培养创新型人才的教学实践&保罗模型在生物课堂中的应用_细胞器论文

培养拔尖创新人才的教学实践——“保罗模式”在生物课堂的应用，本文主要内容关键词为：保罗论文,拔尖论文,教学实践论文,课堂论文,模式论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。

      在培养拔尖创新人才的实践探索中，中国人民大学附属中学（简称人大附中）校长刘彭芝提出要熔铸中外精华，学习西方先进的教学理念和教学方法，结合我国国情和自身特点探索一条适合中国学生的教学模式。为此，人大附中专门聘请了美国著名的托马斯—杰斐逊数理高中生物系主任保罗博士（Paul Cammer）为顾问，指导学校教学改革。保罗博士在美国执教时深受学生喜爱，他把自己的教学方法固化成了一套完整的体系，形成独具特色的教学模式，即“保罗模式”。本文结合“保罗模式”在人大附中高中生物课堂上的应用，从课堂组织形式、内容安排和时间分配以及课前准备等方面对该模式进行详细的解读。笔者所教授的班级是高一年级理科实验班，该班级在教材选择上注重内容深度和前瞻性，因此选用了美国大学先修课程AP生物课程最常选用的英文教材（Campbell Biology）。

      一、“保罗模式”的课堂组织形式

      “保罗模式”与我国传统课堂最为显著的不同，在于它的课堂组织形式。

      为了更好地和学生进行面对面的交流，拉近师生之间的距离，从而确保教师在课堂上关注到每位学生，保罗博士把教室的座位布置成长方形或U形，把教师的位置安排在中间，并为教师设置一把可以随意转动的椅子。在笔者的生物课堂上，学生环坐在教师的周围，教师可以随时滑动到任意一个学生面前，与之进行面对面的交流。

      将教室的关注点从讲台转移到教室中央，有以下好处。首先，教师的位置在教室中央，与全体学生等距，这样教师和每位学生之间的交流更加便捷，而且教师能够更好地观察学生行为。其次，从学生的角度来讲，由于他们知道教师可以近距离地关注到自己的行为，所以他们能更好地遵守课堂纪律，也会更好地约束自己的行为。最后，生生交流更加便捷，每位同学都可以看到其他所有同学，同时自己的一举一动也都在全班同学的注视之下，方便学生之间展开讨论和对话。

      二、“保罗模式”的授课内容和时间分配

      在“保罗模式”下，教师怎样进行授课呢？以生物课为例，课时安排上每次课是两个课时，共90分钟，每节课的授课内容和时间分配如表1所示。

      

      第一个环节是课前测试。为了保证课上提问和讨论环节的顺利进行，“保罗模式”要求学生每次上课之前做好预习，进行自主学习。如何才能保证学生按照教师的要求认认真真地下工夫自学呢？保罗认为，关键在于测试，如果没有测试，学生就不会很好地预习，就无法保证教学进度的正常推进。所以，每节课的小测试都是必不可少的，而且测试成绩都要记入学生的总评成绩。以《细胞器》这节课为例，第一个环节是小测试，测试题如下。

      1级：知识/理解

      1.以下哪一结构不属于内膜系统？

      A.核膜 B.叶绿体 C.高尔基体

      D.质膜 E.内质网

      2.以下哪一结构是植物细胞与动物细胞所共有的？

      A.叶绿体 B.细胞壁 C.中央大液泡

      D.线粒体 E.中心体

      3.以下哪一结构会出现在原核细胞中？

      A.线粒体 B.核糖体 C.核膜

      D.叶绿体 E.内质网

      4.以下哪一结构与其功能对应错误？

      A.核仁；与核糖体亚基的合成有关

      B.溶酶体；细胞内消化分解

      C.核糖体；蛋白质合成

      D.高尔基体；蛋白转运

      E.微管；肌肉收缩

      2级：应用/分析

      5.氰化物可以和至少一种参与合成ATP的分子结合。如果一个细胞接触了氰化物，那么可以在以下哪些结构中找到这些氰化物？

      A.线粒体 B.核糖体 C.过氧化物酶体

      D.溶酶体 E.内质网

      6.一个新合成的蛋白要被分泌到细胞外，最可能要经历以下哪一途径？

      A.内质网高尔基体细胞核

      B.高尔基体内质网溶酶体

      C.细胞核内质网高尔基体

      D.内质网高尔基体与质膜相融合的囊泡

      E.内质网溶酶体与质膜相融合的囊泡

      7.以下哪种细胞最适合于研究溶酶体？

      A.肌肉细胞

      B.神经细胞

      C.吞噬细胞

      D.植物的叶肉细胞

      E.原核细胞

      完成测试后，学生交换试卷互相评判，然后教师针对为什么要考查这个知识点以及还有哪些需要强调的做一些补充说明。测试题较难或答案比较灵活时，就需要教师进行讲解。以上七个测试题分为两个等级，第1-4题属于简单的记忆性知识的考核，第5-7题需要学生在理解知识的基础上灵活应用。一般教师只需给学生精讲第二个等级的问题就可以了。

