项目式学习在高中生物实验教学中的开展路径

周银

摘 要：基于新课标的背景，高中生物教师将项目式学习与实验教学相结合，将打造富有特色的实验教学模式。基于现阶段高中生物实验教学“低效”的现状，以建构主义理论为支撑，兼具综合性、实践性、探究性的项目式学习模式脱颖而出，能为创新生物实验教学提供参考。文章首先对项目式学习的理论进行了解读，其次分析高中生物实验教学的现状及项目式学习应用于实验教学的价值，论证项目式学习活动开展的必要性，最后以“细胞的基本结构”为例，通过理论结合实践的方式探寻项目式学习在高中生物实验教学中的应用路径，旨在构建高中生物实验教学新样态，全力推进学生学科核心素养的培育与发展。

关键词：项目式学习；高中生物；实验教学；细胞的基本结构

《普通高中生物学课程标准》（2017年版2020年修订）在“加强和完善生物学实验教学”建议中指出学生的实验“既可以是动手、观察类的实验活动，也可以是以问题解决为特点的探究活动”。项目式学习作为一种以驱动性问题（任务）为牵引、项目成果为导向、学习支架为支持手段的综合性探究活动，其育人方式与新课标对实验提出的要求不谋而合，共同指向学生体验、操作、探究、实践等过程，强调学生“做”的过程，将静态的实验知识转化为动态的实操过程，实现用知识解决问题，以形成系统且完备的知识体系，生发丰富的实验技能及问题解决技能，深化学科核心素养，以体现高质高效“学实验”的过程。因此，高中生物教师要立足新课标，明晰项目式学习的内涵，创新教学路径，力求让项目式学习模式的运用助推自身構建新课标下的生物实验教学新格局。

一、项目式学习基本概述

项目式学习来源于“做中学”“设计教学法”等理论，强调“知道”和“做到”的集合，是指导学生系统探究真实而又复杂问题的过程，也是学生在实践中自动、自发地进行有目的、有计划、手脑并用、获得完整经验的综合性学习活动。学生是以“学习共同体”的方式聚焦某一个问题设计项目内容，规划并实施项目，以收获项目成果。将其运用于实验教学，教师将聚焦实验目的创设较为真实的问题情境，以挑战性任务激发学生的学习需要，支持学生主动寻找解决问题的方法与路径，理解实验的思维结构与价值意义，以达成主动建构知识、运用知识解决问题、创新反思知识的学习目的[1]。基于概念分析基础，可以明确项目式学习具有以下特征：

（一）真实性

项目式学习最大的特点就是将知识与现实生活联结，形成一个项目，这一项目具有一定的开放性与挑战性。学生将在真实问题的驱动下完成自主探究，极大程度地激发学习的积极性、主动性与创造性。在真实项目问题的驱动下，学生也将亲身经历问题解决的过程，能直面真实的现实世界，感受所学学科、所实践知识的价值，能将学习视角连接现实生活，以达到知与行的统一。

（二）实践性

项目式学习强调学生做中学、学中思、思中创的过程。“做”是项目式学习的核心，是学生学习、思考、创新的起点，更是展现课堂主体地位的重要依据。教师指导学生聚焦项目内容，进行项目策划、项目实施、成果展评、项目评价等活动，合作搜集资料、推理假设、设计并完善方案、制作并展示成果等[2]。整个过程更强调学生做事、做人、做学问，既能掌握所探究的知识内容，也能整合各类知识创造性地解决问题，形成跨界融通思维，真正地发展综合能力。

（三）进阶性

项目式学习强调学生学习过程中的进阶性，从一个项目的提出到项目的分析与论证、设计与实施、分享与交流，是学生知识学习、技能训练、综合思维持续进阶的过程。从知识学习层面来看，学生将从表层学习走向深层学习，能探寻知识的本质与内核；从技能训练层面来看，学生将从最开始的技能型学习走向智慧型学习，从模仿走向创新，更体现个人色彩；从综合思维层面来看，学生的思维将从低阶转向高阶，且在整个项目探究的过程中，学生的思维进阶是呈“螺旋式”模态上升，体现了项目式学习的科学性，也更契合学生认知发展规律[3]。

二、现阶段高中生物实验教学中存在的问题分析

（一）实验教学理念有待创新

在现阶段的高中生物教学中，部分教师受传统教育理念的影响，更重视学生的知识学习，缺乏对实验的足够重视，未能意识到实验操作对学生知识、技能及素养发展的反哺效力。新课标指出“教学过程重实践”，且凝练的“科学思维”“科学探究”等素养培育路径皆与实验教学有着十分紧密的联系。但是一些教师虽然了解新课标的内容，但是理念未能更新，在实践中也没能重视实验，既不注重引入新颖的元素激发学生参与实验探究的积极性与主动性，也不注重教学模式的更新换代，打造富有特色的实验探究课堂。这样一来，整个高中生物实验教学便存有局限，未能得到重视，也让学生生物学习的效果大打折扣。

