BOPPPS教学模式在高中生物学概念教学的应用

摘要：生物学概念是生物学科知识的主要组成部分，是培养学生生物学学科核心素养的基础。概念的形成需要学生的主动建构，BOPPPS教学模式十分注重教学中对知识的自主构建与探索。将BOPPPS教学模式运用于高中生物学概念教学，教师需关注导入、学习目标、前测、参与式学习、后测以及总结等BOPPPS教学模式的六个环节，注重情境的创设、注重开展探究性學习活动。关键词：BOPPPS教学模式；概念教学；高中生物学生物学概念是对生物的结构、功能以及对生命现象的综合性阐述，是生物学科知识的主要组成部分，是教学中的核心［1］。《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课程标准》）明确要求教学过程重实践，指出学生的学习过程是主动参与的过程，学生通过探究性学习活动，能够深刻地理解和运用生物学的概念［2］。因此，教师在生物学概念教学中应引导学生主动学习，自主建构概念，这样才能加深学生对生物学学科本质的认识。然而，生物学概念教学存在着“重识记、忽视理解过程，重结论、忽视探究过程”的教学弊端［3］。因此，改变教师的课堂教学方式，落实探究教学是目前优化生物学概念教学的途径之一。BOPPPS教学模式是一种注重学生参与知识建构，要求教师在课堂上采取以探究为特点的参与式教学，促进学生主动学习的教学模式。BOPPPS教学模式为教师在生物学概念教学中落实以探究性学习为特点的课堂教学改革提供了教学框架。一、BOPPPS教学模式的内涵及研究现状（一）BOPPPS教学模式的内涵20世纪70年代加拿大教师技能培训体系ISW（InstructionalSkillsWorkshop）基于建构主义理论首次提出一种新型教学模式——BOPPPS教学模式［4］。该模式将教学分为六个环节，分别为导入（Bridge-in）、学习目标（Objective）、前测（Pre-assessment）、参与式学习（ParticipatoryLearning）、后测（Post-assessment）和总结（Summary），简称为BOPPPS［5］。BOPPPS教学模式对师生提出不同要求：引入作为BOPPPS教学模式的教学开端，要求教师采取适宜的教学手段使学生产生浓厚的学习兴趣，从而激发学生的探究欲望；学习目标环节展示了学生在课堂上要完成的学习任务和预期效果，教师需要以《课程标准》为依据，根据课本教学内容制订适宜的学习目标；前测环节是检验学生已有知识水平和新课预习成果，可采用课堂提问、知识小测验、问卷调查等方式，该环节的主要目的是建立新旧知识的联系以及探查学生已有的概念认知是否科学，从而确定教学起点，因此前测任务的难度不宜过大；参与式学习环节是BOPPPS教学模式的中心环节，要求学生主动参与知识建构过程，教师需要设计探究活动使学生深度参与课堂，促使学生主动思考、探索和建构知识；后测环节是检验学习效果，了解目标达成度，并引导学生运用新知识解决相似情境的问题；总结环节强调师生共同总结课堂所学知识，巩固学习成果，教师亦可在此环节评价学习目标的完成情况，为学生课后复习提供思考方向。（二）BOPPPS教学模式在中学教育的研究现状尹庆丰于2018年将BOPPPS教学模式运用于中学教育中，探讨了该教学模式与物理教学设计的适切性，并通过实践验证了该教学模式能提高学生课堂参与度，促进学生主动探索物理知识［6］。其他学科的研究者在分析了本学科的特点后，探讨了基于BOPPPS教学模式的课堂教学设计及应用效果。柳小康与字敏为了解决学生化学课堂参与度不高的问题，将BOPPPS教学模式运用于化学教学中，发现该教学模式能促进学生积极地进行自主探究［7］。徐天啸认为该教学模式的参与式学习环节能创造学生自主学习情境，经实践发现该教学模式能促使学生沉浸于英语语法课堂的学习［8］。刘朝莉将BOPPPS教学模式运用于生物课堂中，发现其能够有效提高学生课堂参与度，提升学生主动建构知识的能力［9］。笔者在梳理前人的研究中发现，BOPPPS教学模式在课堂实践中具有提高学生主动参与知识建构的效果，与《课程标准》中要求学生主动参与学习过程高度契合。