基于核心素养的初中生物实验教学研究

江运高

(贵州省威宁县小海中学,贵州 毕节 553100)

《义务教育生物学课程标准(2022年版)》(以下简称《新课标》)提出以核心素养为宗旨开展教学活动,通过实验、探究类教学活动加深学生对生物学知识的理解,提升其应用知识的能力。传统实验教学以演绎教学、说讲教学为主,强调生物理论知识、生物实验方法的注入,忽略学生个性发展需要。为解决传统实验教学问题,落实核心素养,初中生物教师应明确生物学核心素养内涵,同时基于核心素养开发、设计并组织系列生物学实验教学活动,由此加深学生学科认识,锻炼学生综合能力。

一、初中生物核心素养内涵及其教育价值

1．初中生物核心素养的内涵

根据《新课标》,初中生物学课程的核心素养指的是学生在此课程学习过程中形成的价值观、品格与能力,可由生命观念、科学思维、探究实践、态度责任四类素养概括。[1]其中,生命观念指的是基于生物学视角认识、理解生命的物质结构基础、生命活动的规律的一类学习价值观。科学思维指的是基于生物学的基本原理、科学方法分析、比较、归纳生物学规律,解决生物学难题的一种思维能力。探究实践指的是基于对科学的探求欲,结合生物学原理,使用生物学实验方法、分析方法解决真实生物问题、完成实践项目的综合能力。态度责任指的是在生物学习过程中认识到生物学与现实生活、工业生产的深切关联,所形成的应用生物学知识解决实际问题的责任担当。

2．初中生物核心素养的教育价值

生物学核心素养的教育价值主要体现在以下方面:第一,有助于培养学生生物学习积极态度。核心素养中的态度责任素养指向生物学知识对于现实生活、生产的影响,直观呈现了生物学知识的应用价值。教师围绕此类教学内容展开教学,可以使学生认识到生物学的学科价值,从而增强学生生物学习的情感体验,逐渐培养其积极的学习态度。第二,有助于提高学生学习质量。基于核心素养的生物学教学内容内涵丰富。教师可以在教学过程中为学生讲解生物学的发展史、基本原理,也可以应用生物学实验教学器材为其演绎实验过程,组织其基于相应知识进行实验探究。通过综合性教学,学生对生物学理论、实验操作有了更为深刻的认识,其课程学习质量自然得到提高。第三,有助于推进生物教学发展。《新课标》强调以核心素养为宗旨开展生物学教学活动。基于核心素养设计教学方案、组织教学活动,可以改变传统的“知识本位”“课时主义”教学格局,使理论内容与实践教学内容融为一体,使不同课程教学内容被顺利串联在一起。这种情况下,传统的注入式教学被基于核心素养的启发式教学、探究式教学、项目式教学取代,久而久之初中生物学教学模式自然发生改变。

二、基于核心素养的初中生物实验教学策略

1．革新实验教学观念,加速核心素养渗透

核心素养强调“能力本位”教学。[2]教师长期处于应试教育环境下,久而久之形成了“知识本位”的教学观念,格外重视学生对生物学理论知识、实验方法的记忆。这显然不满足基于核心素养的生物学实验教学要求。因此,教师应当及时革新教学观念,积极应用实践教学取代传统的注入式教学,积极应用启发式教学取代灌输式教学,由此激活学生的自主思维,使其主动思考生物学实验主题、方案,为核心素养的有效渗透奠定基础。

以人教版七年级生物上册“植物细胞”一课教学为例。教师可以在课上创设情境引出实验教学主题,驱动学生基于已掌握知识主动探究,之后教师再给予其专业指导,达到有效教学目的。首先,教师可提出问题,组织学生复习显微镜的使用方法,激活其科学思维。其次,教师可创设情境:树叶、头发直接放到显微镜下能够看到细胞吗?你是怎样想的?由此情境激发学生探究欲望,使其在讨论过程中得到结论:观察的材料要薄而透明,需要先制成玻片标本。基于此,教师点明实验教学主题——观察植物细胞,并为学生介绍玻片标本的制作过程,如装片、切片、涂片等,让学生学会临时装片标准的制作方法。最后,教师布置任务:制作植物细胞临时装片,并用显微镜观察其结构。用任务驱动学生主动合作完成实验操作,在保证其实验学习自主性的同时,促进其探究实践、科学态度等素养的生成。

