基于核心素养的初中生物微项目式实验教学实践

【摘要】文章首先探讨了基于核心素养的初中生物微项目式实验教学方法的重要性，并通过案例分析详细阐述教学的路径与成效。结果表明，微项目式实验教学能够激发学生的学习兴趣，增强学生的科学探究能力，培养学生的团队合作与沟通能力，加强学生的社会责任感和环保意识。

【关键词】核心素养；初中生物；微项目式实验；教学实践

随着素质教育理念的不断推广，初中生物教学不仅要传授基本知识，还需培养学生的核心素养，如生命观念、科学思维、探究实践和态度责任。然而，传统的实验教学往往侧重于固定实验设计，学生难以独立探索科学问题，也难以联系实际生活和社会现实。为了解决这些问题，微项目式实验教学作为一种新型教学模式被引入，该方法将真实社会案例与教学内容相结合，鼓励学生自主设计实验方案，并通过合作与讨论验证科学结论，不仅能激发学生的学习兴趣，还能让学生在解决现实问题的过程中发展各项核心素养。

一、基于核心素养的初中生物微项目式实验教学实践意义

1.培养学生的科学思维

微项目式实验教学通常以具体的生物问题为导向，要求学生主动思考并提出问题。在项目过程中，学生会不断提出假设、制定实验计划，并通过实验验证假设，有助于培养学生逻辑清晰、环环相扣的思维模式[1]。并且，学生还需要通过实验操作获得数据并进行分析，该种数据驱动的过程可以增强学生对证据的重要性认识，基于数据和证据得到科学结论，从而提高运用数据进行科学推理的能力。通过项目中探索不同变量与实验结果的关系，学生还会面临不同的可能性与挑战，在尝试不同实验方案或分析数据时，学生将不断修正自己的认知，培养创新思维。

2.激发学生的学习兴趣

教师通常会设计现实情境，将生物学概念与学生日常生活中的实际问题紧密联系，如环境污染、生物多样性、食品安全等。学生通过参与项目发现生物学知识的实际应用价值，感受到生物学知识与现实生活的直接关联，从而激发学习的积极性。微项目式实验教学以学生动手实践为中心，通过实验、观察、数据记录和分析，学生能够亲身参与每个环节，不是让他们被动接受知识，而是主动探索生物现象，通过亲身体验，激发探索生物学奥秘的兴趣。学生还有较高的自主权决定研究方向、设计实验方案并分析结果，并能够主动为自己制定的研究目标努力。

3.提高合作与交流能力

微项目式实验教学通常要求团队成员分工协作，每个人承担特定的角色和任务。这一过程让学生体验到角色明确和责任共担的合作模式，有助于学生学会如何承担责任、信任队友，并有效协调合作以达成目标。每个学生在团队中都可能提出不同的见解与方案，在讨论与碰撞中拓宽视野，理解不同角度的思考方式。通过团队讨论，学生可以互相启发，找到更优的实验设计、数据分析和结果解释方法，在项目进行过程中，学生还需要不断协调团队成员的意见，沟通每个人的分工和进度，确保项目顺利进行。

4.促进综合素养的发展

生物学本身涉及化学、物理、地理等多领域的知识，而微项目式实验教学常将实际问题与多学科内容融合。学生通过项目设计、数据分析和结果解释，需要整合多学科知识，有效运用各领域的概念与技能，从而培养其综合运用知识的能力。教师在微项目式实验教学中通常还需要学生自主设定目标、制定计划并实施项目，这一过程中，学生会不断审视自己的进度并调整策略，逐步提升自我管理和时间规划能力[2]。

二、基于核心素养的初中生物微项目式实验教学实践现状

1.教师设计的微项目式实验难度较高

有些微项目涉及较为复杂的生物学概念或实验操作步骤，超出了初中学生的知识基础与技能水平，导致学生难以理解项目内容，甚至无法完成项目任务，使学生对实验产生挫败感，降低学习兴趣。难度较高的实验通常需要精确的操作、步骤和严格的时间管理，如果教师没有提供足够的指导，学生会在实验中感到迷茫，无法有效地执行实验步骤，从而影响实验结果的准确性。

2.实验设备以及器材不足以支持实验

一些学校的实验室规模有限，仪器数量无法满足多个实验小组同时操作的需求，导致学生不得不轮流使用仪器或无法进行实验操作，影响实验的顺利开展和教学进度。如，多个学校共用一所实验室。由于预算和维护不足，部分学校的实验设备和器材可能存在陈旧、失灵甚至损坏的问题，这样就无法提供准确的实验数据或操作体验，严重影响实验结果的可靠性和科学性，甚至误导学生对科学结论的理解。微项目式实验通常需要使用消耗性材料，如试剂、培养基、玻片等，但由于预算或资源短缺，学校无法提供充足的材料供应，使得学生在实验过程中缺乏必需的材料，无法完成实验操作。