因此，笔者尝试运用BOPPPS教学模式优化高中生物学概念教学。二、高中生物学概念教学实例本课教学内容选自人教版高中生物学必修1第2章第4节“蛋白质是生命活动的主要承担者”。（一）引入环节：创设教学情境，激发学习兴趣适宜的教学情境能调动学生的学习兴趣，促使学生在情境中积极思考，激发学生学习概念的动机。教学情境的类型有很多，如生活情境、问题情境、科学史情境、实验情境等。本课教学通过播放视频，呈现蛋白质每日摄入量数据，创设问题情境来激发学生的探究欲望。教师首先播放《荒野求生》中贝尔·格里尔斯生吃虫子的视频片段并提问：贝尔为什么要吃虫子？学生回答：补充蛋白质。紧接着，教师呈现中国膳食指南推荐中国居民每日蛋白质摄入量的数据并提问：贝尔吃虫子补充蛋白质，膳食指南也推荐我们每天摄入足够的蛋白质，可见蛋白质对人体的重要性。那么蛋白质在人体中究竟发挥着什么样的作用？食物中的蛋白质又是如何构成我们机体的蛋白质的呢？引导学生带着问题进入本节课的学习。在引入环节，教师通过播放贝尔为活命生吃虫子的视频营造生动有趣的情境，激发学生的探究兴趣。利用情境信息设计问题，引导学生思考蛋白质与生命活动之间的联系，并以此指导学生健康生活。（二）目标环节：展示学习目标，引出概念学习目标指学生通过学习应达到的预期结果，是教师评估学习效果的重要依据。在生物学概念教学中呈现学习目标，能为学生探究与理解概念知识指明方向。本节课的学习目标为，理解蛋白质功能与生命活动之间的联系，探究并能阐述氨基酸的分子结构及其形成蛋白质的过程，探究蛋白质结构与其功能之间的关联。（三）前测环节：设置预估问题，建立新旧概念联系前测环节教师通过提问了解学生已有的前概念水平，从而及时地调整教学进度。另外，学生的前概念未必都是科学的，如果存在错误概念，教师还要根据前概念设计有针对性的问题，引发认知冲突，在建构概念过程中逐步引导学生正确理解概念。通过学情分析得知，学生在初中阶段初步接触过蛋白质的功能，教师设计问题引导学生思考在校一天的生命活动，把生命活动与蛋白质功能联系起来：早上整理头发、进行课间早操，引出蛋白质的结构功能；一日三餐消化需要酶的催化，饭后血糖短暂升高需要胰岛素发挥作用，引出蛋白质具有催化功能和调节功能；每时每刻都进行呼吸，虽然空气中存在病菌，但是同学们仍能保持健康状态上课，引出蛋白质具有运输功能和免疫功能（如图1所示）。接着教师补充资料讲解机体的生命活动主要由蛋白质来执行，促使学生进一步认同和理解蛋白质是生命活动的物质基础与承担者。在前测环节，教师利用学生在校的生活情境，引导学生逐步理解蛋白质的功能，并建立人体生命活动与蛋白质功能的联系，对知识的掌握由浅入深、循序渐进，从而达成第一个目标任务。（四）参与环节：鼓励参与活动，促进学生主动建构概念在生物学概念教学中，如果仅通过教师讲解容易使学生对概念的认知停留在字面表达上，学生难以很好地理解概念。因此，教师需要设计教学活动促进学生深度参与知识加工过程，主动建构概念，深入理解概念的本质。以学生为主体的教学活动通常包括小组合作学习、角色扮演、案例分析、模型建构等。本节课主要采用模型建构的方法，让学生深度参与课堂。学生在模型建构过程中自主感知概念，主动形成概念并理解概念本质。活动1：探究氨基酸的结构特点及其结构通式教师首先提问：食物中的蛋白质最终以什么形式被人体吸收？紧接着教师让学生观察几种氨基酸的结构，引导学生用“正方形”划出相同部分，用“圆圈”划出不同之处，归纳出氨基酸的结构特点及其组成元素，并尝试写出氨基酸的结构通式。为了使学生更好地理解氨基酸的结构并非平面结构，教师提供颜色不同的黏土模拟组成氨基酸的元素，C、H、O、N为固定颜色的黏土，其他颜色代表侧链基团R基，牙签代表化学键。学生分组合作，先构建氨基和羧基的基团，并在组间相互评价所构建的模型是否具有科学性，在此过程中修正氨基和羧基的分子结构模型。氨基酸的R基结构复杂，为了方便学生理解，教师可以简化R基的表示形式，采用不同颜色的黏土代表不同的R基［10］。利用已经组建好的氨基和羧基结构模型，引导学生组建完整的氨基酸分子结构通式模型，并进行组间评价，在互评过程中学生自主修正氨基酸结构通式的物理模型（如图2所示）。