在項目式學習中發展生物學科核心素養
——以“肉類新鮮度指示膜的研發”為例

華南師范大學生命科學學院(510631) 彭 黎 黃勝琴

廣東實驗中學附屬天河學校(510500) 歐陽昭

項目式學習(Project-Based Learning，簡稱PBL)，是指學生圍繞具有基于真實生活、有意義、挑戰性的問題情景，以小組合作學習的方式，精心設計項目作品、規劃和實施項目任務，學生掌握所需知識和技能的教學模式。其操作流程通常包括選定項目、制定計劃、活動探究、成品制作、成果交流和活動評價6個步驟。項目式學習區別于其他學習模式的特征是具體的項目作品，如實物、模型、視頻或論文等。本文以“肉類新鮮度指示膜的研發”為例，闡述在項目式學習中如何有效發展學生生物學科核心素養。

1 在選定項目中培養社會責任感

生物學核心素養注重學生解決實際問題的能力、品格和價值觀。從真實的情境入手，引導學生關注社會問題，確定項目主題，用自己學到的生物學知識解決生活實際問題，更能增強學生的成就感和興趣度，培養學生“社會責任”的核心素養。

問題情境：我國是肉類生產和消費大國，隨著現代生活便利化，各種精包裝的生鮮肉出現在超市和市場中，隨之而來的食品安全問題也是人們關注的重點。由于在肉類、魚類運輸貯存過程中，致腐微生物的生長代謝產物會致使肉類中蛋白質變性和分解，產生揮發性胺(TVB-N)等堿性氣體造成包裝內環境pH值的升高，因此可以通過pH敏感型指示劑監測包裝內部環境變化從而判斷食品新鮮度。

學生選定研究項目為“肉類新鮮度指示膜的研發”。

2 在制定計劃中培養信息能力

信息能力指利用信息技術獲取信息、加工處理信息以及創造新信息的能力，是信息時代重要的生存能力。在項目式學習中，學生學會利用網絡檢索文獻、閱讀文獻、篩選有效信息和整合信息形成新的項目計劃，同時也是培養學生信息能力的過程。

學生：根據在中國知網上查閱的文獻已知，目前肉類新鮮度指示劑多為溴甲酚綠等化學染料，然而化學合成試劑具有一定毒性，會危害人體的健康，造成新的食品安全問題。花青素是一種安全無毒害的天然水溶性色素，廣泛存在于植物的花朵和果實中，易獲得、價格便宜，顏色會隨著外界pH值變化而變化。因此，確定以花青素為食品變質監測指示劑，聚乙烯醇為成膜基材。出于預算考慮，選取豬肉和草魚肉為實驗對象。

教師：指導學生正確檢索文獻和獲取信息，4～5名學生為一小組，各小組根據文獻資料，初步確定項目實施方案。最后引導小組間互相展示，進行討論并確立項目計劃(見表1)。

表1 “肉類新鮮度指示膜的研發”的項目計劃

3 在活動探究中培養科學探究能力

開放性的探究性實驗是培養科學探究能力的有效途徑，鼓勵學生觀察提問、設計實驗、實施方案以及交流和討論結果，掌握科學研究的基本思路和方法，培養實踐能力。

學生：首先，根據項目計劃，進行解構，將核心項目拆分成若干子項目,如圖1所示，各小組負責1個子項目主題。以小組為單位進行實驗探究，記錄好相應的實驗現象和結論。

圖1 “肉類新鮮度指示膜的研發”項目解構

探究結果1：1～5組分別為0.001～0.005 g/mL藍莓花青素-PVA混合溶液制備新鮮度指示膜的效果。如圖2所示，可以看到膜顏色依次增深，第5組指示膜光滑均勻無氣泡，呈紫色，效果最佳。

