“做”出生物真味道

教育部《關于加強和改進中小學實驗教學的意見》提出“落實立德樹人根本任務，發(fā)展素質教育，努力構建與德智體美勞全面培養(yǎng)的教育體系相適應、與課程標準要求相統(tǒng)一的實驗教學體系”“拓展創(chuàng)新，不斷將科技前沿知識和最新技術成果融入實驗教學，豐富內容，改進方式”“注重實效，強化學生實踐操作、情境體驗、探索求知、親身感悟和創(chuàng)新創(chuàng)造”，并強調要加強實驗教學研究與探索。生物學是一門以實驗為基礎的學科，實驗教學作為初中生物學教學的重要組成部分，是培養(yǎng)學生獨立思考、自由探索、勇于創(chuàng)新、敢于實踐、善于合作等適應社會需求能力的重要途徑，肩負著為未來科技人才培養(yǎng)奠基的重要使命。

20年來，“楊守菊名師工作室”團隊聚焦初中生物學實驗教學，經歷了“生物學實驗教學創(chuàng)新”“生物學實踐活動探索”“STEM教育融入生物學教學”“跨學科實踐活動開展”螺旋上升的四個進階，研究視野從實驗走向實踐、從校內走向社會、從單一學科走向跨學科融合，逐步構建出初中生物學“大實驗”的育人體系。

生物學“大實驗”育人體系內涵解析

所謂“大實驗”，不僅包含教學中一般意義上的學科常規(guī)實驗，也包含各種嘗試性、探索性在內的創(chuàng)新實驗，還包含基于真實問題解決的實踐活動。“大實驗”應當具有高價值、大場域、全時段、多類型、親經歷、廣參與等六大特征。高價值是指“大實驗”的設計和實施具有重要的科學和社會意義，能夠為相關領域的學習提供有力支撐。大場域，即“大實驗”通常在廣闊空間內進行，場域可包括自然環(huán)境、實驗室、家庭、社區(qū)等多個層面。全時段是指“大實驗”的時間跨度不限，可覆蓋課堂時間內、學校時間內及校外時間。多類型是指“大實驗”涉及多種類型的實驗，可分為經典驗證類、設計制作類、模擬探究類、綜合創(chuàng)新類等類型。親經歷，即參與者在“大實驗”中親身參與，經由動手、動腦和動情，提高參與者的主動性和參與度。廣參與，即“大實驗”盡可能地吸引并納入更多的參與者，這種參與可通過校家社協(xié)同育人的方式來實現。

“大實驗”育人體系是全方位、立體化、多層面的實驗育人有機統(tǒng)整，主要包括三方面：

一是整體性的育人理念，即核心內涵層面的科學素養(yǎng)培養(yǎng)、實踐能力提升、創(chuàng)新思維培養(yǎng)、合作精神培養(yǎng)與特征要素層面的高價值、大場域、全時段、多類型、親經歷、廣參與等。

二是多元化的實施路徑，主要體現在三方面：其一，課程體系建設以國家實驗課程校本化建設為主體，注重興趣拓展實驗課程和科創(chuàng)研究實驗課程的開發(fā)，并圍繞“大實驗”的四種類別（即經典驗證類、設計制作類、模擬探究類、綜合創(chuàng)新類）進行統(tǒng)整；其二，教學范式融合了針對性教學策略提煉、一般性教學范式創(chuàng)建和面向不同實驗內容的教學變式創(chuàng)生；其三，形成貫通科學探究、科學思維與科學精神的全面的評價體系。

三是全方位的學習環(huán)境與系統(tǒng)性的資源保障。

生物學“大實驗”教學資源的開發(fā)策略

我們探索不同類型的資源使用方式，構建“大實驗”育人資源庫，遵循開發(fā)目的針對性、開發(fā)形式多樣性、開發(fā)過程合理性的原則，圍繞教材實驗、課程標準、現實生活、實驗銜接、信息技術等方面，建構了生物學“大實驗”教學資源的開發(fā)策略模型。

