基于问题解决的微课程应用的案例分析

1 案例背景

微课程是以微型教学视频为主要载体，针对学科知识点（如重点、难点、疑点、考点等）或教学环节（如学习活动以主题、实验、任务等形式开展）而设计开发的一种情境化、支持多种学习方式的在线视频课程资源。微课程追求的是满足每一位学生个性化学习的需求。学生可在课后根据自己的学习能力、兴趣和时间来自主安排学习，集中有效时间解决学习中遇到的问题。

科学是一个发展的过程。学习生物科学史能使学生沿着科学家探索生物世界的道路，理解科学的本质和科学的研究方法，学习科学家献身科学的精神。学习生物科学史对高中生生物核心素养的形成至关重要。

苏教版必修3教科书中第二章第四节“植物的生命活动调节”中关于“生长素的发现过程”，教材展示了科学史上的4个实验，依次推进，层层深入地揭示了植物向光性这一生命现象是在生长素调节作用下产生的个体适应性，隐含了科学研究的方法与过程以及设计实验时所要控制的“单因子变量”问题。该部分内容在整个必修课本中处于相当重要的地位，也是培养学生科学研究能力的很好的载体。学生的学习任务是充分理解实验的设计目的、准确分析实验现象、合理推导实验结论，这也为继续探索生长素的生理作用及激素应用奠定基础。本节内容在结构体系上体现了人们对科学理论的认识过程，是进行探究式教学的极好素材，也是培养学生科学研究能力的好素材。

与传统生物学教学相比，以微课程的形式进行科学史的教学能更直观地展示实验内容，也更能促进学生的自主学习。在高中生物课堂引入微课程教学模式，能优化课堂结构，提高课堂学习效率。

2 教学片段

2.1 教学片段一

学生课前自学达尔文实验，理解向光性与胚芽鞘尖端的关系。

达尔文的实验起源于对植物向光生长的研究，学生对向光性的认识也仅仅停留在“知道这一现象”的层次；另外，学生也没有认真实际地观察过胚芽鞘，对相关实验涉及到的材料如琼脂、云母片等的作用不太了解。所以，对达尔文的经典实验的学习，采取课前自学微课程的学习模式，学生观看微视频自主学习达尔文研究植物向光性的实验过程。课堂上，教师提出问题，启发学生思考，评价学生的自学结果。

师：在达尔文的实验中，所用到的实验材料是什么？

生：金丝雀草的胚芽鞘。

师：达尔文是如何解释向光性这一现象的？

生：单侧光照可以使胚芽鞘尖端产生某种影响，并向下运输到伸长区，由于这种影响在背光一侧分布得多，背光一侧生长就快于向光一侧，所以会向光弯曲。

师：从达尔文的实验中，大家看出胚芽鞘弯曲生长的外因和内因是什么？

生：外因是单侧光照，内因是尖端产生的某种“影响”。

师：弯曲生长的部位是在哪里？你可以用什么更直观的方法证明吗？

生：在胚芽鞘尖端下部的伸长区。

学生介绍实验方案：用记号笔在胚芽鞘上标记，然后观察胚芽鞘各部分区域生长距离的变化，来判断胚芽鞘生长部位。

教师肯定该生的思考，再进行补充，完善该探究实验，引导学生分析实验数据得出结论。

师：达尔文有没有真正解释向光性的原因呢？达尔文提出的“影响”是尖端本身还是某种物质呢？如何证明？尖端产生的“影响”能传到下部，但它为什么会弯曲生长？

激发学生进一步思考后，教师带领学生学习詹森和拜尔的实验，主要以问题串的形式，组织学生讨论教材图2-39实验和图2-40实验，帮助学生理清物质（多、少）与生长（快、慢）的关系，理顺“尖端放置位置下部物质多少下部生长快慢”的逻辑关系。师生共同总结出实验结论：在黑暗中进行是为了消除光照对尖端产生的“影响”在伸长区分布的干扰。结果说明“影响”在尖端下段分布不均造成弯曲生长。

2.2 教学片段二

教师引导学生进行实验设计，证明尖端确实产生了某种化学物质并引起胚芽鞘的生长。

师：詹森和拜尔的实验解决了达尔文实验中的哪些假设？

生：两个实验说明了达尔文提出的“影响”是尖端产生的某种物质，并且这种物质在尖端下部分布不均匀，从而引起胚芽鞘弯曲生长。

师：如何确定尖端确实产生了某种化学物质，并引起胚芽鞘的生长？请大家设计证明尖端确实可以a生某种影响胚芽鞘尖端下部生长的物质的方案。

教师提示：如何选择实验材料？用什么做“载体”？如何得知载体上是否有这种化学物质？画出你的草图与同学进行讨论。

生：小组讨论设计方案，代表进行汇报交流，解释设计方案。

生：这个实验中的不同之处是琼脂有没有和胚芽鞘尖端接触。没有与胚芽鞘尖端接触的琼脂没有使去掉尖端的胚芽鞘生长，而与胚芽鞘尖端接触的琼脂使去掉尖端的胚芽鞘生长。这说明引起胚芽鞘生长的物质来自于胚芽鞘尖端。通过B组的实验，可以排除琼脂对胚芽鞘生长无影响

师：除了这位同学的设计以外，其他同学也有不同的设计，那你们的方案是否还存在需要修改的地方呢？请大家跟随我一同观看一下当年温特所做的两组实验的视频，然后依据温特实验对自己的实验方案进行评价和修正。

