基于學(xué)科素養(yǎng)的初中生物學(xué)實驗教學(xué)實踐研究

文/ 深圳市南山區(qū)赤灣學(xué)校 秦 麗

2019 年教育部發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實驗教學(xué)的意見》，明確指出實驗教學(xué)是國家課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的重要教學(xué)內(nèi)容，是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑。實驗是自然科學(xué)教育最高價值追求的途徑，也是學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的有效路徑。下面通過問卷調(diào)研了解當(dāng)前初中生物學(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)狀和學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)現(xiàn)狀；聚焦問題，查閱文獻(xiàn)，梳理檢驗基于學(xué)科素養(yǎng)發(fā)展的生物學(xué)實驗教學(xué)策略；通過實驗教學(xué)課堂結(jié)構(gòu)圖譜構(gòu)建、特色探究課程開發(fā)與實施、實驗教學(xué)指導(dǎo)與優(yōu)化策略實踐與檢驗等方式進(jìn)行了一系列實踐探索。

一、基于學(xué)科素養(yǎng)的實驗教學(xué)整體思路

1.“1+X”——突破教材知識的邊界。 生物學(xué)的研究對象多與人或人們生產(chǎn)生活密切相關(guān)，我們的實驗課堂不應(yīng)局限于課本知識，而是要將科普、生產(chǎn)生活常識與實踐加以融會貫通，著眼學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)發(fā)展。例如，學(xué)習(xí)“心臟”時，我們可與學(xué)生開啟談“心”之旅，解讀心臟，解析新冠肺炎治療過程，體驗“解讀自身、習(xí)得知識、學(xué)會生活”的學(xué)習(xí)，突破知識邊界，聚焦學(xué)科價值。

2.因地制宜——突破課堂時空邊界。 因人創(chuàng)變，因地制宜，生物學(xué)的學(xué)習(xí)不應(yīng)該只發(fā)生在課堂里，而應(yīng)融入生活各個角落。我們開創(chuàng)無土栽培自組織管理區(qū)、植物標(biāo)本柜、創(chuàng)客實踐、化學(xué)解密等，帶領(lǐng)學(xué)生開展課題研究，編著植物鑒賞集，組織科普知識閱讀讀書會分享等多種學(xué)習(xí)體驗，融創(chuàng)式課堂踐行大實驗觀，讓學(xué)習(xí)活動可以隨時隨地發(fā)生。

3.回歸生活—突破教與學(xué)的邊界。 生物學(xué)實驗教學(xué)的本質(zhì)是引導(dǎo)學(xué)生習(xí)得知識，養(yǎng)成理性思維習(xí)慣，形成積極的科學(xué)態(tài)度，發(fā)展終生學(xué)習(xí)能力。制作米酒、酸奶、發(fā)豆芽……我們努力讓實驗活動化身為一次次精彩的生產(chǎn)生活體驗活動。在活動中培養(yǎng)能力，促思維提升。

4.山光水色——天地即課堂。 生物學(xué)的學(xué)習(xí)不僅是讀書本，更是讀自然，讀生活。我們將實驗場延伸至學(xué)校周邊，山光水色、鳥語花香皆為我所用，天地即課堂。我們在無邊界學(xué)習(xí)理念引領(lǐng)下，利用小南山資源，因地制宜地開發(fā)了校本課程，破壁融合，從而使學(xué)生的學(xué)習(xí)真正成為一種關(guān)乎知識世界、生活世界和個體經(jīng)驗情感世界的整體性體驗式學(xué)習(xí)。

二、聚焦問題：問卷調(diào)研，深入剖析

據(jù)調(diào)研，我市教師隊伍年齡構(gòu)成上，相對比較年輕。教師跨年級、帶多個班的現(xiàn)象比較多，有近半數(shù)的老師需要自行準(zhǔn)備實驗，教學(xué)任務(wù)還是相對比較重的。在實驗課教學(xué)中，過半數(shù)的教師認(rèn)為最大的困難在于教學(xué)時間的安排；其次則是實驗材料的準(zhǔn)備。經(jīng)調(diào)研，實驗教學(xué)的問題多聚焦在如何優(yōu)化實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，提高實驗教學(xué)效率，從而緩解因課時等問題而縮減實驗課；如何根據(jù)學(xué)生和當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，做好長期規(guī)劃，儲備實驗材料、優(yōu)化實驗裝置與過程，增強(qiáng)實驗的適切性、連續(xù)性和實驗效果；如何在實驗課中有效發(fā)展學(xué)生的核心素。