这样,教师应用提问、创设情境、布置任务等生本化的教学方法代替传统的注入式教学方法,革新原有的注入教学观念的同时为学生搭建了自主探究平台,确保了学生能够在自主探究的过程中形成良好的核心素养。

2．整合实验教学资源,丰富素养培育内涵

基于核心素养的初中生物学实验教学课堂应保证课程内涵丰富。若教师只将教学目光对准教科书内教学资源,容易限制教学视野,不利于学生的综合发展。[3]生物学核心素养强调培养学生生命观念,注重发展其科学思维等等。教师也应当立足于生物学实验课程教学需要,从多渠道整合教学资源,由此丰富实验教学内容,促进学生综合发展。为此,教师有必要明确实验教学主题,围绕主题联想现实生活中的类似生物学问题,并制作实验导学案、实验导学视频等等,在整合课内外实验资源的同时促进学生分析、联想、实验、操作。

以人教版七年级生物上册“绿色植物的呼吸作用”一课教学为例。为了让学生在此课实验学习中形成良好的生物学科核心素养,教师有必要整合课内外教学资料,供学生阅读、思考、实践。一方面,教师可以整合教科书内呼吸作用的原料、条件、产物、公式、概念、实质及实验原理等理论性知识,并将其融入微课视频当中,组织学生在课前观看视频了解相关原理,为发展其科学思维,促进其探究实践奠定基础。另一方面,教师可以根据教学需要整合新鲜的和烫过的蔬菜、蜡烛、澄清石灰水、软管等实验器材;收集网络上关于探究植物呼吸作用产生CO2的实验教学视频;初中化学澄清石灰水遇二氧化碳变浑浊等化学原理等等。通过整合此类内容为学生搭建动手实践、科学分析、对比探究的学习平台,确保学生在资源的支持下完成实验操作,并明确绿色植物呼吸作用的原料及产物,明确呼吸作用的概念和意义。

这样,教师通过整合课内外的文本资源、视频资源、实践教学资源等多类型资源为学生提供思维发展、实践探究的学习机会,让学生在丰富资源的助力下感悟生物原理,形成生物学核心素养。

3．组织实验教学活动,提升学生素养水平

(1)组织讨论活动,发展科学思维。科学思维指的是根据事实证据认识事物的一种思维能力,包括比较、归纳、演绎等等。[4]要在初中生物学实验教学中培养学生的科学思维,就需要为其营造民主、宽松的学习氛围,为其提供从多角度出发思考问题,与多人讨论解决问题的学习机会。为此,教师可以在实验教学过程中组织讨论教学活动,先由教师围绕实验重点、难点提出问题,组织师生讨论,后由重难点延伸出拓展问题,组织学生讨论,让学生在多元讨论过程中基于生物学证据、生物学逻辑分析、归纳,形成有创造性见解的能力。

以人教版七年级生物下册“神经调节的基本方式”一课教学为例。要使学生在此课实验学习中形成严谨求实、质疑批判的理性思维,教师可在课上组织打手、抓手指、缩手反射、看到解剖针害怕、膝跳反射五个反射实验活动,并组织讨论:你能通过这些活动概括出反射是通过人体的什么系统、什么原因引起的吗?这些反射分别具有怎样的特点?此过程中,教师给予学生充分的时间让其讨论。比如,有的学生在讨论中明确:反射是人体通过神经系统对外界或内部的各种刺激所产生的有规律的反应;缩手反射是由于牙签扎手这个外界刺激在人的神经系统的调控下,发生了把手缩回这样的有规律的反应;拿到解剖针害怕也是神经系统知道解剖针扎手会很疼,于是在看到解剖针时产生了害怕这一有规律的反应;膝跳反射则是天生就有的反射……。综合学生基于实验活动的讨论结果,教师为其概述人体神经调节的基本方式,使其明确原理,并能够举例说出简单反射、复杂反射。

