基于学科素养的初中生物学实验教学实践研究

文/ 深圳市南山区赤湾学校 秦 丽

2019 年教育部发布《关于加强和改进中小学实验教学的意见》，明确指出实验教学是国家课程方案和课程标准规定的重要教学内容，是培养创新人才的重要途径。实验是自然科学教育最高价值追求的途径，也是学生核心素养发展的有效路径。下面通过问卷调研了解当前初中生物学实验教学现状和学科素养培养现状；聚焦问题，查阅文献，梳理检验基于学科素养发展的生物学实验教学策略；通过实验教学课堂结构图谱构建、特色探究课程开发与实施、实验教学指导与优化策略实践与检验等方式进行了一系列实践探索。

一、基于学科素养的实验教学整体思路

1.“1+X”——突破教材知识的边界。 生物学的研究对象多与人或人们生产生活密切相关，我们的实验课堂不应局限于课本知识，而是要将科普、生产生活常识与实践加以融会贯通，着眼学生学科素养发展。例如，学习“心脏”时，我们可与学生开启谈“心”之旅，解读心脏，解析新冠肺炎治疗过程，体验“解读自身、习得知识、学会生活”的学习，突破知识边界，聚焦学科价值。

2.因地制宜——突破课堂时空边界。 因人创变，因地制宜，生物学的学习不应该只发生在课堂里，而应融入生活各个角落。我们开创无土栽培自组织管理区、植物标本柜、创客实践、化学解密等，带领学生开展课题研究，编著植物鉴赏集，组织科普知识阅读读书会分享等多种学习体验，融创式课堂践行大实验观，让学习活动可以随时随地发生。

3.回归生活—突破教与学的边界。 生物学实验教学的本质是引导学生习得知识，养成理性思维习惯，形成积极的科学态度，发展终生学习能力。制作米酒、酸奶、发豆芽……我们努力让实验活动化身为一次次精彩的生产生活体验活动。在活动中培养能力，促思维提升。

4.山光水色——天地即课堂。 生物学的学习不仅是读书本，更是读自然，读生活。我们将实验场延伸至学校周边，山光水色、鸟语花香皆为我所用，天地即课堂。我们在无边界学习理念引领下，利用小南山资源，因地制宜地开发了校本课程，破壁融合，从而使学生的学习真正成为一种关乎知识世界、生活世界和个体经验情感世界的整体性体验式学习。

二、聚焦问题：问卷调研，深入剖析

据调研，我市教师队伍年龄构成上，相对比较年轻。教师跨年级、带多个班的现象比较多，有近半数的老师需要自行准备实验，教学任务还是相对比较重的。在实验课教学中，过半数的教师认为最大的困难在于教学时间的安排；其次则是实验材料的准备。经调研，实验教学的问题多聚焦在如何优化实验教学环节，提高实验教学效率，从而缓解因课时等问题而缩减实验课；如何根据学生和当地的实际情况，做好长期规划，储备实验材料、优化实验装置与过程，增强实验的适切性、连续性和实验效果；如何在实验课中有效发展学生的核心素。

三、凝练方法：策略梳理，科学实践

1.优化实验体系，提升实验质效。（1）操作技能实验：规范操作，合作共促。例如显微镜使用、临时装片的制作等，通常教师演示，学生不一定看得清。可采用微课制作、信息化手段辅助、组内师徒结对、竞赛等方式，帮助学生提高实验效率。（2）探究实验：问题驱动，科学探究。（3）拓展实验：创设情境，理性思辨。拓展类实验很多学生望而却步，可以通过情境创设、问题聚焦、组间PK、表演秀等方式，激发学生积极性，并在理性思辨中，完善方案，开展实践。

2.整合教材实验，融创赋能。如果因为实验数量多，操作难加之课时安排紧，可以遵循大单元教学思想，整合优化实验，提高效率。比如，练习使用显微镜，制作并观察植物临时装片和观察人口腔上皮细胞，观察人体的基本组织这四个实验可以进行有机整合，每个课时各有侧重。这既可以练习显微镜的使用又能对观察到的动物细胞和植物细胞，动物组织和植物组织进行比较，直观辨别异同。

3.充分准备实验，落实教学细节。 教师提前做实验，发现真实问题。例如，在“观察草履虫实验”中，因草履虫本身运动快，加之实验中给予刺激更难取到草履虫，所以通常实验中因找草履虫会浪费很多时间。因草履虫具有驱“负极”的特性，通过电极装置对草履虫进行富集，用胶水溶液代替棉花纤维一方面降低草履虫的运动速度，另一方面胶水透明溶液可以避免棉花纤维对显微镜透光性的影响。

4. 细化实验过程， 规范实验操作。合理分组，明确分工，必要时请小组展示分工安排。实验过程中的关键步骤和注意事项，还可以配以老师准备实验时的图片展示，便于学习迅速理解和接受。实验过程中要做到目标明确，指令清晰。操作过程可以通过同屏展示等技术及时评价、反馈。