圖2 不同濃度的藍莓花青素制備的指示膜

探究結果2：將第5組指示膜應用于草魚肉和豬肉的新鮮度指示實驗中，結果見表2。草魚肉組的指示膜12 h時變紫褐色，24 h時變黑色，魚肉發出臭味。參考有關文獻的研究結果可知，25 ℃恒溫恒濕條件下，草魚肉貯存時間達到24 h超過一級鮮肉標準，36 h魚肉已經不能食用。豬肉組的指示膜24 h變紫褐色，36 h變棕褐色。參考有關文獻的研究結果可知，相同條件下豬肉貯存24 h后接近一級鮮肉國家標準，貯存36 h稍超過國家二級鮮肉標準，肉質不再新鮮。可以看出，指示膜顏色變化與草魚肉和豬肉腐敗的速度均呈現較強的同步性，可用于指示草魚肉和豬肉的新鮮度。

表2 指示膜在草魚肉和豬肉新鮮度檢測中的應用效果

教師：在活動探究的過程中，為學生提供適時的指導。實驗結束后，引導小組匯報實驗結果，展示交流，形成總結。教師還負責協調學校、實驗室等各方面，為學生項目活動時間和物資經費提供保證。

4 在成品制作中培養創造性思維

創造性思維是一種具有開創意義的思維活動，往往表現為新產品、新技術、新方案或新觀念等。作品是項目式學習的核心，本項目的作品為肉類新鮮度指示膜實物和科研論文。在成品制作過程中，一方面結合前期的探究活動結果，另一方面要發揮創造性思維，將指示膜制成不同形式，應用于不同場合。

學生作品：①根據探究實驗的結果，撰寫科研論文；②通過探究實驗得知指示膜的最佳濃度組合、以及指示膜在草魚肉和豬肉新鮮度上的檢測效果。進一步進行頭腦風暴，學生發散思維，并對假想方案的可行性和實用性進行探討，最后動手將指示膜制成不同形式，如新鮮度指示卡、一次性飯盒盒蓋、食品包裝袋等。

教師：指導學生科研論文的寫作；組織學生頭腦風暴，激發想象力并組織探討其可行性和實用性；對學生在制作作品過程中的困難給予幫助。

5 在成果交流中培養表達交流能力

教師應鼓勵學生參加科技比賽或科普日活動，積極聯系教師和專家聆聽學生匯報并給出意見，提供成果交流的機會，培養學生表達與交流能力，增強自信心。

學生可將項目作品實物和科研論文向教師和專家展示，進行咨詢；還可以參加青少年科技創新大賽、科普節、校園開放日等活動，展示項目作品成果，與專家、學生和社會大眾進行成果交流。最后根據專家、教師和大眾的意見，修正和完善作品。

6 在活動評價中培養批評性思維能力

引導學生進行反思和改進，反思活動中出現的問題，總結經驗和教訓，能有效地培養批判性思維能力。評價內容包括3項：對項目實施方案的評價；對探究活動過程的評價；對學習者的評價。評價方式為自評、互評和教師評。

評價項目實施方案，有利于發現問題，改進和完善方案；評價探究活動過程，有利于提高團隊協作的效率，為今后探究活動積累經驗；評價學習者在活動中的表現，有利于學習者的自我改進，提升學習質量。

7 結語

以“肉類新鮮度指示膜的研發”為主題的項目式學習，學生以藍莓花青素作為指示劑，聚乙烯醇(PVA)為成膜基材，制備的肉類新鮮度指示膜，隨著豬肉和草魚肉的腐敗過程其顏色變化明顯，由紫變黑，具有用于豬肉和魚肉類產品新鮮度檢測的潛力。從選定項目到制定計劃，培養了學生社會責任感和信息能力；從活動探究到成品制作，學生的科學探究能力和創造性思維得到發展；在成果交流和活動評價中，鍛煉了學生的表達交流能力和批評性思維。從真實的生活問題出發，融合生物、化學等多學科知識，注重科學技術與生活實踐相結合，讓學生能學以致用，在活動中發展學科核心素養。