核心素養(yǎng)視野下的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式實(shí)踐探索

摘 要：中學(xué)生物學(xué)課程應(yīng)聚焦學(xué)科核心素養(yǎng)，目的是強(qiáng)化學(xué)科育人功能。而學(xué)科核心素養(yǎng)的提煉，必須基于對學(xué)科本質(zhì)的深入理解。科學(xué)探究是生物學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成，能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中的生物學(xué)問題，針對特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)行觀察、提問、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施以及結(jié)果的交流與討論。筆者以提升生物學(xué)科核心素養(yǎng)為目的構(gòu)建了生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；生物實(shí)驗(yàn)；教學(xué)模式

一、核心素養(yǎng)的含義

所謂“核心素養(yǎng)”，是學(xué)生適應(yīng)信息時(shí)代和知識社會的需要，解決復(fù)雜問題和適應(yīng)不可預(yù)測情境的能力和道德，它由跨學(xué)科核心素養(yǎng)和學(xué)科核心素養(yǎng)所構(gòu)成。中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)，以科學(xué)性、時(shí)代性和民族性為基本原則，以培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”為核心，分為文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展、社會參與三個(gè)方面。綜合表現(xiàn)為人文底蘊(yùn)、科學(xué)精神、學(xué)會學(xué)習(xí)、健康生活、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、實(shí)踐創(chuàng)新六大素養(yǎng)（圖1）。

核心素養(yǎng)就是通過學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)而形成的，學(xué)科素養(yǎng)是具有學(xué)科特色的核心素養(yǎng)，科學(xué)探究能力，技術(shù)能力，核心素養(yǎng)是跨學(xué)科共同的素養(yǎng)。學(xué)科素養(yǎng)包括學(xué)科的基礎(chǔ)知識、基本技能、基本經(jīng)驗(yàn)、基本品質(zhì)、基本態(tài)度等幾個(gè)方面。如何通過培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)，最后形成我們所要求的核心素養(yǎng)呢？這需要通過課程目標(biāo)的確立，教學(xué)方法的選擇和教學(xué)模式的建構(gòu)，教學(xué)質(zhì)量的保障和評價(jià)體系的建構(gòu)。

圖1 學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)核心內(nèi)容

二、基于生物學(xué)科核心素養(yǎng)的生物教學(xué)模式及活動案例

1.中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

生物學(xué)是一門和生活聯(lián)系緊密的實(shí)驗(yàn)學(xué)科，有著與其他自然科學(xué)相同的性質(zhì)。生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅可以使學(xué)生獲得知識，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能，而且可以培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)態(tài)度和習(xí)慣。掌握科學(xué)探究的思路和方法，形成合作精神，善于從實(shí)踐的層面探討或嘗試解決現(xiàn)實(shí)生活中的生物學(xué)問題；具有開展生物學(xué)實(shí)踐活動的意愿和社會責(zé)任感。

在某一種教學(xué)情境下，教師提出問題，學(xué)生運(yùn)用學(xué)科背景知識和科學(xué)探究學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生主動研究和設(shè)計(jì)問題、解決問題等，并最終獲得相應(yīng)的科學(xué)知識，在教學(xué)設(shè)計(jì)上突出知識的內(nèi)在聯(lián)系性，使學(xué)生能夠綜合運(yùn)用所學(xué)知識。以此提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和解決問題能力。筆者根據(jù)核心素養(yǎng)與生物學(xué)科教學(xué)特點(diǎn)，可將生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)分為6個(gè)步驟執(zhí)行，見圖2。

圖2 基于STEM教育的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

研究問題：用一兩張紙的文章篇幅，概括介紹實(shí)驗(yàn)小組在研究課題的相關(guān)知識背景。引用查閱的資料。小組的研究文章需要有兩張圖片。

設(shè)計(jì)模型：為項(xiàng)目產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制作策略畫一張帶有標(biāo)號的圖紙。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：對小組的測試結(jié)果進(jìn)行記錄、分析和解釋。

