求。为了研究性学习的顺利展开,教师必须要提高自身的素养,并借鉴他人的成功经验,这无疑会促进教师专业的发展。

 

课程开发

 

课程目标

 

学生通过研究性学习活动,能理解和掌握基本的科学原理和方法;做到尊重事实和证据,形成实证意识和严谨的求知态度;提高收集、筛选、利用信息的能力;提高发现问题、提出问题、在合作中探索和解决问题的能力;在实践中掌握科学探究的思路和方法,提高科学实践和探究能力,并能运用到复杂问题的解决当中;提高自主学习的能力,形成终身学习的意识;拓展自身的科学视野,领略科学发展为人类带来的价值;理解生命的意义和人生的价值;具有开展科学实践活动的意愿和社会责任感。

 

课程内容

 

育才中学生命科学研究性学习活动课程内容的核心源于教材,并对教材进行了深入的二次开发。在对教材内容进行合理选择的基础上,又进行了创新性的学科内容扩展和延伸。在课程主题的选择上,做到尽量贴近学生的生活,并关注社会的热点问题或是生物前沿发展的内容,如基因与疾病长久以来并且至今依然是科学界研究的前沿热点。

 

依托于育才中学完备的硬件设施,如智能温室区、分子生物学实验室、植物组培室等,以及一支教学经验丰富、学术水平高的教学科研教师队伍,基于课程目标,学校共开发了三门生命科学研究性学习活动课程:“现代农业与生物技术”“基因与疾病”“基因工程的应用”,并进行了相应的校本教材的编写。目前已完成“现代农业与生物技术”一册。

 

“现代农业与生物技术”课程通过智能温室区创设的学习情境,开发实践环节。其内容包括:植物的无土栽培,植物的多倍体培育和植物克隆三个板块。植物的无土栽培包括:第一,无土栽培的理论基础,如植物根系对矿质营养的吸收和利用。第二,基础实验,如以不同形式培养植物,并进行对比实验。第三,自主探究实验,如学生自主探究 N、P、K 等矿质元素对植物生长的影响。多倍体植物的培育包括:基础实验,如秋水仙素对植物的处理以及对处理株的管理。探究实验,如自主设计实验验证所培育的植株确实是多倍体等。植物克隆由一系列的问题串联起植物组培的原理和方法。基础实验包括培养基的配制,外植体的消毒和接种等,在此基础上衍生出一系列的自主探究实验,如不同光质对青菜愈伤组织诱导的影响等。

 

“基因与疾病”课程紧扣科学前沿,紧密结合实际,着眼于生活中常见疾病与基因的关联。课程围绕肿瘤、糖尿病、肥胖、阿尔兹海默症等生活中常见的疾病展开,分成数个疾病专题和基因治疗的展望。结合最新的研究文献,着力于探讨基因与疾病的关系,以及对科学探究过程的学习和思考。

 

基因工程的应用”课程内容围绕一个主题情境“如何得到发荧光的大肠杆菌”。课程的主要内容包括:一是基础知识的搜集讨论,如绿色荧光蛋白 GFP 的发现、特性和应用,大肠杆菌表达载体和表达系统等。二是学生自主实验,如质粒的提取,EGFP基因的 PCR 扩增和回收, pET28a-EGFP 重组质粒的构建等。

 

课程组织

 

“现代农业与生物技术”和“基因工程的应用”主要采用直线式为主、螺旋式为辅的课程内容组织形式。如现代农业与生物技术课程每个板块都按知识原有的逻辑组织和编排课程内容,而多倍体培育和植物克隆板块所运用的原理都是教材已有知识的拓展和深化,且其实践都需利用植物无土栽培板块中的知识。

 

“基因工程的应用”主要采用横向组织为主、纵向组织为辅的课程内容组织形式。课程以学生感兴趣的话题和科学前沿为主要依据和内容,构成数个相对独立的疾病专题,打破了传统知识体系,更强调内容的综合性和知识的广度。而在阶段性学习后,学生需要从具体到抽象,总结出科学研究的方法规律。

 

课程评价

 

由于研究性学习活动以学生自主学习、交流讨论、实验为主,因此评价主要侧重于过程性评价,包括学生在课堂上的表现、小组合作交流的情况、搜集资料的有效性、书面实验方案的质量、实验操作的规范度等,主要采用学生自评、学生互评和教师评价的方式。

 

课程实施

 

由于研究性学习活动更注重学习过程,为了追求更好的教学效果,育才中学注重师生、生生间的协作互动,教学设计更为动态灵活,教学形式更为多样,其内容和形式一般会根据学生的学习过程的变化而进行灵活调整。课程的具体实施分为三个步骤:进入问题情境、体验实践、表达展示,三个步骤在课程开展过程中视情况交叉进行。

 

在“进入问题情境”阶段,学生先进行分组,教师将问题公布并分配给各小组,然后组员间讨论具体的解决方案。例如,“基因与疾病”主要采用文献研究和小组展示的开展方式,因此学生需要先确定文献检索的方法,以及明确组内的分工合作。

 

学生在“体验实践”阶段主要体验的内容包括:收集、筛选、整理资料;根据资料,小组交流探讨实验的方法;进行实验操作;提出探究课题并实践。譬如,“基因工程的应用”的准备需要学生将收集的资料进行有效组织,整理出实验流程,并通过相互交流知道各种生物技术的原理,然后进行实验。

 

在“表达展示”阶段,学生需要将整理的资料、讨论的结果、研究的成果等整理成文。展示的方式较为多样,例如,整理文献综述、撰写实验报告、设计展板、撰写小论文等。此外,要求学生,在课堂上将每个阶段性成果和最终的成果以演讲的方式向全班报告。如“现代农业与生物技术”中的自主探究实验的开展,需要学生前期进行文献综述的整理后,自主完成实验设计,实验后,需完成实验报告和研究性小论文的撰写。

 

实施效果

 

在研究性学习活动课程结束时,学校会采用问卷调查的形式对课程实施的情况进行调查。

 

通过对问卷的统计分析发现,学生较倾向于以小组讨论和实验的形式开展活动;学生对“现代农业与生物技术”中的植物克隆比较感兴趣;对“基因与疾病”中的基因与肿瘤比较感兴趣;“基因工程的应用”受绝大多数学生的欢迎;大多数学生认真积极地参与了研究性学习活动;绝大部分学生认为研究性学习活动使他们的学习方式有了比较大的转变,并且促进了他们学习的主动性。

 

另外,学生认为参加研究性学习活动收获了多方面能力的提升。例如,更善于发现和提出问题;学会了从多种渠道获取信息并进行分析和处理;提高了运用科学的思维方式认识事物、解决问题、指导行为的能力;激发了自身的好奇心和探索欲;实践能力,尤其是动手操作和语言表达能力得到了大幅提高。

 

总结

 

对于学生而言,育才中学开展的研究性学习活动课程建立在学校完备的学程制课程体系的基础之上,使他们可以根据自身的学习能力和兴趣自主选择研究性学习活动课程。课程以学生为中心,教学活动以学生的亲身实践为主,因此学生在学习过程中,并不仅仅是通过教师传授而习得知识,更多的是在教师创造的学习情境中,在整理、分析资料和亲身实验中构建起知识理论体系。这充分体现了学生在学习过程中的主体地位,有效地促进了学生在学习过程中核心素养的养成。


(本文作者单位上海市育才中学)

 

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