項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在高中生物綜合實(shí)踐活動(dòng)中的運(yùn)用

摘要：“項(xiàng)目式學(xué)習(xí)”作為關(guān)鍵詞不斷被寫入國(guó)家課程改革的重要政策中，其融入課程教學(xué)成為趨勢(shì)。為此，合肥市安生學(xué)校近年來一直致力于在高一開展為期一年的綜合實(shí)踐活動(dòng)，以提升學(xué)生的核心素養(yǎng)和面向未來的關(guān)鍵能力。本實(shí)踐方案中筆者通過文獻(xiàn)閱讀總結(jié)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的理論并結(jié)合自身多年指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建出適用于高中生的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)教學(xué)框架及思路，并將其應(yīng)用于指導(dǎo)學(xué)生完成“螺旋藻改良培養(yǎng)基及其保健功能研究”的項(xiàng)目，學(xué)生以多種方式呈現(xiàn)項(xiàng)目成果，包括結(jié)題報(bào)告、科普板及科研論文等，種種結(jié)果表明學(xué)生達(dá)成了項(xiàng)目目標(biāo)并增強(qiáng)了科學(xué)研究的信心，這也證實(shí)了開展項(xiàng)目式教學(xué)能有效改進(jìn)傳統(tǒng)教學(xué)方式的不足，推進(jìn)育人方式的轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目式學(xué)習(xí)高中生物螺旋藻

隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，社會(huì)對(duì)于綜合型、創(chuàng)新型人才的需求日益增強(qiáng)。2020年，教育部發(fā)布《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》，主張將項(xiàng)目式學(xué)習(xí)融入高中階段，嘗試改變育人方式；2022年，教育部頒布《義務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》，其中更是明確提出探索大單元教學(xué)，積極開展主題化、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)等綜合性教學(xué)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生舉一反三、融會(huì)貫通，加強(qiáng)知識(shí)間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，促進(jìn)知識(shí)結(jié)構(gòu)化；隨著“項(xiàng)目式學(xué)習(xí)”作為關(guān)鍵詞不斷被寫入國(guó)家課程改革的重要政策中，將項(xiàng)目式學(xué)習(xí)融入課程教學(xué)的趨勢(shì)已經(jīng)不可阻擋。

合肥市安生學(xué)校特別注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新型科學(xué)素養(yǎng)，尊重學(xué)生興趣及個(gè)性發(fā)展。多年來，學(xué)校一直致力于為高中生設(shè)計(jì)為期一年的綜合實(shí)踐活動(dòng)，以便提升他們的科學(xué)素養(yǎng)及核心競(jìng)爭(zhēng)力。綜合實(shí)踐活動(dòng)要求學(xué)生不拘泥于課本內(nèi)容，從生活情境出發(fā)，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決生活中的問題。這與項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的理念不謀而合，因而筆者嘗試將項(xiàng)目式學(xué)習(xí)運(yùn)用于學(xué)校高中生物綜合實(shí)踐活動(dòng)中，以期促進(jìn)學(xué)生的核心素養(yǎng)及創(chuàng)新能力的發(fā)展。本學(xué)年第一學(xué)期剛開學(xué)不久，一位高一男生主動(dòng)找到筆者，提出了想做螺旋藻方向的課題，原因是自己的姥爺經(jīng)常購(gòu)買螺旋藻片劑保健品食用，據(jù)說有修復(fù)氧化損傷、提高免疫力的功效。但是這種保健品價(jià)格不菲，長(zhǎng)期使用也給家庭造成了一定的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。因而他想自己培育螺旋藻，同時(shí)研究螺旋藻的功能是否真的像宣傳所說那么神奇。之后我查閱了相關(guān)資料，結(jié)合學(xué)校分子生物實(shí)驗(yàn)室的硬件條件，綜合分析了實(shí)驗(yàn)的可行性及實(shí)際意義，跟學(xué)生共同商定了研究方向及研究計(jì)劃，探討是否可以通過改良來降低培養(yǎng)基降低螺旋藻的養(yǎng)殖成本，并對(duì)其保健功能進(jìn)行了驗(yàn)證。

一、厘清教學(xué)思路，構(gòu)建教學(xué)框架

根據(jù)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)一般思路（見圖1），我們首先聚焦真實(shí)情境，即螺旋藻保健品價(jià)格昂貴，長(zhǎng)期服用經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)重；其次根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和研究?jī)?nèi)容，整合核心知識(shí)點(diǎn)，確立項(xiàng)目目標(biāo)，設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)性問題，轉(zhuǎn)化核心任務(wù)；最后學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究完成任務(wù)得出結(jié)論，整個(gè)項(xiàng)目采用多元評(píng)價(jià)體系，努力實(shí)現(xiàn)教學(xué)評(píng)一體化。

