當(dāng)前初中生物學(xué)實驗教學(xué)普遍存在“重結(jié)果輕過程”“重知識輕素養(yǎng)\"的問題,學(xué)生難以從實驗中形成科學(xué)思維與社會責(zé)任意識。在初中生物學(xué)實驗教學(xué)中,筆者應(yīng)用\"觀·探·思”三環(huán)聯(lián)動模式,通過觀察聚焦實驗現(xiàn)象、探究深化實驗操作、遷移創(chuàng)新實驗方法,實現(xiàn)核心素養(yǎng)的階梯式培養(yǎng),有效達(dá)成《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(2022年版)對生物學(xué)實驗教學(xué)的要求。
一、模式構(gòu)建:實驗教學(xué)與核心素養(yǎng)的契合邏輯
(一)“觀·探·思\"的內(nèi)涵解析
“觀·探·思”三環(huán)聯(lián)動模式以實驗為載體,觀察、探究、反思三個環(huán)節(jié)層層遞進(jìn)推動素養(yǎng)生成,達(dá)成素養(yǎng)目標(biāo)。觀察是認(rèn)知的起點,強調(diào)通過感官與工具協(xié)同獲取有價值的實驗信息,從而提出需要探究的問題。如在觀察葉片結(jié)構(gòu)時,學(xué)生借助顯微鏡辨識葉肉細(xì)胞與表皮細(xì)胞的差異,從柵欄組織的緊密排列中理解“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)\"的生命觀念后,再進(jìn)一步提出要解決的問題。探究是思維的深化,重在問題驅(qū)動下的實踐與驗證。如探究種子萌發(fā)的條件時,學(xué)生需自主設(shè)計對照實驗,通過控制水分、溫度等變量,逐步排除干擾因素,最終歸納出種子萌發(fā)的必要條件,這一過程不僅培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)思維的嚴(yán)謹(jǐn)性,也提升了探究實踐能力。反思則是素養(yǎng)的內(nèi)化,教師需引導(dǎo)學(xué)生從實驗現(xiàn)象中提煉規(guī)律,并遷移至真實情境。
(二)使核心素養(yǎng)落地的路徑
實驗的作用不僅僅是幫助學(xué)生理解和記憶知識,更重要的是幫助學(xué)生將自己掌握的生物學(xué)知識應(yīng)用到實踐中,尤其是應(yīng)用到生活中,在實驗過程中形成科學(xué)素養(yǎng)。如在“觀察鳥卵結(jié)構(gòu)\"實驗中,學(xué)生通過解剖發(fā)現(xiàn)卵殼膜的氣孔和卵黃系帶的固定作用,直觀理解生物繁殖的適應(yīng)性特征,這正是生命觀念形成的必由之路。又如,在“饅頭在口腔中的變化”實驗中,學(xué)生需設(shè)計“咀嚼次數(shù)與淀粉分解程度\"的對照實驗,通過碘液檢測驗證假設(shè)。這一過程既鍛煉了學(xué)生的科學(xué)思維,也提升了動手操作的實驗?zāi)芰Α?/p>
二、初中生物學(xué)實驗教學(xué)中“觀·探·思”核心素養(yǎng)培養(yǎng)模式
(一)觀察階段:情境驅(qū)動,提出問題
觀察是科學(xué)探究的起點,情境驅(qū)動的核心在于將抽象知識轉(zhuǎn)化為具體問題。教師應(yīng)立足學(xué)生生活經(jīng)驗,通過真實場景、實物觀察或問題沖突激活學(xué)生的認(rèn)知興趣,引導(dǎo)學(xué)生從被動“觀\"轉(zhuǎn)向主動“察”。
以“探究影響鼠婦分布的環(huán)境因素”實驗為例,教師可以在課前布置任務(wù),讓學(xué)生分組在校園墻角、花壇、石塊下等區(qū)域?qū)ふ沂髬D,并用透明容器收集并觀察其活動特點。課堂上,教師播放一段鼠婦在潮濕落葉堆中快速爬行的視頻,提問:“為什么鼠婦總出現(xiàn)在陰暗角落?它們怕光還是怕干燥?”學(xué)生結(jié)合實地觀察經(jīng)驗,提出“光照和濕度可能影響鼠婦分布”的假設(shè)。隨后,教師分發(fā)塑料盒、黑紙板、干濕土壤等簡易材料,引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計對比實驗:將10只鼠婦放入鋪干濕兩種土壤的盒子,一半遮蓋黑紙板模擬陰暗環(huán)境,另一半暴露于燈光下,每隔2分鐘記錄鼠婦在各區(qū)域的分布數(shù)量。學(xué)生使用放大鏡觀察鼠婦移動軌跡,用表格記錄不同條件下鼠婦的數(shù)量變化,并討論研究“明亮干燥”區(qū)域鼠婦較少的原因。
教師可以借助校園環(huán)境、日?,F(xiàn)象或簡易實驗器材創(chuàng)設(shè)情境,使學(xué)生在觀察中自然生成問題并提出問題,以問題為核心明確探究方向。此環(huán)節(jié)需注重工具使用規(guī)范化和觀察記錄結(jié)構(gòu)化,幫助學(xué)生形成有序觀察的習(xí)慣,為后續(xù)探究奠定基礎(chǔ),重點要引導(dǎo)學(xué)生提出問題,同時滲透\"結(jié)構(gòu)與功能觀\"\"物質(zhì)與能量觀”等初期的生命觀念。
(二)探究階段:任務(wù)分層,進(jìn)階實踐