5.优化实验技术，提升实验教学实效。有些实验，学生动手操作的同时，配以多媒体辅助分析，有助于学生深度思考实验，并寻找实验创新突破的切入点。例如，NOBOOK虚拟实验平台可用于实验前的前置学习或实验后的复习巩固。

6.开发自制教具，推进实验创新。在日常的实验教学中，教师可以尝试与学生一起开发自制教具、改进实验装置。例如，组织学生以手绘图+ 灯带条的方式，制作人体消化、呼吸、循环系统的教具模型，方便学生直观感受。通过材料或实验装置的改进，在达到实验效果事半功倍的同时，通常能激发学生的实验创新意识，构建师生协作共同体。

7.完善评价机制，赋能实验教学。通过完善评价机制，建立实验考核或评价标准，有利于学生在实验中明确实验目的，指导实验操作。评价主体多元化，使评价有梯度。同时立足“712”评价模式，完善学科综合评价方案，组织特色学科评价活动，如课前一讲、每日一言、我是小老师等活动，在活动中实现学生潜能发掘和学科多元评价。同时，通过学习过程调控、模型制作、生活实践活动等多种形式的评价，指向生命观念养成、理性思维发展、科学探究能力提升和社会责任担当养成。

四、破壁引领：融创课堂，素养为先

针对不同实验课课型研究，突破原有教材和课堂束缚，融入生活情境、信息技术等多种手段，梳理了基于学生学科素养发展的初中生物学实验课课堂结构图谱基本式，探索基于“情境化—问题化—思维发展—素养提升”的实验教学路径。

五、因地制宜：课程开发，共享共建

1.立足地域资源，构建融创型实验教学活动。生物学的学科价值在于引导学生习得知识，养成理性思维习惯，形成积极的科学态度，发展终生学习能力。本文结合我校周边资源和学生基本情况，开启了“校园周边植物探索”的共享共建之旅。该课程立足本地资源，突破学科地域边界，突破课堂限制，以社团、兴趣小组、微课程、MOOC 课程等多种方式开展，从理论到实践，又从实践回归理论，探索了基于实验教学的课程开发与实施之路，为一线教师的理化生实验教学提供了新思路。

2.借助信息技术，赋能创新型实验教学活动。 古人云“：不谋万世者，不足谋一时；不谋全局者，不足谋一域。”新一代信息技术正在重新定义人类的知识和能力价值，未来的教育将以信息技术为支撑，开启智慧教育的新阶段。基于此，笔者开发了《生物学教与学实用工具导览》课程，依托信息技术，将学科工具引入实验教学，开启了学科技术支持下的教与学方式变革尝试，探索适应未来教育发展，实现未来学习者培养的有效路径。

3.开发趣味社团活动课，将实验融入日常生活。 着眼学生发展需求，开发学科相关社团活动课，打通学科与生活的壁垒，将实验融入日常生活，学科素养的养成活动随时进行。

六、赋能未来：科学管理，智慧评价

1.常规教学与个性化实验相结合。通过兴趣小组、开放实验室、项目研究、展示交流等方式，充分利用时间与空间，推动学生规范实验、自主实验、个性化实验的开展。

2.举办实验类活动，激发学生兴趣。通过显微摄影展，模型识别比赛，显微镜操作比赛，植物解剖学照片展，小论文墙报展等合理规划每学期赛事，持续提升学生实验兴趣；与创客室、手工坊等校内机构联合开展跨学科实践活动、积极搭建平台“，请进走出”，开阔学生视野。

3.培养社会责任担当，锻炼实验室义工。设置实验室义工岗位，让热爱学科的学生有更多的机会接触实验室，同时也为实验室的维护做服务。同时培养他们的服务意识和责任担当。

4.建构综合评价体系，实验教学与日常学习有机融合。 教师可以尝试建构学科全方位的综合展示评价方案，通过模型制作、实验探究、方案设计等方式，将实验活动融入其中，让学生自觉地将实验活动融入日常学习活动中来，从而提升实验教学实效。

七、思考与展望

未来教育是与技术高度融合的、高度开放的教育，学科的学习也应当是开放、包容、融入生活的学习。生物学的学习不仅是读书本，更是读自然，读生活。通过学科技术的支持和生活资源的融入，我们可以将知识延伸至课堂之外，山光水色、鸟语花香皆为我所用，天地即课堂，生活即教育。

“采菊东篱下，悠然见南山。”当学生身处全新的学习情境中，自然美，环境情，人与自然的和谐发展，它就不再只是停留在书本里的文字，而成为内化于心的情感。学科观念、科学探究、科学思维和社会责任，理化生学科的核心育人价值便得以充分彰显。