解决真实问题，发展核心素养
摘要针对新疆在发展中遇到的寻找草原替代物以发展畜牧业的问题，由内高班学生与本地学生组成小组，通过查阅文献、访谈调查说明棉花秸秆饲料化的意义、限制因素，结合发酵工程、生态工程相关知识以及相关资料尝试解决棉秆饲料化利用难题，并介绍新疆实践应用情况。本设计在解决实际问题的过程中，既能提升学生的科学思维、科学探究能力，又能促进内高生更加关心家乡发展，增强本地生对新疆的了解，发展社会责任素养。
关键词秸秆饲料微生物复习课
中图分类号G633.91
文献标志码B
潞河中学是全国首批承办内地新疆高中班（以下简称内高班）的学校，内高班学生愿意尝试用所学知识解决家乡人民现实中的问题。近年，作为全国第二大牧区的新疆维吾尔自治区（以下简称新疆）一直在贯彻落实“新发展理念”，走“两个可持续”发展之路，因此，天然草原的生态功能得到强化，而畜牧业生产功能则被弱化。寻找草原替代物成为了发展新疆畜牧业的一项重要任务，而农作物的秸秆就是最好的替代物。加大开发利用秸秆资源，对减少环境污染、发展农业循环经济、增加农民收入有重大意义。
潞河中学每个生物教学班内约10名内高班学生（以下简称内高生）。以新疆棉花秸秆（以下简称棉秆）饲料化作为高三复习课的单元教学背景，由内高生与本地学生组成小组，运用发酵工程、生态工程相关知识尝试解决这一现实问题，既能落实新课程标准培养学生“认识到生物学在坚持人与自然和谐共处……等方面的重要贡献……善于从实践的层面探讨或尝试解决现实生活问题;具有开展生物学实践活动的意愿和社会责任感”的课程目标，又能发展学生的学科核心素养。
1对教学内容的分析
解决现实社会中存在的实际问题，不仅需要学生具备科学思维、技术思维，更需要具备工程学思维。面对秸秆饲料化利用这一现实问题，教师引导学生从以下几个问题角度思考：是否应当进行农作物秸秆的饲料化利用（新疆农作物秸秆利用现状如何、哪种秸秆具有饲料化利用的潜力、饲料化利用与现有利用方式的利弊）？限制饲料化利用的因素是什么？如何进行饲料化利用？饲料化利用是否有成功的案例？除了饲料化利用还有没有其他有益的利用途径？在这些问题中，与科学思维高度相关的，应该是“如何进行饲料化利用”。
2教学活动的组织
内高生与本地学生组成4个小组，领取不同的问题（如何进行饲料化利用这个问题留待课上解决）。内高生通过访谈、调查问卷等方式，了解自己家乡的情况;本地学生主要负责文献资料查阅，在对上述问题进行回答的过程中寻找、设计解决方案。
2.1新疆农作物秸秆饲料化利用的现状和意义
2.1.1新疆农作物秸秆利用现状
第一组调查发现：新疆有556.8万ha耕地播种面积，秸秆资源量巨大。新疆2015年秸秆总量近3000万t，棉秆占到了秸秆产量的1/3左右。据第一次全国农业污染源普查结果（2010年），新疆农作物秸秆饲料化利用占总量53.04%，但主要是玉米和小麦的秸秆，棉秆的饲料化利用尚未大规模推广。学生还调查到，农民中选择将棉秆“直接粉碎还田”的占绝大多数（大于70%），少数选择“焚烧”或“废弃”，二者总比例达到近90%。可见，新疆棉秆利用潜力巨大。
2.1.2棉秆饲料化利用的意义
秸秆还田可以增加土壤通透性，提高土壤肥力，节省空间。但是也有部分学者认为秸秆还田后为病原菌的生长与繁殖提供了有利的环境，使病原菌初始菌源量增加，病害加重。
学生经调查、访谈得出种植棉花的投入与产出（表1）。可见，棉秆直接还田在一定程度上影响了农民的收入。
棉秆饲料化利用，既可以过腹还田，仍然可以提高土壤肥力，且能减轻病虫害;又可以缓解饲料短缺的问题，从而带来更好的生态效益和经济效益，实现可持续发展。
2.2棉秆饲料化利用的限制因素
第二组经文献查阅、访谈调查，发现：与玉米、水稻、小麦秸秆相比，棉秆饲料化利用的制约因素主要是棉秆中的游离棉酚对动物具有一定的毒性，会导致动物生长受阻、繁殖力下降，甚至导致死亡;而且棉秆中的纤维素含量很高，木质化程度高，适口性差，消化率低。
学生还发现，绝大多数农户希望对棉秆进行利用，并希望通过对棉秆的利用降低自身农业生产的成本，但并未在实际中对棉秆加以较深程度的资源化利用。主要原因是农户并不具备更高阶段的棉秆资源化利用所必备的科学技术支撑。此外，农户的社会观念，如环保教育、政策导向也在一定程度上限制了棉秆的饲料化利用。
2.3棉秆饲料化利用的方法
学生认识到，棉秆的饲料化利用，除了受农户的观念、当地政策等因素影响外，还需要解决技术问题。于是，课堂教学就聚焦于如何解决棉秆饲料化利用過程中的技术问题。
2.3.1菌种的获取、分离、鉴定
学生在高二时，对纤维素分解菌的分离和鉴定有一定的了解，首先想到了如何降低纤维素的含量。在教师引导下，学生以纤维素分解菌菌种的获取、分离、选择及鉴别培养，