高雅君　張鳳娟

摘 要：以“探尋廈門筼筜湖的生態(tài)環(huán)境變遷”為驅(qū)動(dòng)性問題，圍繞制作生態(tài)缸這個(gè)項(xiàng)目產(chǎn)品，通過“生態(tài)缸的方案設(shè)計(jì)”“生態(tài)缸的制作”“生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性試驗(yàn)”“廈門筼筜湖生態(tài)環(huán)境調(diào)查”四個(gè)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)的知識(shí)分析和解決實(shí)際問題，并將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐。學(xué)生經(jīng)歷探究活動(dòng)，在實(shí)踐中體驗(yàn)項(xiàng)目的意義和價(jià)值。通過一段時(shí)間的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，掌握必備知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生溝通能力、社交能力的發(fā)展。通過具有地方特色的環(huán)境調(diào)查，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生態(tài)環(huán)境問題，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)，提升社會(huì)責(zé)任感。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目式學(xué)習(xí)；生態(tài)缸；生態(tài)系統(tǒng)；探究實(shí)踐

PBL（project-based learning，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)）是在項(xiàng)目進(jìn)行過程中，通過基于現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)問題開展持續(xù)的探究活動(dòng)，加深對(duì)核心知識(shí)的理解的一種學(xué)習(xí)方式；倡導(dǎo)利用生活素材和情境開展教學(xué)，并通過制作最終作品的形式來自主地完成知識(shí)建構(gòu)，養(yǎng)成綜合實(shí)踐創(chuàng)新能力[1]，有效促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)和核心素養(yǎng)的形成[2]。《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》2017年版，明確將生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)作為課程宗旨，科學(xué)探究的重要作用再次受到高度重視，科學(xué)探究對(duì)于學(xué)生掌握科學(xué)概念、參與科學(xué)實(shí)踐、理解科學(xué)本質(zhì)都有積極的促進(jìn)作用[3]。

高中生物人教版新教材中“探究·實(shí)踐”活動(dòng)是實(shí)驗(yàn)探究的良好素材，該部分內(nèi)容的深入開展，是學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、利用知識(shí)解決真實(shí)問題的過程，能夠提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。人教版高中生物教材必修和選擇性必修模塊共有“探究·活動(dòng)”31項(xiàng)，其中有些項(xiàng)目耗時(shí)較長，探究內(nèi)容多，而課時(shí)有限，僅僅利用課堂難以滿足要求，造成很多學(xué)校放棄這部分探究活動(dòng)。教師作為教學(xué)的主導(dǎo)者，如何為學(xué)生創(chuàng)造豐富的教學(xué)資源和環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生在這種環(huán)境中發(fā)揮適當(dāng)?shù)淖灾鳈?quán)，學(xué)會(huì)組織和使用學(xué)習(xí)材料，將課堂－生活－社會(huì)連接在一起，是急需解決的問題。PBL教學(xué)是解決課堂課時(shí)矛盾，提高教材資源利用率，提升學(xué)生解決真實(shí)問題能力的有力抓手[4]。

本文結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)和PBL的常規(guī)模型基于STEAM理念，構(gòu)建了項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用步驟。下文以“設(shè)計(jì)制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性”的探究·活動(dòng)為例，進(jìn)行闡釋。

一、項(xiàng)目主題選擇

生物學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性學(xué)科，實(shí)驗(yàn)性是生物學(xué)的一個(gè)突出特點(diǎn)。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以利用多種感官直接感知事物本身，豐富直接經(jīng)驗(yàn)，獲得生動(dòng)表象，以之作為形成概念、理解原理、掌握規(guī)律的依據(jù)。生物學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的內(nèi)容盡量選取有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容或者可以依據(jù)內(nèi)容開設(shè)實(shí)驗(yàn)的章節(jié)?！霸O(shè)計(jì)制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性”是2019高中生物新教材人教版《生物與環(huán)境》模塊中第3章節(jié)《生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性》的內(nèi)容，是學(xué)生學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能及其穩(wěn)定性的重要“探究·實(shí)踐”活動(dòng)[5]。課標(biāo)要求“生態(tài)系統(tǒng)中的各種成分相互影響，共同實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和信息傳遞，生態(tài)系統(tǒng)通過自我調(diào)節(jié)保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)”。

設(shè)計(jì)制作生態(tài)缸可以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)，增進(jìn)理解，演示生物與環(huán)境之間的相互依存關(guān)系及探究生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力，生動(dòng)直觀。本研究在自制生態(tài)缸的基礎(chǔ)上，增加生態(tài)系統(tǒng)抗干擾能力測(cè)試實(shí)驗(yàn)及生態(tài)環(huán)境調(diào)查內(nèi)容。通過項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的方式，圍繞生態(tài)缸制作，展開一段時(shí)間持續(xù)的生態(tài)系統(tǒng)知識(shí)學(xué)習(xí)和應(yīng)用，通過問題驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)利用課內(nèi)知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)世界真實(shí)問題的目的。