接下来教师提问：氨基酸分子只有一个氨基和一个羧基吗？紧接着教师展示赖氨酸的结构式，学生修正对氨基酸中氨基和羧基的分布和数量的理解。活动2：探究氨基酸形成肽链并进一步组成蛋白质的过程教师提问：食物中的蛋白质分解成氨基酸进入细胞内，那么这些氨基酸需要经历什么过程才能形成人体中的蛋白质？由于此过程比较抽象，学生不易理解，因此教师可以播放氨基酸脱水缩合形成肽链的视频。紧接着教师引导各小组利用氨基酸结构模型，演绎氨基酸脱水缩合的过程（如图3所示）。教师布置任务，引导学生在建构模型的过程中思考：氨基酸之间是如何连接的？连接两个氨基酸的化学键是什么？何为二肽、多肽、肽链？学生通过小组合作，在建构模型过程中理解和辨析这些概念。教师追问：氨基酸脱水缩合形成肽链后就是一个蛋白质吗？接着教师以氨基酸形成血红蛋白为例，讲解肽链需形成更为复杂的空间结构才能组成蛋白质。活动3：探究蛋白质结构多样性的原因教师把学生组建的不同长度、种类、排列顺序的氨基酸多肽链模型投影在交互白板上，引导学生观察：如果这几条多肽链分别形成蛋白质，你认为这些蛋白质的结构和功能相同吗？学生比较分析肽链模型，得出氨基酸的数目、种类、肽链的排列顺序不同会导致多肽链的结构不同，进而导致蛋白质结构不同。教师继续补充血红蛋白形成过程的资料，引导学生分析肽链的空间结构不同也是蛋白质结构多样性的原因之一。教师引导学生认同蛋白质结构的多样性导致蛋白质功能的多样性这一观点。在参与式学习环节，学生主要通过组建物理模型活动，把微观抽象的知识以宏观且直观的形式呈现出来，理解与建构相關概念知识。在组间交流与评价过程中，完善模型建构的同时修正对概念的理解。在整个参与式环节中，学生通过建模发挥空间想象力，培养科学思维与探究能力，同时也建立和理解结构决定功能，发展生命观念。（五）后测环节：检测目标达成，促进概念知识迁移与应用后测环节的目的是检验课堂学习目标达成度，并促进学生内化知识。课堂练习一方面使教师了解学生对知识的掌握程度，以便在总结环节对学生仍未能掌握的概念知识进行重点讲解，另一方面可促进学生对概念的理解和应用。笔者在此环节设置了两种类型的题目，基础性题目检验学生目标达成度，能力提升题目促进学生对知识的迁移和应用。基础题：氨基酸仅通过脱水缩合的方式就可以形成蛋白质。判断表述是否正确，并说明理由。能力提升题：近日市面上出现一种能口服的胶原蛋白产品，商家称口服这种产品不仅能补充机体的胶原蛋白，还能使肌肤变饱满，恢复皮肤弹性。你认同这种说法吗？请说明理由。基础题考查学生对蛋白质形成过程的理解，能力提升题考查学生对所学概念知识的综合运用能力。学生在思考过程中将蛋白质相关概念知识运用于分析、解释生活中的生物学问题，有利于生物学学科核心素养的发展。（六）总结环节：利用概念图总结，强化概念知识结构体系总结是BOPPPS教学模式的第六个环节，是学生完善概念知识结构体系，提升总结能力的途径。纵观教学过程，学生在教师的引导下，体验多样化的参与式学习活动，逐步建构概念。然而，学生课堂上所掌握的概念知识具有碎片化的特点，课堂总结使学生把碎片化概念知识建构成概念知识结构体系，提高概念认知水平。概念图是师生总结知识的工具，在总结环节，教师可以引导学生完善概念图，建立概念知识之间的联系，形成概念网络。例如，在本节课的尾声，教师提出总结任务：大家回顾课堂所学，补充与完善概念图（如图4所示）。在此任务的引导下，学生回顾课堂所学知识，逐步完善概念图，建立各个知识间的联系。在此过程中，学生不仅能在头脑中对蛋白质相关的知识内容形成一个整体认知，还能自评学习效果，不断改进；教师亦能从整体上评估学生掌握知识的情况，实现教学反思。三、在生物学概念教学中运用BOPPPS模式的建议（一）注重开展探究性学习《课程标准》要求生物学概念教学重视探究性学习。因此，教师要基于学生的已有认知基础，设计能促使学生真正参与建构课堂知识的教学活动。但在以往的生物学概念教学中，教师往往更注重知识讲授而忽视学生的探究过程，导致学生对概念的认知仅停留在字面意义上，缺乏深入理解。因此，基于BOPPPS教学模式的生物学概念教学，须落实以“学生为中心”的教育理念，