3.学生对微项目实验的热情参差不齐

据统计，全国初中学校生物实验课程开设率不足30%。不同学生在知识背景、学习兴趣和理解能力上存在差异，一些学生由于缺乏相关知识基础，在实验过程中感觉吃力或迷茫，导致对实验的参与度和积极性降低。而另一部分具备较强知识基础的学生则更容易适应实验任务，从而更积极参与。微项目实验通常需要较强的动手操作能力，但一些学生在实验操作中表现出不足，如因为缺乏信心或操作不熟练而无法正确完成实验步骤，这使得学生对实验失去信心，热情随之减退。部分学生对实验项目或主题本身缺乏兴趣，尤其是主题较为抽象、复杂或与其实际生活关联较小的项目，难以激发学生的探索欲望，导致学生在实验中缺乏主动性。

4.微项目式实验教学的评价有待完善

部分微项目实验教学评价体系主要关注最终实验结果或书面报告，忽视了实验过程中的其他重要方面，如实验设计思路、操作过程、团队合作、数据分析与解释等，评价指标过于单一，难以全面反映学生的综合能力[3]。一些教师采用的评价方式集中在实验完成后的终结性评估，忽略了实验进行中的过程性评价。如在实验过程中，学生的探究思维、合作与沟通、实验操作等重要素养都未被有效评估，难以激励学生在实验各环节持续保持努力。在一些微项目实验中，教师可能以主观印象对学生进行评价，这种方法容易受到教师个人偏见或对个别学生的印象所影响，导致评价结果不够客观和公平，不利于学生对自身真实能力的了解与改进。

三、基于核心素养的初中生物微项目式实验教学实践路径

1.积极开展分层教学，培养学生科学思维

分层教学能够针对不同层次的学生提供相应难度的实验项目与指导，使每个学生都能在适合自己的层次上进行学习，获得科学探究的乐趣，该种定制化教学方法能够激发学生对实验的兴趣，保持学习热情。教师设计适合不同层次学生的实验项目，逐步引导学生形成逻辑思维与科学探究能力[4]。如对于基础薄弱的学生，简单实验项目可以帮助他们建立信心；对于水平较高的学生，复杂实验可以挑战他们的思维并培养探究能力。

以探究“植物光合作用的影响因素”这一微实验项目为例，教师将学生分为不同层次的小组，如基础组、标准组、提高组。基础组设计相对简单的实验项目，学生使用水生植物，如金鱼藻或水草，通过观察植物产生的氧气气泡，初步掌握光合作用的概念，并学习使用实验器材。标准组在掌握基础组知识的基础上，探究多种光照强度和二氧化碳浓度对植物光合作用的具体影响。如可以记录氧气气泡产生的频率或测量叶绿素含量，通过数据分析绘制相关曲线，理解不同条件下光合作用的变化规律。提高组的学生将挑战更深层次的实验任务，如探究温度、波长、矿物质含量等对植物光合作用的影响，进行更复杂的数据分析，并综合多种因素解释实验结果。不同层次的学生通过实验，逐步掌握光合作用的核心概念、实验设计与数据分析方法，在探究过程中锻炼科学思维与解决问题的能力。

2.组织进行小组合作，引导学生探究实践

小组合作能够汇集不同学生的视角和思维方式，在实验项目的设计和实施过程中，大家可以互相启发，共同讨论，形成多元化的解决方案，从而更全面地探究实验问题，深入分析复杂现象。分工协作能够使学生认识到团队中的责任与贡献，提升沟通和协调能力，为未来的职业和社交生活奠定基础。在实验操作过程中，小组成员相互指导与纠正，使实验任务更加顺利地进行。

讲解生态系统的相关知识时，教师可以设计“生态系统中的能量流动”这一微项目实验，首先解释实验的主要目标是让学生理解能量在食物链和食物网中的流动过程。学生需要在模拟生态系统中，分析能量流动的模式和效率，并通过数据验证能量金字塔的概念。教师将学生分成小组，并为每个组分配角色和任务，小组确定生态系统模拟对象（如水族箱、草地或微型森林），并根据选定对象构建食物链或食物网。设计能量输入和输出的测量方法，如使用光照、饲料或其他模拟条件，测量生产者（如植物、藻类）和消费者（如鱼、昆虫）在生态系统中的生长速度和生物量，分析逐级递减的能量传递现象。小组成员定期讨论实验进展，调整实验流程和测量方案，确保能收集到足够的数据。各小组完成报告后，在全班范围内展示实验结果，分享各自的研究过程和发现。通过分工协作完成实验设计与数据分析，学生学会了制定研究问题、设计实验方案和解释实验数据，培养了科学探究能力。

