基于學(xué)科核心素養(yǎng)的高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)階教學(xué)的實(shí)踐研究

摘" 要：本文針對當(dāng)前高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍存在的難以開足、開好、開齊的現(xiàn)實(shí)問題，通過轉(zhuǎn)變教師的教學(xué)理念，探索并構(gòu)建高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)階體系、生物學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)階教學(xué)課堂范式和實(shí)驗(yàn)教學(xué)教師共同體，以期提高生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，達(dá)成發(fā)展學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)；進(jìn)階教學(xué)

文章編號：1003-7586（2024）12-0043-03" 中圖分類號：G633.91" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

基金項(xiàng)目：

第十四期江蘇省中小學(xué)教學(xué)研究課題重點(diǎn)自籌課題“基于學(xué)科核心素養(yǎng)的高中生物實(shí)驗(yàn)進(jìn)階教學(xué)的實(shí)踐研究”（2021JY14-ZB41）。

1" 當(dāng)前實(shí)驗(yàn)課程開展的問題

《教育部關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見》明確指出，實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為國家課程方案和學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的重要教學(xué)內(nèi)容，是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要途徑。［1］筆者通過問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)難以開足、開齊、開好的主要原因是大部分教師課時緊張而采用的“講實(shí)驗(yàn)”教學(xué)模式。［2］因此，當(dāng)前的高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)難以有效支撐學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。針對以上問題，筆者構(gòu)建了高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)階體系，以期解決實(shí)驗(yàn)課時不足導(dǎo)致的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)開展困難和時間分配問題。

2" 實(shí)驗(yàn)課堂開設(shè)問題的解決

2.1" 改變教學(xué)理念，提升生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的重要性

教師應(yīng)從學(xué)情出發(fā)，深化學(xué)生對生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識和理解，逐漸提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)在生物學(xué)教學(xué)中的地位，保證生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效實(shí)施，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

2.1.1" 實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力

在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動中，學(xué)生需要經(jīng)歷提出問題、做出假設(shè)、設(shè)計(jì)方案、進(jìn)行操作、收集并分析數(shù)據(jù)及得出結(jié)論等實(shí)驗(yàn)過程。這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容能夠充分鍛煉學(xué)生觀察、思考及動手操作的能力，引導(dǎo)學(xué)生模仿科學(xué)家的思考方式和探究行為，逐步構(gòu)建知識體系，進(jìn)而充分培養(yǎng)自身的科學(xué)思維能力。

2.1.2" 實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠提升學(xué)生的高階思維

生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)并非機(jī)械地重復(fù)教材中的實(shí)驗(yàn)步驟。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生可能會遇到各種問題與挑戰(zhàn)，需要突破常規(guī)思維，嘗試通過新的方法與途徑解決問題［3］，如改進(jìn)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)步驟等。這種創(chuàng)新思維的培養(yǎng)能夠幫助學(xué)生在復(fù)雜多變的社會環(huán)境或科研工作中提出獨(dú)特的見解、創(chuàng)造出新的價值。

2.1.3" 實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力

教材中的理論知識往往較為抽象，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以將知識具象化。通過動手操作，學(xué)生能夠更加深入地理解和掌握知識并學(xué)會運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題。例如，在“驗(yàn)證酶的特性”實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生能夠利用所學(xué)知識探究植物生長素類似物的最適濃度。這種創(chuàng)新實(shí)踐能力的鍛煉有助于學(xué)生更好地適應(yīng)不斷發(fā)展的社會，進(jìn)而培養(yǎng)其社會責(zé)任意識。

2.1.4" 實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神

部分生物學(xué)實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生以小組合作的方式完成，小組成員需要分工協(xié)作并進(jìn)行交流討論及評價。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生需要傾聽他人意見、發(fā)揮自身優(yōu)勢、合作完成實(shí)驗(yàn)并達(dá)成目標(biāo)，進(jìn)而發(fā)展自身的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

2.2" 重組實(shí)驗(yàn)體系，構(gòu)建高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)四級進(jìn)階體系

筆者根據(jù)《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）中提出的“學(xué)科核心素養(yǎng)水平劃分”標(biāo)準(zhǔn)，將“科學(xué)探究”素養(yǎng)分為四個水平，并據(jù)此將高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)劃分為四個層級。