三、凝練方法：策略梳理，科學(xué)實踐

1.優(yōu)化實驗體系，提升實驗質(zhì)效。（1）操作技能實驗：規(guī)范操作，合作共促。例如顯微鏡使用、臨時裝片的制作等，通常教師演示，學(xué)生不一定看得清?？刹捎梦⒄n制作、信息化手段輔助、組內(nèi)師徒結(jié)對、競賽等方式，幫助學(xué)生提高實驗效率。（2）探究實驗：問題驅(qū)動，科學(xué)探究。（3）拓展實驗：創(chuàng)設(shè)情境，理性思辨。拓展類實驗很多學(xué)生望而卻步，可以通過情境創(chuàng)設(shè)、問題聚焦、組間PK、表演秀等方式，激發(fā)學(xué)生積極性，并在理性思辨中，完善方案，開展實踐。

2.整合教材實驗，融創(chuàng)賦能。如果因為實驗數(shù)量多，操作難加之課時安排緊，可以遵循大單元教學(xué)思想，整合優(yōu)化實驗，提高效率。比如，練習(xí)使用顯微鏡，制作并觀察植物臨時裝片和觀察人口腔上皮細(xì)胞，觀察人體的基本組織這四個實驗可以進(jìn)行有機(jī)整合，每個課時各有側(cè)重。這既可以練習(xí)顯微鏡的使用又能對觀察到的動物細(xì)胞和植物細(xì)胞，動物組織和植物組織進(jìn)行比較，直觀辨別異同。

3.充分準(zhǔn)備實驗，落實教學(xué)細(xì)節(jié)。 教師提前做實驗，發(fā)現(xiàn)真實問題。例如，在“觀察草履蟲實驗”中，因草履蟲本身運動快，加之實驗中給予刺激更難取到草履蟲，所以通常實驗中因找草履蟲會浪費很多時間。因草履蟲具有驅(qū)“負(fù)極”的特性，通過電極裝置對草履蟲進(jìn)行富集，用膠水溶液代替棉花纖維一方面降低草履蟲的運動速度，另一方面膠水透明溶液可以避免棉花纖維對顯微鏡透光性的影響。

4. 細(xì)化實驗過程， 規(guī)范實驗操作。合理分組，明確分工，必要時請小組展示分工安排。實驗過程中的關(guān)鍵步驟和注意事項，還可以配以老師準(zhǔn)備實驗時的圖片展示，便于學(xué)習(xí)迅速理解和接受。實驗過程中要做到目標(biāo)明確，指令清晰。操作過程可以通過同屏展示等技術(shù)及時評價、反饋。

5.優(yōu)化實驗技術(shù)，提升實驗教學(xué)實效。有些實驗，學(xué)生動手操作的同時，配以多媒體輔助分析，有助于學(xué)生深度思考實驗，并尋找實驗創(chuàng)新突破的切入點。例如，NOBOOK虛擬實驗平臺可用于實驗前的前置學(xué)習(xí)或?qū)嶒灪蟮膹?fù)習(xí)鞏固。

6.開發(fā)自制教具，推進(jìn)實驗創(chuàng)新。在日常的實驗教學(xué)中，教師可以嘗試與學(xué)生一起開發(fā)自制教具、改進(jìn)實驗裝置。例如，組織學(xué)生以手繪圖+ 燈帶條的方式，制作人體消化、呼吸、循環(huán)系統(tǒng)的教具模型，方便學(xué)生直觀感受。通過材料或?qū)嶒炑b置的改進(jìn)，在達(dá)到實驗效果事半功倍的同時，通常能激發(fā)學(xué)生的實驗創(chuàng)新意識，構(gòu)建師生協(xié)作共同體。

7.完善評價機(jī)制，賦能實驗教學(xué)。通過完善評價機(jī)制，建立實驗考核或評價標(biāo)準(zhǔn)，有利于學(xué)生在實驗中明確實驗?zāi)康?，指?dǎo)實驗操作。評價主體多元化，使評價有梯度。同時立足“712”評價模式，完善學(xué)科綜合評價方案，組織特色學(xué)科評價活動，如課前一講、每日一言、我是小老師等活動，在活動中實現(xiàn)學(xué)生潛能發(fā)掘和學(xué)科多元評價。同時，通過學(xué)習(xí)過程調(diào)控、模型制作、生活實踐活動等多種形式的評價，指向生命觀念養(yǎng)成、理性思維發(fā)展、科學(xué)探究能力提升和社會責(zé)任擔(dān)當(dāng)養(yǎng)成。

四、破壁引領(lǐng)：融創(chuàng)課堂，素養(yǎng)為先

針對不同實驗課課型研究，突破原有教材和課堂束縛，融入生活情境、信息技術(shù)等多種手段，梳理了基于學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)發(fā)展的初中生物學(xué)實驗課課堂結(jié)構(gòu)圖譜基本式，探索基于“情境化—問題化—思維發(fā)展—素養(yǎng)提升”的實驗教學(xué)路徑。