二、多維教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)綜合素養(yǎng)

（一）在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)過程中滲透學(xué)科教學(xué)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的落實(shí)

通過培養(yǎng)螺旋藻，繪制螺旋藻生長(zhǎng)曲線，理解原核生物的生長(zhǎng)規(guī)律；通過培養(yǎng)果蠅，學(xué)習(xí)果蠅的生活史及雌雄鑒別方式，理解真核生物的生長(zhǎng)規(guī)律及生活習(xí)性；通過比較原核、真核生物的生長(zhǎng)、生殖等方面的異同，認(rèn)識(shí)生物的多樣性與統(tǒng)一性，形成結(jié)構(gòu)與功能觀、進(jìn)化與適應(yīng)觀等生命觀念。

通過文獻(xiàn)調(diào)研，總結(jié)前人工作的貢獻(xiàn)及局限，提出假設(shè)、確認(rèn)變量、設(shè)計(jì)研究計(jì)劃；在研究過程中，觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從實(shí)驗(yàn)事實(shí)中找出普遍性的原理及規(guī)律；合理進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，歸納總結(jié)其與實(shí)驗(yàn)假設(shè)的關(guān)系，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。在整個(gè)研究過程中，不斷培養(yǎng)科學(xué)邏輯、創(chuàng)新能力及批判思維，實(shí)現(xiàn)分析與概括、演繹與推理、模型與建構(gòu)等科學(xué)思維能力的提升。

通過探究如何改良廉價(jià)培養(yǎng)基及螺旋藻的保健功能，開展一系列實(shí)驗(yàn)，包括培養(yǎng)基配置、螺旋藻養(yǎng)殖條件摸索、螺旋藻生長(zhǎng)曲線測(cè)定、螺旋藻生物量測(cè)定、果蠅壽命及生殖能力等。在研究過程中，逐步增強(qiáng)對(duì)自然現(xiàn)象的好奇心和求知欲，掌握科學(xué)探究的基本思路和方法，提高實(shí)踐能力。

通過發(fā)現(xiàn)來源于真實(shí)生活的問題，即螺旋藻片劑價(jià)格昂貴，培養(yǎng)積極參與社會(huì)事務(wù)、作出理性解釋和判斷、采取決策和行動(dòng)、嘗試解決生產(chǎn)生活中生物學(xué)問題的能力。

（二）以生物學(xué)科為核心，融合化學(xué)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科，助力學(xué)生跨學(xué)科思維及綜合素養(yǎng)的提升

化學(xué)：掌握螺旋藻液體培養(yǎng)基及果蠅固體培養(yǎng)基的配置方法。

工程：掌握高壓蒸汽滅菌鍋、搖床、超凈工作臺(tái)、分光光度計(jì)等微生物滅菌、培養(yǎng)和計(jì)數(shù)的基本實(shí)驗(yàn)器具的使用；學(xué)會(huì)評(píng)價(jià)和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，提升工程思維。

數(shù)學(xué)：學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)記錄及處理方法，以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)掌握數(shù)學(xué)建模方法；使用GraphPad Prism軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析并繪制結(jié)果圖。

（三）通過項(xiàng)目化學(xué)習(xí)學(xué)會(huì)如何完整地開展科學(xué)研究，掌握論文調(diào)研、閱讀及寫作方法；培養(yǎng)樂觀向上的心態(tài)，遇到問題冷靜分析，積極解決，提高抗壓抗挫能力；通過小組合作完成課題、學(xué)會(huì)更好地與人溝通協(xié)作；通過成果展示，鍛煉公眾演講及人際交往的能力。

三、項(xiàng)目自主開展，提升科研能力

以核心問題統(tǒng)整整個(gè)任務(wù)群，分為準(zhǔn)備、實(shí)施、總結(jié)三個(gè)階段。每個(gè)階段都有階段性任務(wù)，學(xué)生在問題的驅(qū)動(dòng)下，通過活動(dòng)完成相應(yīng)任務(wù)，進(jìn)行深度探究，教師提供技術(shù)與支持的思維工具，教師、學(xué)生對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)。

第一階段：準(zhǔn)備階段

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在高中生物綜合實(shí)踐活動(dòng)中的運(yùn)用2025年2月下第6期（總第214期）本階段教師宣講學(xué)校PBL學(xué)習(xí)方式，動(dòng)員全員積極參與；根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和研究?jī)?nèi)容整合核心知識(shí)點(diǎn)；師生合作確立項(xiàng)目目標(biāo)、設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)性問題、轉(zhuǎn)換核心任務(wù)并確定評(píng)價(jià)量規(guī)。學(xué)生完成前置課程學(xué)習(xí)，包括科學(xué)研究開展的流程及方法、文獻(xiàn)調(diào)研、閱讀方法、論文寫作方法以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析整理及作圖軟件的使用；分組選導(dǎo)師，學(xué)生根據(jù)自身興趣，選擇相應(yīng)導(dǎo)師進(jìn)行組隊(duì)，導(dǎo)師根據(jù)項(xiàng)目課題進(jìn)行可行性分析，確定小組成員；進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研，總結(jié)研究背景、前人成果及局限性；確立研究主線，制訂研究計(jì)劃，包括研究方法、步驟及預(yù)期成果等；購(gòu)買實(shí)驗(yàn)材料；撰寫開題報(bào)告。

