基于核心素養的初中生物實驗教學研究

江運高

(貴州省威寧縣小海中學,貴州 畢節 553100)

《義務教育生物學課程標準(2022年版)》(以下簡稱《新課標》)提出以核心素養為宗旨開展教學活動,通過實驗、探究類教學活動加深學生對生物學知識的理解,提升其應用知識的能力。傳統實驗教學以演繹教學、說講教學為主,強調生物理論知識、生物實驗方法的注入,忽略學生個性發展需要。為解決傳統實驗教學問題,落實核心素養,初中生物教師應明確生物學核心素養內涵,同時基于核心素養開發、設計并組織系列生物學實驗教學活動,由此加深學生學科認識,鍛煉學生綜合能力。

一、初中生物核心素養內涵及其教育價值

1．初中生物核心素養的內涵

根據《新課標》,初中生物學課程的核心素養指的是學生在此課程學習過程中形成的價值觀、品格與能力,可由生命觀念、科學思維、探究實踐、態度責任四類素養概括。[1]其中,生命觀念指的是基于生物學視角認識、理解生命的物質結構基礎、生命活動的規律的一類學習價值觀。科學思維指的是基于生物學的基本原理、科學方法分析、比較、歸納生物學規律,解決生物學難題的一種思維能力。探究實踐指的是基于對科學的探求欲,結合生物學原理,使用生物學實驗方法、分析方法解決真實生物問題、完成實踐項目的綜合能力。態度責任指的是在生物學習過程中認識到生物學與現實生活、工業生產的深切關聯,所形成的應用生物學知識解決實際問題的責任擔當。

2．初中生物核心素養的教育價值

生物學核心素養的教育價值主要體現在以下方面:第一,有助于培養學生生物學習積極態度。核心素養中的態度責任素養指向生物學知識對于現實生活、生產的影響,直觀呈現了生物學知識的應用價值。教師圍繞此類教學內容展開教學,可以使學生認識到生物學的學科價值,從而增強學生生物學習的情感體驗,逐漸培養其積極的學習態度。第二,有助于提高學生學習質量。基于核心素養的生物學教學內容內涵豐富。教師可以在教學過程中為學生講解生物學的發展史、基本原理,也可以應用生物學實驗教學器材為其演繹實驗過程,組織其基于相應知識進行實驗探究。通過綜合性教學,學生對生物學理論、實驗操作有了更為深刻的認識,其課程學習質量自然得到提高。第三,有助于推進生物教學發展。《新課標》強調以核心素養為宗旨開展生物學教學活動。基于核心素養設計教學方案、組織教學活動,可以改變傳統的“知識本位”“課時主義”教學格局,使理論內容與實踐教學內容融為一體,使不同課程教學內容被順利串聯在一起。這種情況下,傳統的注入式教學被基于核心素養的啟發式教學、探究式教學、項目式教學取代,久而久之初中生物學教學模式自然發生改變。

二、基于核心素養的初中生物實驗教學策略

1．革新實驗教學觀念,加速核心素養滲透

核心素養強調“能力本位”教學。[2]教師長期處于應試教育環境下,久而久之形成了“知識本位”的教學觀念,格外重視學生對生物學理論知識、實驗方法的記憶。這顯然不滿足基于核心素養的生物學實驗教學要求。因此,教師應當及時革新教學觀念,積極應用實踐教學取代傳統的注入式教學,積極應用啟發式教學取代灌輸式教學,由此激活學生的自主思維,使其主動思考生物學實驗主題、方案,為核心素養的有效滲透奠定基礎。

以人教版七年級生物上冊“植物細胞”一課教學為例。教師可以在課上創設情境引出實驗教學主題,驅動學生基于已掌握知識主動探究,之后教師再給予其專業指導,達到有效教學目的。首先,教師可提出問題,組織學生復習顯微鏡的使用方法,激活其科學思維。其次,教師可創設情境:樹葉、頭發直接放到顯微鏡下能夠看到細胞嗎?你是怎樣想的?由此情境激發學生探究欲望,使其在討論過程中得到結論:觀察的材料要薄而透明,需要先制成玻片標本。基于此,教師點明實驗教學主題——觀察植物細胞,并為學生介紹玻片標本的制作過程,如裝片、切片、涂片等,讓學生學會臨時裝片標準的制作方法。最后,教師布置任務:制作植物細胞臨時裝片,并用顯微鏡觀察其結構。用任務驅動學生主動合作完成實驗操作,在保證其實驗學習自主性的同時,促進其探究實踐、科學態度等素養的生成。