第一級為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)階段，主要適用于高一年級全體學(xué)生，旨在引導(dǎo)學(xué)生掌握一定的生物學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能。第二級為提升性實(shí)驗(yàn)階段，主要適用于高二年級選修生物學(xué)的學(xué)生，要求學(xué)生根據(jù)《課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求完成相應(yīng)的選修實(shí)驗(yàn)，包括驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和探究性實(shí)驗(yàn)。第三級為拓展性實(shí)驗(yàn)階段，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下合作完成教材中的探究性實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐性實(shí)驗(yàn)。第四級為研究性實(shí)驗(yàn)階段，學(xué)生在教師指導(dǎo)下利用生物學(xué)及其他學(xué)科知識創(chuàng)設(shè)、開展并合作完成實(shí)驗(yàn)課題。

教師通過構(gòu)建高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)階體系將高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)分為四類，進(jìn)而根據(jù)學(xué)生的培養(yǎng)層次進(jìn)行分級教學(xué)。

在基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師培養(yǎng)學(xué)生基本的實(shí)驗(yàn)操作技能，帶領(lǐng)學(xué)生對教材知識進(jìn)行驗(yàn)證，從而幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識、拓展思維。提升性實(shí)驗(yàn)以選擇性必修教材中的實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生需查閱資料并獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，教師在教學(xué)過程中以指導(dǎo)和評價為主。拓展性實(shí)驗(yàn)則需要教師通過課外學(xué)習(xí)和社會實(shí)踐途徑，結(jié)合學(xué)校資源、地方特色和學(xué)生學(xué)情，設(shè)計(jì)并開展具有實(shí)踐意義的實(shí)驗(yàn)，教師在教學(xué)過程中需要積極鼓勵學(xué)生針對科研問題自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和探究活動。研究性實(shí)驗(yàn)中，教師根據(jù)學(xué)生的科研興趣確定研究方向，引導(dǎo)學(xué)生完成課題研究。教師在課題研究過程中需要充分激發(fā)學(xué)生的探究興趣，提高學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力，進(jìn)而發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

2.3" 改革課堂模式，構(gòu)建高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)階課堂教學(xué)范式

教師可以根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)層級的具體要求組織教學(xué)，構(gòu)建滿足不同層次培養(yǎng)要求的課堂模式。

2.3.1" 基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)

基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)以課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)為主，需要學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中明確實(shí)驗(yàn)步驟和原理，并完成實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。此類實(shí)驗(yàn)可在正常課時內(nèi)完成，主要以教師講授為主，教學(xué)過程中教師需要講授實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)步驟，并對實(shí)驗(yàn)儀器的操作及實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行講解并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行操作。

2.3.2" 提升性實(shí)驗(yàn)教學(xué)

提升性實(shí)驗(yàn)教學(xué)階段以教學(xué)活動和實(shí)踐為主，鼓勵學(xué)生走出課堂，自主理解實(shí)驗(yàn)原理，以培養(yǎng)自身的科學(xué)探究能力和社會責(zé)任意識。該層級的實(shí)驗(yàn)主要包括選擇性必修教材中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生在開展實(shí)驗(yàn)之前需查閱資料，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、完善實(shí)驗(yàn)步驟并做出假設(shè)，小組成員分工合作，最終在教師指導(dǎo)下科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程中教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)記錄和數(shù)據(jù)分析，促進(jìn)學(xué)生高階思維能力和生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展。

2.3.3" 拓展性實(shí)驗(yàn)教學(xué)

拓展性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生利用社團(tuán)和課外時間進(jìn)行的研究性學(xué)習(xí)。通過開展以高中生物學(xué)知識為核心、符合學(xué)生學(xué)情的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師能夠促進(jìn)自身專業(yè)素養(yǎng)提升的同時培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

實(shí)驗(yàn)的順利開展需要學(xué)生根據(jù)學(xué)?，F(xiàn)有條件分組進(jìn)行討論，創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境后查閱相關(guān)資料確定解決問題的方案，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并合作開展實(shí)驗(yàn)。各小組根據(jù)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論交流，共同分析得出結(jié)論。教師在討論過程中進(jìn)行總結(jié)評價，引導(dǎo)學(xué)生遷移拓展所學(xué)知識，培養(yǎng)其合作探究能力。

2.3.4" 研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)

研究性實(shí)驗(yàn)是指以解決社會和自然問題提出的實(shí)驗(yàn)。［4］該層級的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)以科研實(shí)踐為主題，以創(chuàng)新課題為組織形式，引導(dǎo)學(xué)生直接參與新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化。學(xué)生根據(jù)自身興趣選擇課題方向，確定研究課題并查閱相關(guān)資料后開展預(yù)實(shí)驗(yàn)并在實(shí)驗(yàn)過程中優(yōu)化、完善實(shí)驗(yàn)方案，之后在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論并最終形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