二、項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)

生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中習(xí)得的受益終身的成果，是學(xué)生在解決生物學(xué)問題時(shí)所表現(xiàn)出來的必備品格和關(guān)鍵能力，所以，落實(shí)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是本次項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的根本目標(biāo)。在項(xiàng)目式教學(xué)中，項(xiàng)目目標(biāo)起著非常重要的作用，基于課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容要求、學(xué)業(yè)要求和學(xué)生質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，制訂了如下教學(xué)目標(biāo)[6]。

（一）通過設(shè)計(jì)和選擇生態(tài)缸的生物和非生物成分，嘗試對(duì)設(shè)計(jì)的合理性進(jìn)行論證和科學(xué)解釋，闡明生態(tài)缸中生態(tài)系統(tǒng)的組成成分及相互關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生自覺、有效地獲取、評(píng)估、使用信息的能力。

（二）通過觀察和討論分析生態(tài)缸中的生產(chǎn)者和消費(fèi)者的生態(tài)位及它們之間形成的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，分解者存在的必要性，理清生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)以及群落的種間關(guān)系和空間結(jié)構(gòu)。

（三）通過構(gòu)建概念圖，分析生態(tài)缸中生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)關(guān)系，進(jìn)一步提升物質(zhì)與能量觀。

（四）通過觀察并記錄生態(tài)缸內(nèi)生物生長情況，解決項(xiàng)目進(jìn)行時(shí)遇到的問題，理解生態(tài)系統(tǒng)具有保持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)穩(wěn)定，認(rèn)識(shí)生物多樣性對(duì)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用，提升解決現(xiàn)實(shí)問題的能力。

（五）通過生態(tài)缸制作的項(xiàng)目延伸，探尋筼筜湖生態(tài)環(huán)境變遷，關(guān)注廈門市筼筜湖生態(tài)環(huán)境問題和治理情況，積極運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)，樹立生態(tài)文明的理念，形成生態(tài)意識(shí)，踐行生態(tài)環(huán)境保護(hù)。

三、項(xiàng)目流程

開展生態(tài)缸的方案設(shè)計(jì)、實(shí)踐生態(tài)缸的制作、生態(tài)缸的穩(wěn)定性研究和生態(tài)環(huán)境調(diào)查四個(gè)項(xiàng)目任務(wù)，建構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)的知識(shí)體系，形成生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定功能以及平衡與穩(wěn)態(tài)的生命觀念。同時(shí)在項(xiàng)目學(xué)習(xí)中了解我國目前面臨的生態(tài)環(huán)境問題，提高生態(tài)意識(shí)。認(rèn)識(shí)到建設(shè)美麗中國，每個(gè)人都有責(zé)任、有義務(wù)，都需要付諸共同的行動(dòng)。

通過調(diào)查廈門筼筜湖生態(tài)環(huán)境發(fā)展，探尋生態(tài)環(huán)境變遷中的人類影響，了解家鄉(xiāng)和學(xué)校建設(shè)，落實(shí)學(xué)科育人。

四、項(xiàng)目任務(wù)及實(shí)施

任務(wù)１：生態(tài)缸方案設(shè)計(jì)

【資料】人教版高中生物選擇性必修2《生物與環(huán)境》第3章《生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性》的內(nèi)容，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)知識(shí)，理解生態(tài)系統(tǒng)的組成成分和營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。生態(tài)系統(tǒng)的組成成分包含非生物和生物兩大部分，生物和非生物通過相互作用，形成統(tǒng)一的整體。生產(chǎn)者、消費(fèi)者與分解者之間的關(guān)系，歸根結(jié)底是食物的關(guān)系，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各種生物之間的這種復(fù)雜的營養(yǎng)關(guān)系構(gòu)成了食物鏈、食物網(wǎng)。

【教師】生態(tài)缸是人工模擬的小型生態(tài)系統(tǒng)，生態(tài)缸的系統(tǒng)相對(duì)簡單，應(yīng)該選擇哪些生物和非生物呢？

【學(xué)生】學(xué)生結(jié)合教材生態(tài)系統(tǒng)的知識(shí)，通過資料查閱和實(shí)地調(diào)查，了解廈門本地池塘生態(tài)系統(tǒng)的常見主要物種，了解他們的生活習(xí)性等基本情況，從各種成分中選擇典型的種群。

【教師】生態(tài)系統(tǒng)的各組分之間有什么樣的營養(yǎng)關(guān)系？他們?cè)谌郝洚?dāng)中的生態(tài)位如何？如何確定他們的數(shù)量關(guān)系？