第二階段：實(shí)施階段

本階段學(xué)生在問題的驅(qū)動(dòng)下，在分子生物實(shí)驗(yàn)室完成探究降低螺旋藻生產(chǎn)成本的方法，并用果蠅作為模式生物來驗(yàn)證螺旋藻的保健功能，其間導(dǎo)師在必要的時(shí)候答疑解惑。學(xué)生開展的具體實(shí)驗(yàn)包括摸索螺旋藻培養(yǎng)條件、螺旋藻的顯微觀察、螺旋藻生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)測(cè)定以及螺旋藻保健功能的測(cè)定，最后整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用GraphPad Prism軟件作圖。

第三階段：總結(jié)階段

本階段教師指導(dǎo)學(xué)生完成“螺旋藻改良培養(yǎng)基及保健功能研究”研究報(bào)告及Heterotrophic culture of Spirulina platensis improved its growth and the study of its nutritional effect科研論文寫作，并向美國(guó)頂尖高中生科研期刊Journal of Emerging Investigators投稿發(fā)表。最終，學(xué)生進(jìn)行結(jié)題匯報(bào)，展示一個(gè)學(xué)年的研究成果，專家給予點(diǎn)評(píng)指導(dǎo)；制作宣傳海報(bào)，置于科普宣傳角；教師和學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目總結(jié)和反思。

四、逆向設(shè)計(jì)，多元評(píng)價(jià)

本次項(xiàng)目式學(xué)習(xí)遵循“逆向設(shè)計(jì)”原則，即在學(xué)生開展學(xué)習(xí)之前，教師就和學(xué)生共同開發(fā)出用以測(cè)量學(xué)生表現(xiàn)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以此引導(dǎo)學(xué)生以終為始、按圖索驥、心中有數(shù)地開展學(xué)習(xí)。同時(shí)，本項(xiàng)目采用形成性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式，評(píng)價(jià)主體包括教師、學(xué)生。其中形成性評(píng)價(jià)關(guān)注過程，是基于對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)全過程的持續(xù)觀察、記錄、反思而做出的發(fā)展性評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)內(nèi)容以培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，具體包括創(chuàng)新精神、批判性思維、團(tuán)隊(duì)協(xié)作與溝通能力、自我管理能力、問題解決能力等；終結(jié)性評(píng)價(jià)內(nèi)容包括結(jié)題匯報(bào)、研究性論文及總結(jié)反思。具體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如下（見表1）：

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)作為以問題為驅(qū)動(dòng)、以學(xué)生為主體、以教師為引導(dǎo)的教學(xué)方法，在高中生物綜合實(shí)踐活動(dòng)中能有效地培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，促使學(xué)生合作交流能力、解決問題能力、思辨創(chuàng)新能力的提升。經(jīng)過一年的項(xiàng)目實(shí)踐，收獲頗豐的同時(shí)深感教學(xué)中需要改進(jìn)完善的地方還很多。例如，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中教師應(yīng)當(dāng)清楚自身角色定位，讓學(xué)生有足夠的機(jī)會(huì)就重要問題表達(dá)自己的想法并行使選擇權(quán)，如選擇探究的主題、所需資源、合作對(duì)象，還有時(shí)間安排和任務(wù)分配等。教師只在必要的時(shí)候給予指點(diǎn)，不過分干涉學(xué)生的研究，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)承擔(dān)責(zé)任，并獨(dú)立工作。此外，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)除了可以提升學(xué)生的學(xué)術(shù)能力，更重要的是幫助學(xué)生審視自我、認(rèn)識(shí)自己。高一學(xué)生進(jìn)入了一個(gè)全新的人生階段，既要面對(duì)繁重的學(xué)業(yè)，還要在三年后做出專業(yè)選擇，規(guī)劃未來方向。在這樣一個(gè)容易焦慮和迷茫的階段，學(xué)生通過參與項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，在這個(gè)過程中探索、分析、討論、批判、失敗、反思、分工、協(xié)作，一次次磨合與調(diào)試、探索與選擇，無論結(jié)果的好壞，教師都應(yīng)對(duì)他們給予充分的肯定，幫助學(xué)生逐漸找到自我，提升自己。

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