探究結(jié)論：概括實(shí)驗(yàn)任務(wù)，并概述實(shí)際上發(fā)生的事情。這部分應(yīng)當(dāng)包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹y試過程的簡單描述以及對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解釋說明。

活動反思：思考學(xué)生小組選取的實(shí)驗(yàn)方案和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，然后完成“反思”欄目中的內(nèi)容。

評價(jià)活動：作為小組的一員，請反思自己的行為和表現(xiàn)，然后完成“核心素養(yǎng)自我評價(jià)量表”。

2.基于核心素養(yǎng)提升的實(shí)驗(yàn)案例

實(shí)驗(yàn)任務(wù)：制作蒸騰計(jì)測量植物蒸騰作用的速率

背景知識：

為了生存和繁殖，陸地植物必須應(yīng)對很多自然問題。其中最大的問題是獲取水分以及避免干燥（水分流失）。為了解決類似問題，植物體需要消耗能量以及具備相應(yīng)有效的結(jié)構(gòu)和生理過程。從結(jié)構(gòu)和功能上解決問題（如保持水分平衡）的方式稱為適應(yīng)，適應(yīng)性變化的學(xué)習(xí)是生物學(xué)中最有趣的部分。

大多植物的葉片具有稱為氣孔的表皮細(xì)孔，它由一對分離的保衛(wèi)細(xì)胞組成，保衛(wèi)細(xì)胞和它們之間的細(xì)孔共同組成了氣孔，CO2是光合作用的原料，空氣中的CO2通過保衛(wèi)細(xì)胞組成的氣孔進(jìn)入到光合細(xì)胞中，如果有充足的水分，保衛(wèi)細(xì)胞會吸收水分而脹大，氣孔張開，CO2進(jìn)入細(xì)胞，同時(shí)散發(fā)水蒸氣。當(dāng)缺水時(shí)，保衛(wèi)細(xì)胞萎蔫。于是保衛(wèi)細(xì)胞貼合到一起，氣孔關(guān)閉，因此植物中水含量的多少決定了氣孔的開閉從而間接決定了氣體的進(jìn)出。

氣孔開閉如圖3所示。當(dāng)保衛(wèi)細(xì)胞中溶質(zhì)濃度高時(shí)，水分子通過滲透作用擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞。水的流入導(dǎo)致細(xì)胞膨脹，兩個(gè)保衛(wèi)細(xì)胞成弓形分開，因此形成一個(gè)小孔，氣孔打開，如圖（a）。在蒸騰作用發(fā)生時(shí)，水通過氣孔蒸發(fā)散失。當(dāng)保衛(wèi)細(xì)胞中溶質(zhì)濃度低時(shí)，水往細(xì)胞外擴(kuò)散，保衛(wèi)細(xì)胞變得萎縮，氣孔關(guān)閉，如圖（b）。一系列環(huán)境因子可導(dǎo)致氣孔開閉。

3.結(jié)語

基于其在未來教育發(fā)展的重要性，越早在高中教學(xué)中進(jìn)行就能越早提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，使他們能在未來科技發(fā)展中占據(jù)一席之地。培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，應(yīng)為學(xué)生提供充分的科學(xué)探究的機(jī)會，使他們在實(shí)踐過程中不僅能夠獲取科學(xué)知識，還能體驗(yàn)科學(xué)探究的樂趣，提升實(shí)踐能力。

中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中體現(xiàn)核心素養(yǎng)培養(yǎng)，值得我們?nèi)フJ(rèn)真思考與研究。基于核心素養(yǎng)的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不僅符合我國目前科學(xué)教育研究的新思路，也為我國中學(xué)生物課堂注入新的活力。提升學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)，需要師生每一堂課的積累與努力。積極實(shí)踐實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新教育理念和教育方式，建構(gòu)生物學(xué)科課堂教學(xué)模式，推進(jìn)生物學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提升學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)。

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