（二）实验教学手段较为固化

在现阶段的高中生物实验教学中，部分教师已经意识到实验教学的重要性，并积极完善实验教学体系，但是在具体教学中，还是存在问题，其中实验教学手段较为固化是比较突出的问题。教师依旧采用传统“讲授式”“灌输式”的教学模式，或者运用技术手段为学生呈现实验操作微课，让学生观看后依样画瓢完成实验。

（三）实验教学关系有待整改

教师在指导学生展开实验时，忽视了教学关系的优化与改善。在知识教学中，教师强调学生的自主学习、合作探究。但是在实验教学中，部分教师考虑实验安全性、正确性等因素，更强调自身主导地位的彰显。学生有自主实验与探究的过程，但是每一步皆是在教师的引导下完成。换言之，学生未能经历“自主做实验”“反复试错”“创新发展”等过程。所以学生在课程中依旧处于被动状态，难以借助实验系统掌握所学知识，最终影响了自身的课程学习效果。

三、项目式学习在高中生物实验教学中的开展价值阐述

随着新课程标准的持续推行，生物实验的地位逐渐提升，借助实验引领学生完成知识学习是当下教学创新的一大趋势。面对当下高中生物实验教学中教师教学理念陈旧、教学手段固化、教学关系错位的“困局”，呼唤项目式学习模式是改善困境、解决问题、创新发展的有效路径。它的出现将打破“僵局”，让实验教学焕发生机与活力。其价值具体如下：

（一）有利于激发学生实验探究兴趣

项目式学习是一种有意义的学习过程，它能将原本枯燥的模仿实验变为具有挑战性的项目指导学生学习，将有效激发学生的征服欲、挑战欲，深度思考实验内容，串联所学知识，进而完成实验。在整个项目式实验学习的过程中，小组内部成员之间将密切配合、协同交互，根据各自的特长分工合作，最后生成项目成果，体验成果，获得发展，对学习有着满满的成就感，以此也大幅提升了学生学习的主动性与积极性[4]。比如：学生在项目实验中将主动查阅资料，融合多学科知识，以寻求问题解决的最优解。而后在讨论中，学生也将持续深化思考，生发创新意识，以实验反哺自身认知更多的生物学知识，形成丰富且完备的知识体系。

（二）有利于加深学生理解理论知识

项目式学习强调学生任务完成过程中各项资源的运用、多视角地观察、多维度地思辨，融通了课内与课外、多学科知识，打破了各种壁垒。由此，项目群体也将聚焦项目完成对生物学课程学科本质与学科能力的深度挖掘，能让他们真正做到像生物学家一样完成科学探究，站在科学家的角度思考问题，知识认知的视角与维度也更为宽广。这样便将从根本上改善学生课程学习中机械性记忆实验和重复性训练知识的现象，将逐渐提升学生的关键能力。且学生在各种项目任务的实操中，也能不断反思、迁移、内化、创新知识内容，以建构立足实验操作的知识体系，更强调知识的实践与应用效能。由此，学生对理论知识的理解也将更为深刻，他们的目的不再是“学会知识”，而是“会用知识”“创思知识”“融通知识”，更凸显学科核心素养的本质与内核。

（三）有利于提升学生问题解决能力

项目式学习强调以解决问题为首要，彰显学生在问题解决过程中各项知识的理解、技能的发展及素养的提升。学生将主动参与项目学习过程，在亲历提出问题、获取信息、寻找证据、检验假设、发现规律等过程中习得生物学知识，创新思考新旧知识、多学科知识间的关联，以养成科学思维，形成积极的科学态度，发展乐于探究、创新实践的能力。高中生物实验教学更强调学生在实践探究中发展学科核心素养，所以学生面向问题解决的需要，将亲身经历实验设计、实验探究、实验反思、实验总结、成果展评等过程，在逐步摸索中完善项目，自然也持续提升了问题解决能力。

四、项目式学习在高中生物实验教学中的开展路径探寻

（一）项目确立：解读实验内容，做到前期规划

项目确立指的是项目前期规划，做好项目实践前的准备。在这一环节，教师需要基于实验教学内容确定项目主题，明确项目目标，完成学情分析，合理分配项目实操小组，并根据实验内容创设较为真实的情境，借助情境激活学生的问题解决意识，促使学生调动自身的知识及生活经验思考实验，引发对解决问题手段或者结果的假设猜想，使得教学、学习、思维均能处于完备且积极的状态，支撑项目课堂的开展。