這樣,教師應用提問、創設情境、布置任務等生本化的教學方法代替傳統的注入式教學方法,革新原有的注入教學觀念的同時為學生搭建了自主探究平臺,確保了學生能夠在自主探究的過程中形成良好的核心素養。

2．整合實驗教學資源,豐富素養培育內涵

基于核心素養的初中生物學實驗教學課堂應保證課程內涵豐富。若教師只將教學目光對準教科書內教學資源,容易限制教學視野,不利于學生的綜合發展。[3]生物學核心素養強調培養學生生命觀念,注重發展其科學思維等等。教師也應當立足于生物學實驗課程教學需要,從多渠道整合教學資源,由此豐富實驗教學內容,促進學生綜合發展。為此,教師有必要明確實驗教學主題,圍繞主題聯想現實生活中的類似生物學問題,并制作實驗導學案、實驗導學視頻等等,在整合課內外實驗資源的同時促進學生分析、聯想、實驗、操作。

以人教版七年級生物上冊“綠色植物的呼吸作用”一課教學為例。為了讓學生在此課實驗學習中形成良好的生物學科核心素養,教師有必要整合課內外教學資料,供學生閱讀、思考、實踐。一方面,教師可以整合教科書內呼吸作用的原料、條件、產物、公式、概念、實質及實驗原理等理論性知識,并將其融入微課視頻當中,組織學生在課前觀看視頻了解相關原理,為發展其科學思維,促進其探究實踐奠定基礎。另一方面,教師可以根據教學需要整合新鮮的和燙過的蔬菜、蠟燭、澄清石灰水、軟管等實驗器材;收集網絡上關于探究植物呼吸作用產生CO2的實驗教學視頻;初中化學澄清石灰水遇二氧化碳變渾濁等化學原理等等。通過整合此類內容為學生搭建動手實踐、科學分析、對比探究的學習平臺,確保學生在資源的支持下完成實驗操作,并明確綠色植物呼吸作用的原料及產物,明確呼吸作用的概念和意義。

這樣,教師通過整合課內外的文本資源、視頻資源、實踐教學資源等多類型資源為學生提供思維發展、實踐探究的學習機會,讓學生在豐富資源的助力下感悟生物原理,形成生物學核心素養。

3．組織實驗教學活動,提升學生素養水平

(1)組織討論活動,發展科學思維。科學思維指的是根據事實證據認識事物的一種思維能力,包括比較、歸納、演繹等等。[4]要在初中生物學實驗教學中培養學生的科學思維,就需要為其營造民主、寬松的學習氛圍,為其提供從多角度出發思考問題,與多人討論解決問題的學習機會。為此,教師可以在實驗教學過程中組織討論教學活動,先由教師圍繞實驗重點、難點提出問題,組織師生討論,后由重難點延伸出拓展問題,組織學生討論,讓學生在多元討論過程中基于生物學證據、生物學邏輯分析、歸納,形成有創造性見解的能力。

以人教版七年級生物下冊“神經調節的基本方式”一課教學為例。要使學生在此課實驗學習中形成嚴謹求實、質疑批判的理性思維,教師可在課上組織打手、抓手指、縮手反射、看到解剖針害怕、膝跳反射五個反射實驗活動,并組織討論:你能通過這些活動概括出反射是通過人體的什么系統、什么原因引起的嗎?這些反射分別具有怎樣的特點?此過程中,教師給予學生充分的時間讓其討論。比如,有的學生在討論中明確:反射是人體通過神經系統對外界或內部的各種刺激所產生的有規律的反應;縮手反射是由于牙簽扎手這個外界刺激在人的神經系統的調控下,發生了把手縮回這樣的有規律的反應;拿到解剖針害怕也是神經系統知道解剖針扎手會很疼,于是在看到解剖針時產生了害怕這一有規律的反應;膝跳反射則是天生就有的反射……。綜合學生基于實驗活動的討論結果,教師為其概述人體神經調節的基本方式,使其明確原理,并能夠舉例說出簡單反射、復雜反射。