【學(xué)生】回顧生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)知識(shí)，畫出生物成分之間的關(guān)系，形成食物網(wǎng)。聯(lián)系生態(tài)系統(tǒng)的功能，結(jié)合能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)及生態(tài)缸的大小，分析生物成分之間的數(shù)量關(guān)系；結(jié)合群落的空間結(jié)構(gòu)，確定各成分的數(shù)量及植物的種植位置。分析合理性，逐步完善，形成初步方案。

【教師】生態(tài)缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還有哪些需要注意的事項(xiàng)？

【學(xué)生】設(shè)計(jì)一個(gè)人工模擬的湖泊生態(tài)系統(tǒng)，制作的生態(tài)缸必須是透明且密封的，瓶內(nèi)的各種生物之間及其無機(jī)環(huán)境之間必須能夠在一定時(shí)間內(nèi)處于相對(duì)穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)平衡。應(yīng)該關(guān)注溫度、光照等因素的影響，避免陽光直射，以免溫度太高導(dǎo)致生物死亡，生態(tài)缸不宜太小，水量適中。

任務(wù)２：生態(tài)缸制作及觀察

【教師】生態(tài)缸密封后，發(fā)生了什么變化？是否能夠穩(wěn)定存在？在制作生態(tài)缸的過程中，有的生態(tài)缸穩(wěn)定性很高，而有的生態(tài)缸卻迅速崩潰，為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的結(jié)果？原因是什么？

【學(xué)生】按照方案制作生態(tài)缸，持續(xù)觀察，依據(jù)情況對(duì)其中的成分進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)充。如果生態(tài)系統(tǒng)中的成分迅速死亡，生態(tài)系統(tǒng)崩潰，學(xué)生應(yīng)檢查并總結(jié)失敗的原因，進(jìn)行第二次設(shè)計(jì)與制作。直至觀察一段時(shí)間后生態(tài)缸中的生物成分都成活，對(duì)生態(tài)缸進(jìn)行封閉處理。觀察封閉后生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)生物存活狀態(tài)和數(shù)量變化，直至趨于穩(wěn)定。

【教師】生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定后，最后各成分的數(shù)量如何？為什么會(huì)維持這樣的數(shù)量關(guān)系？各種生物在生態(tài)系統(tǒng)中扮演什么角色？其作用是什么？

【學(xué)生】持續(xù)觀察記錄，分析成分的變化并分析原因。

【教師】生態(tài)缸中生物群落的空間結(jié)構(gòu)如何？這樣的結(jié)構(gòu)對(duì)生物而言有何意義？

【作品展示】展示制作的成果——生態(tài)缸的現(xiàn)狀，展示制作過程中遇到問題、解決問題及團(tuán)隊(duì)合作情況。

任務(wù)3：生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性研究

【干擾因素設(shè)計(jì)】提出感興趣的生態(tài)缸穩(wěn)定性干擾研究課題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。針對(duì)目前常見的污染問題，進(jìn)行干擾實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，探究水體富營養(yǎng)化、石油污染、塑料垃圾污染、外來物種入侵等干擾因素對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，分析人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。學(xué)生通過已經(jīng)學(xué)習(xí)過的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則，分析實(shí)驗(yàn)變量，制訂觀察指標(biāo)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并開展實(shí)驗(yàn)，分析結(jié)果得出結(jié)論。

【干擾實(shí)驗(yàn)實(shí)施】利用生態(tài)缸制作完成后一段時(shí)間仍然比較穩(wěn)定的，比較成功的生態(tài)缸繼續(xù)開展探究性實(shí)驗(yàn)，發(fā)散思維，加強(qiáng)和鞏固外界因素對(duì)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要作用，以此突破生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性這一難點(diǎn)。分層教學(xué)，對(duì)有需要的學(xué)生通過教師引導(dǎo)，設(shè)計(jì)更加復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生更好地理解已完成的工作，解決開放性問題。幫助學(xué)生按照科學(xué)的原則設(shè)計(jì)作品，基于證據(jù)驗(yàn)證假設(shè)、發(fā)現(xiàn)并得出解決問題的方案。培養(yǎng)學(xué)生將課內(nèi)知識(shí)向真實(shí)生活遷移的科學(xué)思維和科學(xué)探究素養(yǎng)，體驗(yàn)科學(xué)探究的魅力。

任務(wù)4：課堂知識(shí)延伸：生態(tài)環(huán)境調(diào)查報(bào)告

【報(bào)告展示】在校內(nèi)及公共平臺(tái)展示作品，進(jìn)行評(píng)價(jià)

