從發(fā)展核心素養(yǎng)的角度探討概念教學(xué)與實驗教學(xué)的整合

卓瀟瀟

摘 要：以高中生物“必修三”中的實驗“設(shè)計并制作生態(tài)瓶”為例，探討了如何在實驗教學(xué)中整合并提升概念教學(xué)，并且能夠有效地培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);高中生物學(xué);實驗教學(xué);概念教學(xué)

2018年1月份，國家教育部頒布了《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡稱“課程標(biāo)準(zhǔn)”），其中提到了百余次“核心素養(yǎng)”，而在“基本理念”這一節(jié)中，第一點即為“核心素養(yǎng)為宗旨”：著眼于學(xué)生適應(yīng)未來社會發(fā)展和個人生活的需要，從生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任等方面發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，充分體現(xiàn)本課程的學(xué)科特點和育人價值，是本課程的設(shè)計宗旨和實施中的基本要求。

1.生物學(xué)核心素養(yǎng)

生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任。其中，“生命觀念”是指對觀察到的生命現(xiàn)象及相互關(guān)系或特性進行解釋后的抽象，是人們經(jīng)過實證后的觀點，是能夠理解或解釋生物學(xué)相關(guān)事件和現(xiàn)象的意識、觀念和思想方法;“科學(xué)思維”是指尊重事實和證據(jù)，崇尚嚴謹和務(wù)實的求知態(tài)度，運用科學(xué)的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習(xí)慣和能力;“科學(xué)探究”是指能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實世界中的生物學(xué)問題，針對特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進行觀察、提問、實驗設(shè)計、方案實施以及對結(jié)果的交流與討論的能力;“社會責(zé)任”是指基于生物學(xué)的認識，參與個人與社會事務(wù)的討論，作出理性解釋和判斷，解決生產(chǎn)生活問題的擔(dān)當(dāng)和能力。

2.概念教學(xué)與實驗教學(xué)

“課程標(biāo)準(zhǔn)”在“教學(xué)建議”中說道，“概念是處于學(xué)科中心位置，對學(xué)生學(xué)習(xí)具有引領(lǐng)作用的基礎(chǔ)知識。在生物學(xué)課程中，大概念包括了對原理、理論等的理解和解釋，是生物學(xué)科知識的主干部分”。

生物學(xué)是一門實驗科學(xué)，生物學(xué)的進步是由無數(shù)的實驗促成的，大多數(shù)生物學(xué)概念的形成離不開實驗論證。而生物教師要做的就是，如何將概念教學(xué)與實驗教學(xué)整合起來，通過實驗教學(xué)來引導(dǎo)學(xué)生對于生物學(xué)概念的理解，并且需要把發(fā)展生物學(xué)核心素養(yǎng)的目標(biāo)融合到其中。

3.“設(shè)計并制作生態(tài)瓶”實驗及其包含的生物學(xué)概念簡述

生態(tài)瓶是指將少量的植物、以這些植物為食的動物和其他一些非生物物質(zhì)放入一個密閉的廣口瓶或燒瓶中，形成一個人工模擬的生態(tài)系統(tǒng)——使得在一定的時間和空間中，各種生物和非生物之間，通過不斷的物質(zhì)循環(huán)和能量流動，互相作用，互相依存，形成一個平衡統(tǒng)一的整體。

該實驗位于第六章“生態(tài)系統(tǒng)”的末尾，可以說幾乎直接或者間接地包含了本章所有的生物學(xué)概念：本章第一節(jié)為“生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)”，其中的“食物鏈”、“食物網(wǎng)”、“營養(yǎng)級”的概念就是在給生態(tài)瓶選取動植物時首先要考慮的問題，當(dāng)高級生物沒有低級生物作為食物，就只能活活餓死;第二節(jié)為“生態(tài)系統(tǒng)中的生產(chǎn)量和生物量”，這其實就是把第一章的定性內(nèi)容定量化，若要使生態(tài)瓶能夠長時間地維持下去，必須掌控好一開始加入其中的各個營養(yǎng)級之間的配比;第三節(jié)為“能量流動和物質(zhì)循環(huán)”，這一節(jié)細致地分析了能量由太陽開始、在生態(tài)系統(tǒng)中地流動，以及水、碳、氮在生態(tài)系統(tǒng)中的循環(huán)，對于生態(tài)瓶而言亦是如此，生態(tài)瓶雖然是封閉的，但必須為透明的材質(zhì)來接收足夠的太陽能，而物質(zhì)循環(huán)上，為了使它閉環(huán)，則必須有一定的分解者;第四節(jié)為“生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)及其調(diào)節(jié)”，其中的“正反饋”和“負反饋”是非常重要的概念，而在制作生態(tài)瓶的過程中，很難一下子達到生態(tài)平衡，所以需要分析正反饋和負反饋，增減相應(yīng)的物質(zhì)，來使生態(tài)瓶逐漸達到平衡。