五、因地制宜：課程開發(fā)，共享共建

1.立足地域資源，構(gòu)建融創(chuàng)型實驗教學(xué)活動。生物學(xué)的學(xué)科價值在于引導(dǎo)學(xué)生習(xí)得知識，養(yǎng)成理性思維習(xí)慣，形成積極的科學(xué)態(tài)度，發(fā)展終生學(xué)習(xí)能力。本文結(jié)合我校周邊資源和學(xué)生基本情況，開啟了“校園周邊植物探索”的共享共建之旅。該課程立足本地資源，突破學(xué)科地域邊界，突破課堂限制，以社團(tuán)、興趣小組、微課程、MOOC 課程等多種方式開展，從理論到實踐，又從實踐回歸理論，探索了基于實驗教學(xué)的課程開發(fā)與實施之路，為一線教師的理化生實驗教學(xué)提供了新思路。

2.借助信息技術(shù)，賦能創(chuàng)新型實驗教學(xué)活動。 古人云“：不謀萬世者，不足謀一時；不謀全局者，不足謀一域。”新一代信息技術(shù)正在重新定義人類的知識和能力價值，未來的教育將以信息技術(shù)為支撐，開啟智慧教育的新階段?；诖耍P者開發(fā)了《生物學(xué)教與學(xué)實用工具導(dǎo)覽》課程，依托信息技術(shù)，將學(xué)科工具引入實驗教學(xué)，開啟了學(xué)科技術(shù)支持下的教與學(xué)方式變革嘗試，探索適應(yīng)未來教育發(fā)展，實現(xiàn)未來學(xué)習(xí)者培養(yǎng)的有效路徑。

3.開發(fā)趣味社團(tuán)活動課，將實驗融入日常生活。 著眼學(xué)生發(fā)展需求，開發(fā)學(xué)科相關(guān)社團(tuán)活動課，打通學(xué)科與生活的壁壘，將實驗融入日常生活，學(xué)科素養(yǎng)的養(yǎng)成活動隨時進(jìn)行。

六、賦能未來：科學(xué)管理，智慧評價

1.常規(guī)教學(xué)與個性化實驗相結(jié)合。通過興趣小組、開放實驗室、項目研究、展示交流等方式，充分利用時間與空間，推動學(xué)生規(guī)范實驗、自主實驗、個性化實驗的開展。

2.舉辦實驗類活動，激發(fā)學(xué)生興趣。通過顯微攝影展，模型識別比賽，顯微鏡操作比賽，植物解剖學(xué)照片展，小論文墻報展等合理規(guī)劃每學(xué)期賽事，持續(xù)提升學(xué)生實驗興趣；與創(chuàng)客室、手工坊等校內(nèi)機(jī)構(gòu)聯(lián)合開展跨學(xué)科實踐活動、積極搭建平臺“，請進(jìn)走出”，開闊學(xué)生視野。

3.培養(yǎng)社會責(zé)任擔(dān)當(dāng)，鍛煉實驗室義工。設(shè)置實驗室義工崗位，讓熱愛學(xué)科的學(xué)生有更多的機(jī)會接觸實驗室，同時也為實驗室的維護(hù)做服務(wù)。同時培養(yǎng)他們的服務(wù)意識和責(zé)任擔(dān)當(dāng)。

4.建構(gòu)綜合評價體系，實驗教學(xué)與日常學(xué)習(xí)有機(jī)融合。 教師可以嘗試建構(gòu)學(xué)科全方位的綜合展示評價方案，通過模型制作、實驗探究、方案設(shè)計等方式，將實驗活動融入其中，讓學(xué)生自覺地將實驗活動融入日常學(xué)習(xí)活動中來，從而提升實驗教學(xué)實效。

七、思考與展望

未來教育是與技術(shù)高度融合的、高度開放的教育，學(xué)科的學(xué)習(xí)也應(yīng)當(dāng)是開放、包容、融入生活的學(xué)習(xí)。生物學(xué)的學(xué)習(xí)不僅是讀書本，更是讀自然，讀生活。通過學(xué)科技術(shù)的支持和生活資源的融入，我們可以將知識延伸至課堂之外，山光水色、鳥語花香皆為我所用，天地即課堂，生活即教育。

“采菊東籬下，悠然見南山?！碑?dāng)學(xué)生身處全新的學(xué)習(xí)情境中，自然美，環(huán)境情，人與自然的和諧發(fā)展，它就不再只是停留在書本里的文字，而成為內(nèi)化于心的情感。學(xué)科觀念、科學(xué)探究、科學(xué)思維和社會責(zé)任，理化生學(xué)科的核心育人價值便得以充分彰顯。