2.4" 融合教師隊(duì)伍，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)教師共同體

實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)階體系的內(nèi)容不再局限于單一學(xué)科范疇，而是需要學(xué)生以跨學(xué)科的知識作為指導(dǎo)開展實(shí)驗(yàn)。為了便于指導(dǎo)，筆者邀請物理、生物學(xué)、化學(xué)、地理等多學(xué)科教師，從目標(biāo)、組織、學(xué)習(xí)、實(shí)踐、溝通五個方面構(gòu)建教師共同體。在此過程中，筆者開展專業(yè)教學(xué)活動以提升教師的專業(yè)素養(yǎng)并邀請教育學(xué)專家研討教學(xué)創(chuàng)新理念；組織教學(xué)實(shí)踐交流會，讓各學(xué)科教師取長補(bǔ)短；開展各學(xué)科實(shí)驗(yàn)公開課，由教師之間進(jìn)行互評；組織聯(lián)合備課，整合不同學(xué)科知識和教學(xué)方法。

2.5" 依托實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)階，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)

根據(jù)核心素養(yǎng)的不同維度，筆者以實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)階體系為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)不同層次的核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)（見表1）。

2.5.1" 改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)思想以促進(jìn)學(xué)生生命觀念的構(gòu)建

生命觀念是生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)，對學(xué)生的未來發(fā)展至關(guān)重要，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)思想的改革能夠從多個方面促進(jìn)學(xué)生對生命觀念的深入理解。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師對“結(jié)構(gòu)與功能觀”相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行篩選、挖掘和整合，幫助學(xué)生認(rèn)識生命活動及其發(fā)展規(guī)律。例如，在微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中，學(xué)生通過拓展性實(shí)驗(yàn)，不僅能夠掌握實(shí)驗(yàn)操作技能，還能深刻領(lǐng)悟生物進(jìn)化的過程，充分體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)對學(xué)生生命觀念的培養(yǎng)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中學(xué)生能夠掌握并運(yùn)用所學(xué)知識并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建結(jié)構(gòu)與功能觀等生命觀念，明確生物的多樣性等內(nèi)容，進(jìn)而運(yùn)用生命觀念觀察并解釋生活中的生物學(xué)現(xiàn)象。

2.5.2" 改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式以實(shí)現(xiàn)學(xué)生科學(xué)探究能力和科學(xué)思維的提升

實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的改革能夠顯著提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和科學(xué)思維。［5］例如，在微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中，教師可以組織學(xué)生開展拓展性實(shí)驗(yàn)，探究不同抗生素對大腸桿菌的殺菌作用及細(xì)菌抗性增強(qiáng)的機(jī)制。在此過程中，學(xué)生不僅能夠熟練掌握稀釋涂布平板法等微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技能，還能夠直觀地觀察到菌落透明圈與抗生素抗性之間的關(guān)系。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式鼓勵學(xué)生主動參與、積極探索，旨在通過實(shí)踐提升其科學(xué)探究能力，并培養(yǎng)其科學(xué)思維，使學(xué)生能夠以科學(xué)的方法去分析和解決問題。

2.5.3" 改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念以達(dá)成學(xué)生社會責(zé)任意識的培養(yǎng)

在社會責(zé)任意識方面，實(shí)驗(yàn)教學(xué)則能夠有效幫助學(xué)生構(gòu)建責(zé)任感與認(rèn)同感。例如，在環(huán)境科學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)中，教師可引導(dǎo)學(xué)生開展本地水質(zhì)監(jiān)測實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過采集水樣、運(yùn)用化學(xué)分析方法檢測各項(xiàng)指標(biāo)深入了解家鄉(xiāng)水資源現(xiàn)狀。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生思考減少污染、保護(hù)水資源的策略，并向社區(qū)居民宣傳環(huán)保知識。

3" 實(shí)踐成果

筆者通過成果推廣開發(fā)了系列教學(xué)資源，并在不同學(xué)校和班級的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行使用，為一線教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了可參考的案例，促進(jìn)了學(xué)科質(zhì)量與學(xué)生核心素養(yǎng)的提高。生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)階體系能夠充分發(fā)展教師的專業(yè)素養(yǎng)，從生命觀念、科學(xué)探究、科學(xué)思維及社會責(zé)任意識方面培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

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