      第二个环节是新授课。教师要运用苏格拉底式教学方法把新授课的内容以提问方式呈现出来，通过学生讨论和回答问题，让学生自己去建构知识体系。例如，教师可以把书本上的图投影出来，让学生试着去讲解该图要说明什么问题。

      《细胞器》这节课的重点是各细胞器的结构和功能，知识性的内容较多。如果按照传统的讲授模式授课，一个细胞器一个细胞器地讲下去，学生会感觉很枯燥，效果也不好。但按照“保罗模式”可以有不同的方式，教师可让三个同学为一组，每组重点负责一个细胞器的预习。课上让各组同学分别讲解细胞器的结构和功能，而其他同学可以根据自己预习的情况来提问和发起讨论。这样一来，每位同学都很用心，不但仔细阅读了书本上的内容，还查阅了很多书籍和文献，对知识进行了扩充。在课堂上，负责讲解的同学都能很好地解释其他同学提出的问题，而且能够用自己的语言去描述，如有同学把液泡比喻成细胞用来存储化学原料的“仓库”。

      有一些问题光靠学生的自学和相互讨论是解决不了的，这就需要教师讲解。这类精讲时间上一般不超过五分钟。例如，在《细胞器》这一节课上，不少同学对“生物膜系统”的概念不理解，教师就要在同学们发言的基础上有针对性地对这个概念加以解释说明。

      第三个环节是讨论与本节知识相关联的学术问题，即在学生掌握了书本知识的基础上再进行拓展，这个环节所讨论的问题是书本上没有的且难度较大，要求学生活学活用，因此花费的时间往往要比第一个环节长。但对这些问题的讨论，最能够激发学生的学习兴趣和探索欲望，学生在讨论中往往会闪现出很多创新点。例如，《细胞器》这节课重点拓展了以下两个问题：所有的细胞器都是由一层单位膜（由两层磷脂分子组成）包裹着吗？你能对该双层膜的来源给出合理的解释吗？①这两个问题很能挑战学生的思维。对于第一个问题，只要学生好好预习了就知道“多数细胞器是一层膜包裹的，少数像线粒体这样的细胞器由两层膜包裹，而核糖体没有膜包裹。”但这并不是该问题的全部答案，关键的问题是藏在小括号里的“由两层磷脂分子组成”。膜是由两层磷脂分子组成的，这是几乎所有课本告诉学生的事实，那么有没有例外呢？通过讨论，学生欣喜地发现：“确实应该存在由单层磷脂分子组成的膜。”通过对这一问题的讨论，打破了学生头脑中固有的概念和条条框框，鼓励学生不要对书本的知识死记硬背，而是要培养自己对已有知识进行批判性思维的学习习惯。

      学生对此展开讨论得出结论的过程如下。

      师：组成细胞膜的磷脂分子有什么样的结构特点？

      生：磷脂是两性分子，有个亲水的头部，还有一个疏水的尾部。

      师：这样的结构特点与形成磷脂双分子层有什么联系，为什么生物膜不是一层磷脂分子？

      生：细胞内外都是水溶液，而磷脂分子只有一端亲水，另一端疏水，所以细胞膜由两层磷脂分子组成，它们亲水的头部接触水分子，而疏水的尾部相对着，在膜的内部。

      师：细胞内部都是亲水的物质吗？

      生：也有疏水性的物质，比如油脂。

      师：这些疏水性的物质外面如果有膜包被的话，应该是什么样的膜结构？

      生：应该是磷脂分子疏水的尾部向内与疏水的油脂接触，而磷脂分子亲水的头部向外与水接触。

      生：理论上这就是一层磷脂分子组成的膜结构！真的有这样的结构吗？

      师：真的存在！植物种子内部油滴的膜就是单层磷脂分子构成的。

      由上可知，“保罗模式”要求教师少讲、精讲，把更多的时间留给学生，让学生自己动脑子，自己思考问题、讨论问题，自我检验学习成果。过去以教师教为主、教师讲学生记的模式，要变成以教师引导学生自学为主，充分调动学生的积极性，让学生在课堂上动脑筋思考，积极讨论问题和亲自动手实践。