这样,教师基于实验教学内容组织讨论活动,在讨论中发散学生思维,使其基于已掌握的生物学原理、在实验中发现的生物学现象推理结论,逐渐发展出良好的科学思维。

(2)组织操作活动,锻炼实践能力。探究实践是初中生物学核心素养的主要构成。培养学生的探究实践素养,对于提升其操作能力,促进其综合发展有着关键作用。教师可以在生物学实验教学中积极组织多样化的操作活动,如设计活动、观察活动、操作活动等等。通过组织多样化的操作活动让学生在课上动脑、动手,从根本上增强学生的求知欲,使其在活动中逐渐形成发现生物学问题、基于生物学原理设计实验探究方案、基于探究过程与结果得到抽象生物学性质等实践能力。

以人教版八年级《生物》上册“真菌”一课教学为例。教师可以基于教科书内教学内容组织“观察蘑菇”实验操作活动。通过组织学生观察蘑菇、木耳的形态结构,让其了解真菌的营养方式及生殖方式,了解真菌对自然界的意义与人类的关系,形成科学观察的实践能力。通过组织学生使用放大镜,一边轻敲蘑菇菌盖观察是否有孢子落下,使学生明确蘑菇的主要特征,形成根据生物学事实生成结论的总结能力。通过组织学生记录蘑菇、木耳的生长过程,组织学生对比蘑菇、木耳与酵母、青霉、曲霉,使其明确二者的异同点,如不能进行光合作用,都腐生生活等等,使学生在记录、对比的过程中形成确定实验结论的总结能力。除此之外,教师还可以组织显微镜观察操作活动,由此活动驱动学生利用已掌握的实验知识装片、观察,进一步锻炼学生的生物学探究能力。

这样,教师基于生物学实验教学的基本需要组织观察、操作、总结等操作活动,通过此类活动锻炼学生的动脑能力、动手能力,使其在活动中能够根据教学主题开展相应的实践活动,同时形成良好的实践能力。

4．优化实验教学评价,促进学生反思提高

对于部分学生而言,恰到好处的教学评价可以帮助其认识自身发展不足,确定自我提升方向,从而促进其持续提高。基于核心素养的初中生物学实验教学评价应当发挥促学、强教作用,从多角度出发评价学生在实验准备、实验操作、实验总结等阶段的学习行为表现,帮助学生认清自身核心素养形成与发展问题,从而促进其反思提高。

以人教版八年级生物下册“昆虫的生殖和发育”一课教学为例。教师可以基于生命观念、科学思维、探究实践等核心素养培育要求从多角度出发设定评价标准,如:评价学生是否能根据实验教学需要提前准备豆娘、黄粉虱、秋行蟹、手术镊、昆虫驱离剂、昆虫笼子等试验材料和仪器,形成探究意识;评价学生是否能够将豆娘(或其他昆虫)放入昆虫柳公子中,并在笼内放置适量昆虫驱离剂,在豆娘(或其他昆虫)入睡后用手术捏小心打开其腹部,观察其生殖器官,并形成探究实践能力;评价学生是否能够基于实验过程、实验结果明确豆娘(或其他昆虫)生殖器官的主要构成,形成科学思维;评价学生是否在实验过程中认同昆虫为其认识生物原理所作出的贡献,形成良好生命观念等等。之后,教师按照上述评价标准对学生的实验准备、操作等学习行为、学习结果进行评判,并以恰当的评价语指出学生的发展不足,帮助学生根据评价调整自身实验学习行为习惯。

这样,教师基于核心素养明确初中生物学实验教学主要目的,根据培养教学需要设置恰当的教学评价标准,达到以评促教的目的。之后教师根据相应评价标准开展评价,帮助学生客观认识自身核心素养发展情况,实现以评促学。

三、结语

初中生物学核心素养集中体现了生物学课程的育人价值,强调对学生正确学习价值观、应具备的专业品格以及学科学习能力的综合培养。基于核心素养的初中生物学教学要明确新时期的教学目标,基于新的实验教学追求革新自身教学观念,整合多类教学资源,为核心素养有效融入实验教学内容奠定基础。同时,初中生物教师还应基于核心素养组织讨论、操作、迁移等教学活动,通过不同类型活动为学生提供生物分析、生物实验与观察等学习机会,由此锻炼其证据、逻辑能力,升华其生物学学习情感。