比如：教师在实验“用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体”的教学中，要明确本实验的基本定位。它既是第一章第二节探究实践“用高倍镜观察几种细胞”的延伸，也是第五章第四节“光合作用”知识的铺垫。在此之前，学生已经具备了用高倍显微镜操作的经验，能熟练制作临时装片，具有一定的自主学习与合作探究能力。实验教学的主要目的是让学生通过观察叶绿体的形态与分布，理解叶绿体适于进行光合作用的结构基础，能正确使用实验中的药品、器具等，准确制作叶绿体的临时装片，并展开实验，记录实验，从实验数据中分析现象，得出结论。基于实验内容解读基础，教师可以提炼项目主题“揭示叶绿体和细胞质流动与细胞完成生命活动的关系”。根据这一主题，教师可以創设富有探究性的项目情境。对此，教师可以利用技术手段，为学生展示文献《模拟酸雨对植物细胞质流动的影响》的实验结果记录表，先让学生像分析者一样结合实验记录表说出自己的观点。比如：学生经过分析之后指出“pH值越小，植物状态越不好”。教师可以将此作为一个切入点：“酸雨与植物生命活动之间存在何种关系？在酸雨的影响下，植物细胞内部是怎样变化的呢？”借助这一驱动性问题，各项目组便生发出了用高倍显微镜观察酸雨环境中植物细胞内部情况的欲望，而后顺利进行项目探究活动，彰显了主观能动性。

（二）项目设计：提供问题支架，明确任务指向

项目设计是指导学生实施项目的关键，项目设计的合理性与否最终也将影响学生项目探究的合理性与有效性。基于此，教师应根据项目式学习的特点，结合实验内容，设计环环相扣、逐层递进的问题支架，明确学生项目任务探究的指向。在这一环节，教师要聚焦项目主题完成问题的设计，这是将项目主题转化为真实而富有挑战性问题并落实项目式学习活动设计的关键环节。因此，教师要统整全局，合理设计问题支架，体现问题的深度与开放度，能让学生在项目任务探究中生发出更多的思考。

比如：教师聚焦项目主题“揭示叶绿体和细胞质流动与细胞完成生命活动的关系”完成项目设计时，便可以根据实验教学内容，设计以下问题

支架：

1.内容问题支架

这一支架重点指向与学科相关的基础知识、核心概念和基本技能，是让学生实现高阶思维发展的基础。教师应根据实验所在教学模块，为学生系统铺设与知识点相关的问题，让学生衔接所学知识进行短暂思考后回答问题，为实验探究做好理论知识储备。对此，教师可以设计以下问题：

（1）如果想要分离细胞内部的结构，首先要做的工作是什么呢？

（2）如何分离得到各种细胞结构呢？

（3）叶绿体在植物细胞内有何功能？是否所有植物细胞都有叶绿体？

（4）能进行光合作用的细胞都含有叶绿体吗？

（5）线粒体在植物细胞内有何功能？线粒体数目与什么有关？

如上，教师聚焦“细胞器之间的分工合作”这一节内容，设计了与实验相关的知识问题，让学生在问题探究中回顾“叶绿体”与“线粒体”之间的关系，为实验做好理论知识储备。

2.驱动问题支架

驱动性问题支架是项目学习活动的“心脏”，应具备真实性、可行性、趣味性与挑战性。教师需要根据实验过程，设计富有导向性的探究问题，以驱动学生自行设计实验流程。对此，教师可以设计以下问题：

（1）细胞质流动对于植物体本身而言是否存在意义？

（2）影响细胞质流动的环境因素是什么呢？

（3）面对不同的影响因素，应该如何设计

实验？

（4）实验记录表应如何对应设计？

如上，教师通过以上问题的设计，将让学生明白细胞质流动能为细胞内的物质运输创造条件。再以不同的影响因素如温度、pH值等，确定自变量，小组讨论设计实验，以探究环境温度或环境pH值对细胞质流动速度的影响，能真正做到像科学家一样设计实验，敲定实验方案。

3.核心问题支架

核心问题是驱动性问题基础上更高阶的思考，主要是链接现实生活，让学生将项目实验视角聚焦现状，有意识地将实验所得成果运用于现实问题解决。比如：教师可以聚焦自己创设的情境，设计一个开放性问题：“温度高低、PH等环境因素都将影响植物细胞的生命活动，现实生活中，我们正面临相关的生态环境问题，请尝试从生物与环境相互关系的角度分析我们所处的自然界，你又从中得出了何种看法？”

（三）项目实施：学生合作探究，指向问题解决

完成项目设计之后，教师就要组织各小组实施项目，让学生经历完整的问题解决过程。学生在项目实施中，教师要给予学生最大限度的自由权与自主权，让学生有充足的自主解决问题空间，基于所设计的项目方案完成实验操作。在实验过程中，如果学生出现了问题，教师先要让他们自主商讨解决，容许学生“试错”。学生经过讨论束手无策时，教师再稍加点拨、启发、引导，给予问题解决的方案，而不是直接提出具体的操作步骤，这样才能发展学生的问题思考及解决能力，体现项目式学习的育人目标。

