在项目式学习中发展生物学科核心素养——以“肉类新鲜度指示膜的研发”为例

华南师范大学生命科学学院(510631) 彭 黎 黄胜琴

广东实验中学附属天河学校(510500) 欧阳昭

项目式学习(Project-Based Learning，简称PBL)，是指学生围绕具有基于真实生活、有意义、挑战性的问题情景，以小组合作学习的方式，精心设计项目作品、规划和实施项目任务，学生掌握所需知识和技能的教学模式。其操作流程通常包括选定项目、制定计划、活动探究、成品制作、成果交流和活动评价6个步骤。项目式学习区别于其他学习模式的特征是具体的项目作品，如实物、模型、视频或论文等。本文以“肉类新鲜度指示膜的研发”为例，阐述在项目式学习中如何有效发展学生生物学科核心素养。

1 在选定项目中培养社会责任感

生物学核心素养注重学生解决实际问题的能力、品格和价值观。从真实的情境入手，引导学生关注社会问题，确定项目主题，用自己学到的生物学知识解决生活实际问题，更能增强学生的成就感和兴趣度，培养学生“社会责任”的核心素养。

问题情境：我国是肉类生产和消费大国，随着现代生活便利化，各种精包装的生鲜肉出现在超市和市场中，随之而来的食品安全问题也是人们关注的重点。由于在肉类、鱼类运输贮存过程中，致腐微生物的生长代谢产物会致使肉类中蛋白质变性和分解，产生挥发性胺(TVB-N)等碱性气体造成包装内环境pH值的升高，因此可以通过pH敏感型指示剂监测包装内部环境变化从而判断食品新鲜度。

学生选定研究项目为“肉类新鲜度指示膜的研发”。

2 在制定计划中培养信息能力

信息能力指利用信息技术获取信息、加工处理信息以及创造新信息的能力，是信息时代重要的生存能力。在项目式学习中，学生学会利用网络检索文献、阅读文献、筛选有效信息和整合信息形成新的项目计划，同时也是培养学生信息能力的过程。

学生：根据在中国知网上查阅的文献已知，目前肉类新鲜度指示剂多为溴甲酚绿等化学染料，然而化学合成试剂具有一定毒性，会危害人体的健康，造成新的食品安全问题。花青素是一种安全无毒害的天然水溶性色素，广泛存在于植物的花朵和果实中，易获得、价格便宜，颜色会随着外界pH值变化而变化。因此，确定以花青素为食品变质监测指示剂，聚乙烯醇为成膜基材。出于预算考虑，选取猪肉和草鱼肉为实验对象。

教师：指导学生正确检索文献和获取信息，4～5名学生为一小组，各小组根据文献资料，初步确定项目实施方案。最后引导小组间互相展示，进行讨论并确立项目计划(见表1)。

表1 “肉类新鲜度指示膜的研发”的项目计划

3 在活动探究中培养科学探究能力

开放性的探究性实验是培养科学探究能力的有效途径，鼓励学生观察提问、设计实验、实施方案以及交流和讨论结果，掌握科学研究的基本思路和方法，培养实践能力。

学生：首先，根据项目计划，进行解构，将核心项目拆分成若干子项目,如图1所示，各小组负责1个子项目主题。以小组为单位进行实验探究，记录好相应的实验现象和结论。

图1 “肉类新鲜度指示膜的研发”项目解构

探究结果1：1～5组分别为0.001～0.005 g/mL蓝莓花青素-PVA混合溶液制备新鲜度指示膜的效果。如图2所示，可以看到膜颜色依次增深，第5组指示膜光滑均匀无气泡，呈紫色，效果最佳。

图2 不同浓度的蓝莓花青素制备的指示膜

探究结果2：将第5组指示膜应用于草鱼肉和猪肉的新鲜度指示实验中，结果见表2。草鱼肉组的指示膜12 h时变紫褐色，24 h时变黑色，鱼肉发出臭味。参考有关文献的研究结果可知，25 ℃恒温恒湿条件下，草鱼肉贮存时间达到24 h超过一级鲜肉标准，36 h鱼肉已经不能食用。猪肉组的指示膜24 h变紫褐色，36 h变棕褐色。参考有关文献的研究结果可知，相同条件下猪肉贮存24 h后接近一级鲜肉国家标准，贮存36 h稍超过国家二级鲜肉标准，肉质不再新鲜。可以看出，指示膜颜色变化与草鱼肉和猪肉腐败的速度均呈现较强的同步性，可用于指示草鱼肉和猪肉的新鲜度。

表2 指示膜在草鱼肉和猪肉新鲜度检测中的应用效果

教师：在活动探究的过程中，为学生提供适时的指导。实验结束后，引导小组汇报实验结果，展示交流，形成总结。教师还负责协调学校、实验室等各方面，为学生项目活动时间和物资经费提供保证。

4 在成品制作中培养创造性思维

创造性思维是一种具有开创意义的思维活动，往往表现为新产品、新技术、新方案或新观念等。作品是项目式学习的核心，本项目的作品为肉类新鲜度指示膜实物和科研论文。在成品制作过程中，一方面结合前期的探究活动结果，另一方面要发挥创造性思维，将指示膜制成不同形式，应用于不同场合。

学生作品：①根据探究实验的结果，撰写科研论文；②通过探究实验得知指示膜的最佳浓度组合、以及指示膜在草鱼肉和猪肉新鲜度上的检测效果。进一步进行头脑风暴，学生发散思维，并对假想方案的可行性和实用性进行探讨，最后动手将指示膜制成不同形式，如新鲜度指示卡、一次性饭盒盒盖、食品包装袋等。

教师：指导学生科研论文的写作；组织学生头脑风暴，激发想象力并组织探讨其可行性和实用性；对学生在制作作品过程中的困难给予帮助。

5 在成果交流中培养表达交流能力

教师应鼓励学生参加科技比赛或科普日活动，积极联系教师和专家聆听学生汇报并给出意见，提供成果交流的机会，培养学生表达与交流能力，增强自信心。

学生可将项目作品实物和科研论文向教师和专家展示，进行咨询；还可以参加青少年科技创新大赛、科普节、校园开放日等活动，展示项目作品成果，与专家、学生和社会大众进行成果交流。最后根据专家、教师和大众的意见，修正和完善作品。

6 在活动评价中培养批评性思维能力

引导学生进行反思和改进，反思活动中出现的问题，总结经验和教训，能有效地培养批判性思维能力。评价内容包括3项：对项目实施方案的评价；对探究活动过程的评价；对学习者的评价。评价方式为自评、互评和教师评。

评价项目实施方案，有利于发现问题，改进和完善方案；评价探究活动过程，有利于提高团队协作的效率，为今后探究活动积累经验；评价学习者在活动中的表现，有利于学习者的自我改进，提升学习质量。

7 结语

以“肉类新鲜度指示膜的研发”为主题的项目式学习，学生以蓝莓花青素作为指示剂，聚乙烯醇(PVA)为成膜基材，制备的肉类新鲜度指示膜，随着猪肉和草鱼肉的腐败过程其颜色变化明显，由紫变黑，具有用于猪肉和鱼肉类产品新鲜度检测的潜力。从选定项目到制定计划，培养了学生社会责任感和信息能力；从活动探究到成品制作，学生的科学探究能力和创造性思维得到发展；在成果交流和活动评价中，锻炼了学生的表达交流能力和批评性思维。从真实的生活问题出发，融合生物、化学等多学科知识，注重科学技术与生活实践相结合，让学生能学以致用，在活动中发展学科核心素养。