3.立足实际生活情境，强化学生生命观念

立足实际生活情境，通过真实案例或模拟实验，将生命科学的知识与学生的日常生活紧密相连，不仅能帮助学生更好地理解生物概念，还能引导学生在日常生活中进行科学的判断与行为，形成对生命科学的正确认识[5]。学生也可以通过实际情境认识生命科学的实用性，例如，饮食营养、环境保护、疾病预防与个人卫生等生活中常见的问题都与生命科学息息相关。通过分析和探究这些问题，学生可以学会在生活中应用科学知识，树立良好的生命观念。

实施“人体消化系统功能研究”微项目实验可有效培养学生的生命观念。教师从学生熟悉的日常饮食入手，介绍不同类型食物的营养成分（如碳水化合物、蛋白质、脂肪等）以及它们在人体消化系统中的分解与吸收过程。然后解释本次微项目实验的目标是观察和记录唾液、胃液、胰液等对不同类型食物的消化作用，理解不同食物在消化系统中被分解的过程。学生需要在实验中验证各类消化液对不同食物的作用，分析实验数据，并与日常饮食习惯进行联系。接着学生自行设计实验方案，包括实验变量（不同消化液、不同温度等）和测量指标（如淀粉分解程度、蛋白质消化速度等）。学生按计划模拟人体消化系统的过程，使用酶溶液（唾液淀粉酶、胃蛋白酶、胰脂肪酶等）对食物进行处理，观察并记录消化过程中食物的变化。通过将实验结果与日常饮食联系起来，学生认识到合理膳食的重要性，掌握科学饮食的原则与方法，进而强化健康生活与生命观念。

4.结合真实社会案例，明确学生态度责任

真实案例与学生的生活和周围环境息息相关，能够引发学生的共鸣，激发学生主动参与科学学习和探究的热情。通过真实案例的分析与讨论，学生可以深入了解与生物学相关的社会问题，并意识到科学探究的重要性。在分析和解决真实社会问题的过程中，学生还会认识到保护生态环境、珍惜生命资源的重要性。

环境问题是生物课堂上涉及的典型社会问题，教师可以设计“环境污染对生物的影响”微项目实验，通过展示相关数据、新闻报道或纪录片片段，引导学生关注环境污染带来的生物和生态影响，激发学生探索污染对生物的影响并寻找解决方案的兴趣。学生需要通过模拟不同的环境污染问题（如水污染、土壤污染）分析污染物对生物的影响，并尝试提出并验证相关的解决方案。小组成员讨论污染案例中的相关信息，包括污染物的来源、浓度及其潜在影响等，并结合相关资料和理论知识制定实验方案。在实验方案中，学生需要确定模拟的污染物及其浓度、将用于测试的生物（如水生植物、藻类、土壤微生物等）和环境条件、测量指标（如生长率、叶绿素含量、行为反应、存活率等）。基于实验结果，学生讨论可能的污染处理或减缓措施，并制定实验方案验证这些措施的效果，如通过生物修复减少污染、调整土地利用、限制有害物质排放、加强公众意识等。整个过程中，学生会认识到环境污染对生物和生态的巨大影响，理解个人和社会在保护环境中的责任，并自觉形成环保意识。

四、结语

综上所述，基于核心素养的初中生物微项目式实验教学能够通过引导学生设计和实施真实的生物学实验项目，激发学生的科学探究兴趣，并培养学生分析和解决实际问题的能力。在此过程中，学生会强化生命观念，提升科学思维和探究实践能力，并明确自身在环境保护和社会中的态度和责任。

【参考文献】

[1]陈学艳.初中生物实验教学优化策略探讨[J].考试周刊，2024（19）.

[2]孟诚.学习进阶理论视域下初中生物实验教学设计的实践[J].读写算，2024（11）.

[3]翁月.初中生物实验教学与项目制学习融合策略探究——以“馒头在口腔中的变化”探究实验为例[J].黑龙江教育（教育与教学），2024（01）.

[4]亓凤.生活情境在初中生物学教学中的有效应用研究[J].考试周刊，2024（18）.

[5]龚秋.情境体验式学习：初中生物教学转型的必由之路[J].数理化解题研究，2024（08）.