比如：实验“尝试制作真核细胞三维结构模型”是学生学习了细胞三大基本结构和细胞器的结构与功能基础上，通过亲身体验动手制作真核细胞三维结构模型，以发展模型思维。根据这一实验内容，教师可以确定项目主题“像建模者一样制作真核细胞结构模型”，融入Steam理念，鼓励各小组合理分工，实践项目。比如：项目组成员可以选择自己感兴趣的或者擅长的“角色”分工，完成项目实操。具体如下：

“我是科学家”：该类组员罗列总结细胞结构的知识，概述生物学结构与功能适应的特点，填写该模型的结构原理知识。

“我是数学家”：该类组员对细胞结构的直径大小、比例等方面展开计算。比如依据细胞和各细胞器直径、厚度、长度等大概数值，思考、设计模型各部分的数值，并探究比例是否合适。

“我是技术员”：該类组员准备细胞模型制作的材料和用具，比如超轻黏土，卡纸，泡沫塑料，硬纸板，不同颜色的水果、蔬菜，双面胶，美工刀等，对实际材料进行初步加工。而后了解3Done软件的应用，依据前面所计算的数据，设计细胞器的三维结构图形，知道利用3D打印机打印创意作品的方法。

“我是艺术家”：该类组员需要基于技术员构建的细胞模型结构图，从结构的色彩、工艺、美观度等方面分析，酌情优化，让结构模型具有艺术气息。

“我是工程师”：该类组员需要基于其他组员最终敲定的结构模型图完成模型制作，生成成果。

（四）项目评价：提供展评契机，学生多维交互

项目式教学的优势在于能够整合学生多方面的知识、能力及素养，让学生经历完整的问题解决过程。单个项目组实施了项目之后，教师就要指导学生进入项目评价环节，为其提供展评项目成果的契机，指导学生多维交互，聚焦自身项目实操的具体过程展开综合分析，以持续深化项目实操思维。

一方面，教师要让各项目组展示各自的成果，指导他们交流并分享项目学习过程中的感受，锻炼交流表达能力。比如：当学生完成了“尝试制作真核细胞三维结构模型”这一实验活动之后，教师就可以让各项目组派出代表上讲台展示自己制作的模型。在展示成果的时候，该成员需要根据模型结构，清晰地讲述模型中各部分结构的名称、各部分结构的大小。在展示了具体的模型之后，该组员还要综合分析自身项目实验操作的过程，概述自己模型制作的简要方案及独特之处、在模型制作过程中遇到的问题及问题解决的方案、表达自己的反思与收获等，使得项目成果的展示内容丰富多彩，能为后续组与组之间的分享交流提供更多的话题。

另一方面，教师应组织各项目组展开评价，充分彰显以学生为主体的反馈课堂。学生是项目实验操作的主体，教师要将课堂的时间交还给学生，让各项目组聚焦成果进行互相评价，选出优秀的成果内容，以实现对学生的激励与指导作用。比如：学生完成了“用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体”的实验之后，教师就可以让各小组内部之间互相评价，后根据各小组呈现的成果报告，再实现组与组之间的评价，选出优秀的项目组，对学生起到指导作用，更好地支撑他们展开后续的实验活动。

结束语

综上所述，项目式学习在高中生物实验教学中的运用有着可行性与合理性。它的育人理念与新课程标准对实验教学提出的要求有着异曲同工之妙，能够有效解决当下高中生物实验教学中存在的各种问题，激发学生的实验探究兴趣，加深学生理解理论知识，提升学生的问题解决能力。因此，高中生物教师就要从专业的角度解读所要教学的实验内容，选择项目式学习的基本步骤，从项目确定、项目设计、项目实施及项目评价等四个方面出发，优化项目式学习模式，持续完善学生的生物实验过程，以体现学生更为高效的学习与探究过程，发展学生的学科核心素养，让学生能够在真实的项目问题解决过程中建立起对实验知识更为完整的认知框架。

参考文献

[1]王欣.项目式教学活动在高中生物教学中的应用[J].天津教育，2023（29）：86-88.

[2]张艳，李淑敏.高中生物学实验教学的学科项目化学习：以“探究环境因素对光合作用强度的影响”为例[J].中学生物教学，2023（19）：4-6.

[3]武赛鑫.基于项目化学习培养科学思维能力的实践研究[D].哈尔滨：哈尔滨师范大学，2023.

[4]梁慧.项目化学习在高中生物学教学中的应用研究[D].太原：山西师范大学，2022.