      三、“保罗模式”的课前准备

      基于“保罗模式”的课堂教学大大减轻了教师在课上的劳动强度，因为真正需要教师讲解的时间不会超过十分钟。但要用好这种模式，教师就必须在课下做大量精心的准备工作。教师在上课之前必须把教材的内容摸透，并在开学前做好整个学期的教学计划。

      以生物课的教学为例，教学计划要具体到每一周、每一节课的学习内容，而且这个计划要发给全体学生，让学生做到心中有数，能够提前预习。表2是笔者2013年9月的教学计划。

      

      除了教材上的内容外，教师在课堂上还要组织一些深入且贴近科研前沿的讨论。所以教师在备课时要精心挑选一些具有代表性的、适合学生阅读的科研论文，并针对论文内容设计几个问题来引导学生讨论。

      例如，在学习《细胞呼吸》时，传统观点一般都认为肌肉细胞无氧呼吸的产物乳酸是引起肌肉疲劳的主要原因。其实大量事实和实验证据已经向这一传统观点发出了挑战。因此，笔者就让学生阅读2004年著名期刊Science上的一篇具有新视角的论文：Lactic Acid-The Latest Performance-Enhancing Drug（《关于乳酸的最新研究：提高运动成绩的药物》），并针对该论文提出了四个问题：什么是酸中毒（acidosis）？请总结最初人们对酸中毒与肌肉疲劳关系普遍认识；人们慢慢开始对以上认识产生质疑，请例举任意一个质疑的间接证据；尼尔森等人研究的关键发现是什么？通过回答这些问题，学生可以更有效地阅读论文，抓住论文的关键词、主要研究问题以及关键发现。如此循环，在多次文献阅读中，学生慢慢地就会形成科学的思维方式，养成批判性思维习惯。

      在实验的安排上，教师需要精心准备一些具有探究性的实验（一般需要学生进行定量的测量）。例如，传统课堂上只是让学生观察质壁分离现象，而在笔者的实验课上会让学生根据质壁分离原理探究洋葱外表皮细胞液的浓度。这样虽然难度加大了，但也更接近现实中的科研工作，能激发学生挑战的欲望，如有学生对课上的测量不满意，自己又主动提出要利用空余时间再做一次实验。

      所有这些课堂之外的准备工作，对于一个刚开设这门课的教师来说，都是不小的挑战，需要倾注大量的心血。

      四、学生的收获与反馈

      对于这种全新的教学模式，学生们一开始觉得有点难，但逐步适应后，他们开始喜欢上这种模式，教师也在他们身上发现了一些可喜的变化。

      首先，逐渐养成自主学习习惯。开学第一个月，很多学生反映预习任务太重了，自己很难完成。经常有学生无法完成预习任务，课堂小测不过关。而期中考试过后，学生们都已经能按要求阅读书本内容和指定的科研论文。主动自学开始成为他们的良好习惯和优秀品质。甚至有学生已经不满足于教师布置的阅读任务，自己花钱从美国邮寄订阅Science期刊。

      其次，提升了学习品质，消除了畏难情绪。开学初大多数学生惧怕小测试，学期末的时候所有的学生都已经适应了每节课的小测试，期待通过小测试来检验自己的学习成果。更有几位学生希望提高小测的难度，以增强自己的成就感。

      最后，提高了综合素质。通过课堂研讨、课外阅读的锻炼，学生的表达能力提高了。一开始很多学生不愿意参与讨论，或一讨论就爱跑题，或喜欢一两个学生之间的“小辩论”，经过一学期的锻炼，几乎每个学生都能积极参与课堂讨论，并认真倾听其他同学的发言。

      编辑手记：“保罗模式”的成功在于：第一，开创了一种全新的课堂组织形式，执教者在教室中央，学生环绕四周，方便了师生、生生间的交流。第二，大课时（90分钟）授课，把重点放在知识拓展“讨论”。第三，也是最为关键的，就是注重学生自主学习能力的养成。这种能力养成训练是有计划的、连贯的。首先是有计划的预习指导；其次是上课伊始先进行测试，既能督促预习的有效实施，又能及时反馈预习效果；最后是知识拓展阶段的“讨论”，让学生自主学习成果有用武之地。当然，我们也应该看到，人大附中的生源质量与大多数学校是有明显区别的，因此这种模式是否可以广泛推广，或者借鉴时可以做哪些方面调整，这些问题有待进一步探讨。

      ①该问题是针对课文内容所提，书中写：“During autophagy，a damaged organelle or small mount of cytosol becomes surrounded by a double membrane（of unknown origin）。”（在自噬时，受损的细胞器或少量细胞质由来源不明的双层膜包裹）

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