根據(jù)高中生物學(xué)課程中的基礎(chǔ)知識(shí)，查閱資料，開展實(shí)地考察、訪談、調(diào)查問卷等活動(dòng)，探尋歷史中筼筜湖的生態(tài)環(huán)境變化，利用多種方式對(duì)廈門筼筜湖生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施進(jìn)行調(diào)查研究，形成調(diào)研報(bào)告。積極運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)，樹立和踐行“綠水青山就是金山銀山”理念，形成生態(tài)意識(shí)，參與環(huán)境保護(hù)；提升學(xué)生的應(yīng)用和創(chuàng)新能力，發(fā)散學(xué)生的思維；利用科學(xué)、技術(shù)、工程或數(shù)學(xué)等學(xué)科相關(guān)知識(shí)解決問題；通過對(duì)設(shè)計(jì)作品的評(píng)價(jià)，提升審美[7]。

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)：

1.評(píng)價(jià)目的：全面考核學(xué)生的必備知識(shí)、關(guān)鍵能力，提升學(xué)生核心素養(yǎng)；

2.評(píng)價(jià)工具：過程性評(píng)價(jià)表、測(cè)試題、項(xiàng)目成果展示評(píng)價(jià)；

3.評(píng)價(jià)形式：學(xué)生自評(píng)、小組評(píng)價(jià)、教師評(píng)價(jià)、公眾評(píng)價(jià)；

4.評(píng)價(jià)時(shí)間：項(xiàng)目實(shí)施過程中及結(jié)束后。

【項(xiàng)目評(píng)價(jià)】在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，評(píng)價(jià)不是僅在成果展示階段進(jìn)行，而是貫穿整個(gè)過程，使學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)與學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)活動(dòng)、學(xué)習(xí)成果保持一致，有利于促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展。根據(jù)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)目標(biāo)是知識(shí)、能力和綜合素養(yǎng)，學(xué)生在項(xiàng)目中的分工不同，無法按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。因此，僅通過紙筆測(cè)試是不夠的，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目目標(biāo)，從多角度對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，著重于表現(xiàn)性評(píng)價(jià)方法的使用。根據(jù)項(xiàng)目的教學(xué)目標(biāo)，制訂符合課標(biāo)的評(píng)價(jià)量表，采用自評(píng)、互評(píng)、組評(píng)和師評(píng)相結(jié)合的方式，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行評(píng)價(jià)，衡量學(xué)生在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中的表現(xiàn)。教師應(yīng)尊重學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，肯定自己的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)自己的問題；小組評(píng)價(jià)在項(xiàng)目進(jìn)行過程中可以起到很好的監(jiān)督作用，看到其他同學(xué)的優(yōu)點(diǎn)；教師評(píng)價(jià)可以很好地發(fā)散學(xué)生的思維，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入的思考[8]。

五、項(xiàng)目反思

本課例通過整合課內(nèi)外實(shí)踐活動(dòng)，通過基于項(xiàng)目的問題探究，使學(xué)生掌握學(xué)科知識(shí)、發(fā)展關(guān)鍵能力，同時(shí)提升了學(xué)科素養(yǎng)。在利用生態(tài)系統(tǒng)的知識(shí)設(shè)計(jì)生態(tài)缸的過程中，逐步分析和解決遇到的真實(shí)問題，基于STEAM理念鏈接知識(shí)與工程。通過對(duì)家鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境的調(diào)查，關(guān)注生態(tài)環(huán)境問題，認(rèn)識(shí)到環(huán)境保護(hù)的緊迫性。教師的身份在項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)中發(fā)生變化，是知識(shí)技能的傳授者、知識(shí)應(yīng)用的引導(dǎo)者、學(xué)生活動(dòng)的觀察者、最終是學(xué)習(xí)的推動(dòng)者。

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)充滿了創(chuàng)造性和可能性，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的自學(xué)能力及動(dòng)手能力，激發(fā)了思維的發(fā)散性，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中體會(huì)到成功的喜悅，有助于提升學(xué)生自我效能感。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)需要學(xué)生自主構(gòu)建知識(shí)，更加關(guān)注學(xué)生的能力培養(yǎng)，探究問題的內(nèi)驅(qū)力。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)能夠不斷提升學(xué)生對(duì)學(xué)科研究的參與度，在參與中提升評(píng)價(jià)、口頭表達(dá)、寫作等技能，鍛煉了人際交往能力。

結(jié)束語

在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，學(xué)生對(duì)核心概念的理解不是通過背誦、識(shí)記等方式獲得的，而是在解決問題過程中自然發(fā)生的，學(xué)生能夠真正領(lǐng)悟知識(shí)背后的奧秘，是通過高階思維的培養(yǎng)帶動(dòng)低階知識(shí)的學(xué)習(xí)的過程。

參考文獻(xiàn)

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本文系集美區(qū)教育科學(xué)規(guī)劃課題“STEM視域下PBL教學(xué)法在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究”（課題批準(zhǔn)號(hào)：21103）成果。