探究階段的分層任務(wù)設(shè)計需遵循“低門檻、緩坡度、多層次\"的原則,兼顧學(xué)生能力差異?;A(chǔ)層任務(wù)側(cè)重規(guī)范操作和基礎(chǔ)認(rèn)知,如掌握顯微鏡對光、調(diào)焦等基礎(chǔ)操作技能;提升層任務(wù)聚焦現(xiàn)象分析與對比,如通過觀察細(xì)胞形態(tài)差異建立生物學(xué)概念;拓展層任務(wù)則強調(diào)綜合應(yīng)用,如設(shè)計多變量實驗培養(yǎng)高階思維。分層任務(wù)需與小組合作相結(jié)合,通過角色分工讓不同能力的學(xué)生在協(xié)作中互補,既避免“能者包攬”,又減少“邊緣化\"現(xiàn)象,確保探究過程人人參與、層層遞進(jìn),最終實現(xiàn)科學(xué)思維與實踐能力的整體提升。
以“觀察草履蟲\"實驗為例,教師可以將探究任務(wù)分為三個層次:基礎(chǔ)層任務(wù),學(xué)生使用顯微鏡觀察草履蟲的運動方式,用繪圖記錄其形態(tài);提升層任務(wù),學(xué)生嘗試用棉纖維阻擋草履蟲,觀察其避開障礙物的反應(yīng),推測纖毛運動的功能;拓展層任務(wù),學(xué)生則探究環(huán)境變化對草履蟲活動的影響,思考單細(xì)胞生物對外界刺激的適應(yīng)性。合作學(xué)習(xí)中,小組內(nèi)分工明確:操作員負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)顯微鏡和滴加試劑,記錄員繪制結(jié)構(gòu)圖并填寫現(xiàn)象表格,匯報員整合結(jié)論并聯(lián)系生活實際。如探究“水域污染如何影響草履蟲生存\"實驗時,在不同的階段,操作員、記錄員、匯報員三種角色要輪換,使每個學(xué)生都能充分參與體驗實驗的全過程。教師巡回指導(dǎo)時,還可以因材施教,提示基礎(chǔ)薄弱組關(guān)注“草履蟲是否真的像課本描述的一樣呈倒置草鞋形”,鼓勵能力較強組嘗試用吸水紙控制溶液濃度。
(三)反思階段:多維評價,遷移創(chuàng)新
反思階段是素養(yǎng)內(nèi)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié),需通過多元化評價引導(dǎo)學(xué)生從“做實驗\"轉(zhuǎn)向“用結(jié)論\"進(jìn)而形成科學(xué)研究的基本素養(yǎng)。教師還要引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計思維導(dǎo)圖、梳理知識脈絡(luò)、撰寫實驗報告、強化科學(xué)表述、開展主題辯論等多種方式促進(jìn)遷移應(yīng)用,幫助學(xué)生在“現(xiàn)象一結(jié)論一實踐”鏈條中建立深度認(rèn)知。評價需兼顧過程與結(jié)果:自評側(cè)重反思操作規(guī)范,互評關(guān)注團(tuán)隊貢獻(xiàn),師評聚焦思維深度。通過多維反饋,學(xué)生逐步形成批判性思維和創(chuàng)新意識。
以“觀察種子的結(jié)構(gòu)\"實驗為例,學(xué)生解剖浸泡后的菜豆種子并繪制結(jié)構(gòu)圖后,教師可以設(shè)計三步反思任務(wù):首先,用思維導(dǎo)圖歸納“種皮一子葉一胚”的功能關(guān)系;其次,結(jié)合本地春播時農(nóng)民選擇飽滿種子的現(xiàn)象,討論“種子完整性與萌發(fā)率的關(guān)系”;最后,圍繞“是否應(yīng)該免費為山區(qū)農(nóng)戶提供高產(chǎn)但成本高的雜交種子”展開小型辯論,聯(lián)系種子結(jié)構(gòu)知識分析利弊。評價環(huán)節(jié)中,學(xué)生自評“是否觀察到胚芽與胚根的細(xì)微差異”,小組互評思維導(dǎo)圖的邏輯完整性,教師則根據(jù)辯論中的論據(jù)科學(xué)性打分(如能否用子葉儲存營養(yǎng)的原理支持“飽滿種子萌發(fā)率高”的結(jié)論)。有的學(xué)生提出“子葉破損的種子可能長成弱苗”,并建議農(nóng)民播種前人工篩選種子,體現(xiàn)了知識向現(xiàn)實問題的遷移。
綜上所述,初中生物學(xué)實驗教學(xué)中“觀·探·思”三環(huán)聯(lián)動核心素養(yǎng)培養(yǎng)模式通過觀察、探究、反思的有機整合,實現(xiàn)了初中生物學(xué)實驗教學(xué)與核心素養(yǎng)培養(yǎng)的深度融合。在觀察階段,情境驅(qū)動的真實問題激發(fā)學(xué)生主動探究;在探究階段,分層任務(wù)與小組協(xié)作角色互換兼顧了基礎(chǔ)能力與高階思維;在反思階段,多維評價與知識向生產(chǎn)生活遷移促使知識轉(zhuǎn)化為責(zé)任意識。在多年的實踐中,該模式有效提升了學(xué)生的實驗參與度、科學(xué)論證能力及問題解決能力,實現(xiàn)了核心素養(yǎng)的階梯式培養(yǎng)。
【本文系曲靖市教育科學(xué)規(guī)劃課題“初中生物實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的實踐探究”(立項編號:QJ2023YB22)的研究成果】