4.實驗過程設(shè)計與指導(dǎo)

4.1.前期準(zhǔn)備

前期準(zhǔn)備是指準(zhǔn)備實驗器材方面，學(xué)生很難自己獲取專業(yè)的實驗器材，需要由教師來提供。在淡水生態(tài)系統(tǒng)、海水生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)中，淡水生態(tài)系統(tǒng)模擬起來較為簡單，所以本實驗的器材以此來準(zhǔn)備。

4.2.設(shè)計生態(tài)瓶

設(shè)計生態(tài)瓶是將理論運用于實踐的過程，可以很好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，只有運用科學(xué)思維來對整個生態(tài)瓶進行計算和推演，才能使得設(shè)計行之有效。

4.3.制作生態(tài)瓶

制作生態(tài)瓶雖然比其他生物實驗稍微復(fù)雜一些，但整體上并不難，教師也不應(yīng)該要求學(xué)生有固定的模式，而是在書面設(shè)計的基礎(chǔ)上根據(jù)實際情況加以改善，若是對實驗器材的操作有疑問的地方，則可以做適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。

4.4.觀察、紀錄與修正

在初步完成生態(tài)瓶后，需要有一段觀察時期，來保證其中的生態(tài)系統(tǒng)不至于在短時間內(nèi)就失去平衡。如果發(fā)現(xiàn)生態(tài)瓶中的動植物出現(xiàn)生命力不足的情況，學(xué)生就應(yīng)該及時調(diào)整它們的構(gòu)成和比例，一步到位做成一個能夠長時間存活的生態(tài)瓶不是一件容易的事。

在生態(tài)瓶初步平衡之后，則可以減少觀察的頻率，以約每日一次的頻率督促學(xué)生觀察并記錄生態(tài)瓶中的情況，包括植物、動物的生存狀況以及水質(zhì)的情況。

在這整個觀察和調(diào)整的過程中，學(xué)生不得不重新認識課堂上學(xué)到的概念知識，通過思考使抽象變得形象，從而初步掌握科學(xué)探究的基本思路和方法，提高了實踐能力。

4.5.總結(jié)與討論

在春秋兩季，生態(tài)瓶差不多可以維持兩個月的時間，所以可以在實驗開始后一個月和兩個月這兩個時間點上組織兩次集體的討論，每個學(xué)生自己的生態(tài)瓶和記錄本，無論是成功或是失敗的學(xué)生可以講出自己在制作和觀察過程中的心得體會，尤其是對于失敗（存活期較短）的生態(tài)瓶，可以由教師與所有的學(xué)生共同討論，來找出失敗的原因和解決方法，從而對教授已經(jīng)有一段時間的生物學(xué)概念進行重新回顧和加深。

總的來說，該實驗是一個綜合性較強的實驗，如果能夠順利組織的話，一方面學(xué)生能夠?qū)τ诟拍钪R有更深的理解，另一方面，教師也能在實驗過程中認識到每個學(xué)生的學(xué)習(xí)情況以及學(xué)習(xí)能力、習(xí)慣中的不足之處，從而可以對癥下藥，及時引導(dǎo)學(xué)生。

參考文獻

[1]蔣桂林.基于高中生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的生物學(xué)科素養(yǎng)的思考[J].中學(xué)生物學(xué)，2015（2015年10）：9-10.

[2]譚永平.從發(fā)展核心素養(yǎng)的視角探討高中生物必修內(nèi)容的變革[J].課程.教材.教法，2016（7）：62-68.