一是基于教材實驗的原生。用好教材中的實驗資源，發(fā)掘其蘊含的育人意義，并探索如何充分利用這些資源，促進學生實踐能力和科學素養(yǎng)的培養(yǎng)。二是基于義務教育課程標準的再生。依據《義務教育生物學課程標準（2022年版）》，對已有資源進行整合與創(chuàng)新，形成適合“大實驗”育人的再生資源。這些資源可能包括師生的創(chuàng)新實驗、創(chuàng)新學具等。三是基于現實生活的創(chuàng)生。利用生活實踐和社區(qū)資源，創(chuàng)生創(chuàng)新的實驗任務和項目，引導學生在現實情境中進行實驗探究，培養(yǎng)實踐能力和科學態(tài)度。四是基于銜接進階的延生。根據小學科學、初高中生物學的內容進階，設計有效銜接的實驗方法和實驗內容等延生資源。五是基于信息技術的衍生，利用在線實驗視頻、實驗模擬軟件、實驗數據分析軟件等，開發(fā)衍生資源。

生物學“大實驗”教學的創(chuàng)新實施路徑

基于“大實驗”理念，根據學生的認知特點和規(guī)律，我們提出了學習場所“放開”、實驗內容“放射”、探究時段“放寬”、探究活動“放權”的“四放”生物學實驗教學模式，拓展生物學實驗教學的時間和空間，鼓勵學生自主創(chuàng)設實驗器材和實驗條件，親身體驗獲得知識的全過程，呈現或再現、還原學習的內容，使學生在親歷的過程中理解并建構知識、發(fā)展能力、產生情感態(tài)度。

我們構建了“四維五環(huán)”跨學科實踐活動學習模型，“四維”即深刻體驗、學用結合、概念再構、解決問題四個維度。

下面以“呼吸運動模型的設計與制作”為例說明跨學科實踐活動的五個環(huán)節(jié)：①確定項目主題。選取熱點問題“呼吸機的工作原理”作為項目背景，依據新課標重要概念“人體通過呼吸系統(tǒng)與外界進行氣體交換”，確定開展“呼吸運動模型的設計與制作”跨學科實踐活動。②設計驅動性問題。結合“呼吸運動模型的設計與制作”要求，提出本質問題：人體如何實現肺與外界的氣體交換？以問題解決為中心，將概念學習和實踐有機融合，推動思維能力的提升。③制定活動方案。學生設計、策劃并開展調查、整理收集的數據，提出模型制作方案，并畫出草圖；小組內進行交流與分享，進一步完善方案。④項目實施與迭代。依據解決方案實施計劃，包含選擇材料、制作原型、性能測試、發(fā)現問題、產品更新與迭代、制品定型等。學生在失敗中不斷反思和調試產品，從而實現產品的優(yōu)化升級，最終解決問題。⑤成果展示與評價。成果展示不僅可以讓學生感受到學以致用的快樂，形成科學態(tài)度，還可以在真實的場景中幫助他們對社會問題進行更全面的思考，培養(yǎng)社會責任感。

在開展“初中生物學‘大實驗’育人體系建設探索”項目過程中，我們深刻體悟到，通過“三動”才能“做”出生物學的真味道：動手——提高學生的觀察能力、動手操作能力、探究實踐能力，增強對生物世界的好奇心和探究興趣，通過基于經驗的主動建構獲得知識和技能。動腦——發(fā)展學生的科學思維與科學探究能力，提高學生的思辨創(chuàng)新與遷移運用等高階思維能力。動情——助力學生體悟知識的實踐意義，養(yǎng)成實事求是的科學態(tài)度和敢于創(chuàng)新的探索精神，涵育社會責任，促進學生核心素養(yǎng)的全面發(fā)展。

（作者單位系山東省東營市教育科學研究院）

《中國教育報》2024年07月12日第5版