這樣,教師基于實驗教學內容組織討論活動,在討論中發散學生思維,使其基于已掌握的生物學原理、在實驗中發現的生物學現象推理結論,逐漸發展出良好的科學思維。

(2)組織操作活動,鍛煉實踐能力。探究實踐是初中生物學核心素養的主要構成。培養學生的探究實踐素養,對于提升其操作能力,促進其綜合發展有著關鍵作用。教師可以在生物學實驗教學中積極組織多樣化的操作活動,如設計活動、觀察活動、操作活動等等。通過組織多樣化的操作活動讓學生在課上動腦、動手,從根本上增強學生的求知欲,使其在活動中逐漸形成發現生物學問題、基于生物學原理設計實驗探究方案、基于探究過程與結果得到抽象生物學性質等實踐能力。

以人教版八年級《生物》上冊“真菌”一課教學為例。教師可以基于教科書內教學內容組織“觀察蘑菇”實驗操作活動。通過組織學生觀察蘑菇、木耳的形態結構,讓其了解真菌的營養方式及生殖方式,了解真菌對自然界的意義與人類的關系,形成科學觀察的實踐能力。通過組織學生使用放大鏡,一邊輕敲蘑菇菌蓋觀察是否有孢子落下,使學生明確蘑菇的主要特征,形成根據生物學事實生成結論的總結能力。通過組織學生記錄蘑菇、木耳的生長過程,組織學生對比蘑菇、木耳與酵母、青霉、曲霉,使其明確二者的異同點,如不能進行光合作用,都腐生生活等等,使學生在記錄、對比的過程中形成確定實驗結論的總結能力。除此之外,教師還可以組織顯微鏡觀察操作活動,由此活動驅動學生利用已掌握的實驗知識裝片、觀察,進一步鍛煉學生的生物學探究能力。

這樣,教師基于生物學實驗教學的基本需要組織觀察、操作、總結等操作活動,通過此類活動鍛煉學生的動腦能力、動手能力,使其在活動中能夠根據教學主題開展相應的實踐活動,同時形成良好的實踐能力。

4．優化實驗教學評價,促進學生反思提高

對于部分學生而言,恰到好處的教學評價可以幫助其認識自身發展不足,確定自我提升方向,從而促進其持續提高。基于核心素養的初中生物學實驗教學評價應當發揮促學、強教作用,從多角度出發評價學生在實驗準備、實驗操作、實驗總結等階段的學習行為表現,幫助學生認清自身核心素養形成與發展問題,從而促進其反思提高。

以人教版八年級生物下冊“昆蟲的生殖和發育”一課教學為例。教師可以基于生命觀念、科學思維、探究實踐等核心素養培育要求從多角度出發設定評價標準,如:評價學生是否能根據實驗教學需要提前準備豆娘、黃粉虱、秋行蟹、手術鑷、昆蟲驅離劑、昆蟲籠子等試驗材料和儀器,形成探究意識;評價學生是否能夠將豆娘(或其他昆蟲)放入昆蟲柳公子中,并在籠內放置適量昆蟲驅離劑,在豆娘(或其他昆蟲)入睡后用手術捏小心打開其腹部,觀察其生殖器官,并形成探究實踐能力;評價學生是否能夠基于實驗過程、實驗結果明確豆娘(或其他昆蟲)生殖器官的主要構成,形成科學思維;評價學生是否在實驗過程中認同昆蟲為其認識生物原理所作出的貢獻,形成良好生命觀念等等。之后,教師按照上述評價標準對學生的實驗準備、操作等學習行為、學習結果進行評判,并以恰當的評價語指出學生的發展不足,幫助學生根據評價調整自身實驗學習行為習慣。

這樣,教師基于核心素養明確初中生物學實驗教學主要目的,根據培養教學需要設置恰當的教學評價標準,達到以評促教的目的。之后教師根據相應評價標準開展評價,幫助學生客觀認識自身核心素養發展情況,實現以評促學。

三、結語

初中生物學核心素養集中體現了生物學課程的育人價值,強調對學生正確學習價值觀、應具備的專業品格以及學科學習能力的綜合培養。基于核心素養的初中生物學教學要明確新時期的教學目標,基于新的實驗教學追求革新自身教學觀念,整合多類教學資源,為核心素養有效融入實驗教學內容奠定基礎。同時,初中生物教師還應基于核心素養組織討論、操作、遷移等教學活動,通過不同類型活動為學生提供生物分析、生物實驗與觀察等學習機會,由此鍛煉其證據、邏輯能力,升華其生物學學習情感。