学生利用IPAD，观看温特的经典实验过程，自我评价实验设计的合理性。

师：实验结果说明了什么？请利用温特的实验结论解释植物具有向光性的原因。并与达尔文的解释、詹森和拜尔实验的解释相比较，谈谈你的感受。

生：该设计能排除琼脂对实验结果的干扰，确保实验中只有“某物质的有无”为单一变量，充分说明了的确是胚芽鞘产生了促进生长的物质。

生：第二组实验又充分说明了单侧光导致化学物质的分布不均匀，从而使胚芽鞘弯曲生长。

以上过程没有让学生直接学习温特实验的方法，而是采用了先让学生设计实验方案，然后让学生观看微视频并进行自我评价，充分体现了教学以学生为主的理念。同时，学生能更熟练地分析复杂问题。

3 教学反思

本节课利用让学生利用微课程进行自主学习并模拟科学发现过程的教学模式，获得了较好的效果。通过对“生长素的发现过程”的学习，培养了学生严谨的思维能力，使其树立了科学的世界观。学生根据学习过程中发现的问题，设计相关的实验，从而逐步培养掌握实验设计和观察的方法以及创新能力。

3.1 微课程有利于促进学生个性化学习

萨尔曼・可汗发现，通常学习中有“瑞士奶酪式的保证通过原有基础继续建构的间隙”。这个“间隙”实际上就是学生在原有基础上学习、掌握新内容所需要花费的时间。问题是不同的学生掌握同样的学习内容需要的时间是不一样的。但是传统教学只注重要学生快速向前，而不管他们面临的保证通过原有基础继续建构的“间隙”。这样会导致学生产生困惑并不断叠加困难，形成“学困生”。学习本节内容之前，学生已具备“向光性”的生活体验，具有一定的实验设计能力，在必修2初步学习了“假说―演绎”的科学探究方法。在学习能力上，高二学生的感性思维能力强而抽象理解思维能力弱，个体间学习能力参差不齐，语言组织能力弱，学习过程易受非智力因素的影响。同时每个经典实验的设计都凝聚着科学家的智慧和多年心血，学生在40 min内真正理解实验设计，体会实验严谨性存在一定的困难。因此在教学过程中，教师借助于微课程的形式开展翻转课堂，让学生在家可以根据个人需要自定学习进度，根据需要暂停、倒退、重复和快进观看教学视频，有助于更好地内化知识。如果忘记了较长时间之前学习的内容，学生还可以通过反复观看视频直至掌握。教师再在课堂教学中注重启发引导学生进行自主探讨，通过精心设置问题，而激发学生进行探究和学习的兴趣，有利于培养学生的分析和理解能力。

3.2 微课程有利于课堂教学结构的优化并提高教学效率

根据新课程理念，高中生物学教学重在培养学生的科学思维、科学方法、科学精神等生物学科学素养。本节课中经典实验较多，为了充分让学生领会科学家的实验意图和科学方法，特别是达尔文的实验，所以对这部分内容以微课程的形式为载体，让学生反复观看实验的方法与分析来理解达尔文的实验精华。当学生初步获得实验设计的能力之后，教师再在课堂上引导学生分析詹森和拜尔实验、温特实验的设计思路，学会控制变量，初步学会遵守实验设计中的单一变量原则和对照原则，学会分析实验设计，得出相应结论，训练其逻辑思维的严密性，在新的情境中设计出新的实验方案。

微课程教学的介入使得本节课的教学活动划分课前学习和课堂学习两个不可分割的阶段。课前阶段，教师设计指导学生自主学习的方案――自主学习检测单，开发帮助学生完成自主学习任务的配套资源――微视频。而此阶段的学习时师生不在同一时空，学生是完全自主学习的主体，他们遇到困难时，可以反复观看微视频和其他W习资源，以完成自主学习任务。而在课堂教学阶段，师生处在同一时空，学生接受检测，开展探究，以完成展示学习作业――引入新实验分析――质疑和阐释――总结反思的一体化学习活动。教师在此过程中充分体现了作为课堂学习的设计者、组织者、问题引导者、学习促进者的角色。本节课以微课程应用创新了以往科学史的教学方式，形成了导学一体教学模式，不仅激发了教师的智慧，发展了学生自主学习与探究学习的能力，而且在课堂有限的时间内提升了学习绩效。

3.3 微课程与其他教学策略综合应用丰富了教学策略的内涵

本节课中，微视频作为一种教学资源承担了引导学生学会分析实验变量、探究过程演示的不同功能。而对于高中生物课堂而言，教师除了帮助学生形成科学的理性思维以外，还要通过对生物学核心概念及重要概念的学习，帮助学生形成正确的生命观念，以及在生物实验的实际操作中提高观察、动手等多种能力。这些能力的达成并不能只靠微课程一种模式来实现还要通过讲述归纳、绘制思维导图或概念图等方式来实现。本节课最后，教师利用画板图的形式在白板上边画边导出向光性原理，理清本节课的重要概念之间的关系，帮助学生构建知识体系，形成植物激素调节的核心概念。因此，作为一种教学策略的选择，微课程只有和其他教学策略进行综合，才能达到课堂效益的最大化。

另外，受限于教师制作微视频的水平、教学设计和活动组织能力、学生信息素养和网络学习的自我控制能力等，要充分发挥微课程的作用，教师还要不断地进行理论与实践的研究。

参考文献：

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[2] 黄璐璐.基于不同功能的微课设计――以“生长素的发现”一课为例[J].中学生物教学，2016（9）：52-53.

[3] 陈勇.对《高中生物课程标准》中“注重生物科学史学习”的思考[J].中学生物学，2007（7）：63-64.

[4] 金陵.理解翻转课堂的三个关键点[J].中国信息技术教育，2014（4）：18-18.