卓瀟瀟

摘 要：以高中生物“必修三”中的實(shí)驗(yàn)“設(shè)計(jì)并制作生態(tài)瓶”為例，探討了如何在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中整合并提升概念教學(xué)，并且能夠有效地培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);高中生物學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué);概念教學(xué)

2018年1月份，國(guó)家教育部頒布了《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱“課程標(biāo)準(zhǔn)”），其中提到了百余次“核心素養(yǎng)”，而在“基本理念”這一節(jié)中，第一點(diǎn)即為“核心素養(yǎng)為宗旨”：著眼于學(xué)生適應(yīng)未來社會(huì)發(fā)展和個(gè)人生活的需要，從生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任等方面發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，充分體現(xiàn)本課程的學(xué)科特點(diǎn)和育人價(jià)值，是本課程的設(shè)計(jì)宗旨和實(shí)施中的基本要求。

1.生物學(xué)核心素養(yǎng)

生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任。其中，“生命觀念”是指對(duì)觀察到的生命現(xiàn)象及相互關(guān)系或特性進(jìn)行解釋后的抽象，是人們經(jīng)過實(shí)證后的觀點(diǎn)，是能夠理解或解釋生物學(xué)相關(guān)事件和現(xiàn)象的意識(shí)、觀念和思想方法;“科學(xué)思維”是指尊重事實(shí)和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識(shí)事物、解決實(shí)際問題的思維習(xí)慣和能力;“科學(xué)探究”是指能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中的生物學(xué)問題，針對(duì)特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)行觀察、提問、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施以及對(duì)結(jié)果的交流與討論的能力;“社會(huì)責(zé)任”是指基于生物學(xué)的認(rèn)識(shí)，參與個(gè)人與社會(huì)事務(wù)的討論，作出理性解釋和判斷，解決生產(chǎn)生活問題的擔(dān)當(dāng)和能力。

2.概念教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)

“課程標(biāo)準(zhǔn)”在“教學(xué)建議”中說道，“概念是處于學(xué)科中心位置，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)具有引領(lǐng)作用的基礎(chǔ)知識(shí)。在生物學(xué)課程中，大概念包括了對(duì)原理、理論等的理解和解釋，是生物學(xué)科知識(shí)的主干部分”。

生物學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，生物學(xué)的進(jìn)步是由無數(shù)的實(shí)驗(yàn)促成的，大多數(shù)生物學(xué)概念的形成離不開實(shí)驗(yàn)論證。而生物教師要做的就是，如何將概念教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合起來，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)來引導(dǎo)學(xué)生對(duì)于生物學(xué)概念的理解，并且需要把發(fā)展生物學(xué)核心素養(yǎng)的目標(biāo)融合到其中。

3.“設(shè)計(jì)并制作生態(tài)瓶”實(shí)驗(yàn)及其包含的生物學(xué)概念簡(jiǎn)述

生態(tài)瓶是指將少量的植物、以這些植物為食的動(dòng)物和其他一些非生物物質(zhì)放入一個(gè)密閉的廣口瓶或燒瓶中，形成一個(gè)人工模擬的生態(tài)系統(tǒng)——使得在一定的時(shí)間和空間中，各種生物和非生物之間，通過不斷的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)，互相作用，互相依存，形成一個(gè)平衡統(tǒng)一的整體。

該實(shí)驗(yàn)位于第六章“生態(tài)系統(tǒng)”的末尾，可以說幾乎直接或者間接地包含了本章所有的生物學(xué)概念：本章第一節(jié)為“生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)”，其中的“食物鏈”、“食物網(wǎng)”、“營(yíng)養(yǎng)級(jí)”的概念就是在給生態(tài)瓶選取動(dòng)植物時(shí)首先要考慮的問題，當(dāng)高級(jí)生物沒有低級(jí)生物作為食物，就只能活活餓死;第二節(jié)為“生態(tài)系統(tǒng)中的生產(chǎn)量和生物量”，這其實(shí)就是把第一章的定性內(nèi)容定量化，若要使生態(tài)瓶能夠長(zhǎng)時(shí)間地維持下去，必須掌控好一開始加入其中的各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的配比;第三節(jié)為“能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)”，這一節(jié)細(xì)致地分析了能量由太陽(yáng)開始、在生態(tài)系統(tǒng)中地流動(dòng)，以及水、碳、氮在生態(tài)系統(tǒng)中的循環(huán)，對(duì)于生態(tài)瓶而言亦是如此，生態(tài)瓶雖然是封閉的，但必須為透明的材質(zhì)來接收足夠的太陽(yáng)能，而物質(zhì)循環(huán)上，為了使它閉環(huán)，則必須有一定的分解者;第四節(jié)為“生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)及其調(diào)節(jié)”，其中的“正反饋”和“負(fù)反饋”是非常重要的概念，而在制作生態(tài)瓶的過程中，很難一下子達(dá)到生態(tài)平衡，所以需要分析正反饋和負(fù)反饋，增減相應(yīng)的物質(zhì)，來使生態(tài)瓶逐漸達(dá)到平衡。

4.實(shí)驗(yàn)過程設(shè)計(jì)與指導(dǎo)

4.1.前期準(zhǔn)備

前期準(zhǔn)備是指準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材方面，學(xué)生很難自己獲取專業(yè)的實(shí)驗(yàn)器材，需要由教師來提供。在淡水生態(tài)系統(tǒng)、海水生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)中，淡水生態(tài)系統(tǒng)模擬起來較為簡(jiǎn)單，所以本實(shí)驗(yàn)的器材以此來準(zhǔn)備。

4.2.設(shè)計(jì)生態(tài)瓶

設(shè)計(jì)生態(tài)瓶是將理論運(yùn)用于實(shí)踐的過程，可以很好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，只有運(yùn)用科學(xué)思維來對(duì)整個(gè)生態(tài)瓶進(jìn)行計(jì)算和推演，才能使得設(shè)計(jì)行之有效。

4.3.制作生態(tài)瓶

制作生態(tài)瓶雖然比其他生物實(shí)驗(yàn)稍微復(fù)雜一些，但整體上并不難，教師也不應(yīng)該要求學(xué)生有固定的模式，而是在書面設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際情況加以改善，若是對(duì)實(shí)驗(yàn)器材的操作有疑問的地方，則可以做適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。

4.4.觀察、紀(jì)錄與修正

在初步完成生態(tài)瓶后，需要有一段觀察時(shí)期，來保證其中的生態(tài)系統(tǒng)不至于在短時(shí)間內(nèi)就失去平衡。如果發(fā)現(xiàn)生態(tài)瓶中的動(dòng)植物出現(xiàn)生命力不足的情況，學(xué)生就應(yīng)該及時(shí)調(diào)整它們的構(gòu)成和比例，一步到位做成一個(gè)能夠長(zhǎng)時(shí)間存活的生態(tài)瓶不是一件容易的事。

在生態(tài)瓶初步平衡之后，則可以減少觀察的頻率，以約每日一次的頻率督促學(xué)生觀察并記錄生態(tài)瓶中的情況，包括植物、動(dòng)物的生存狀況以及水質(zhì)的情況。

在這整個(gè)觀察和調(diào)整的過程中，學(xué)生不得不重新認(rèn)識(shí)課堂上學(xué)到的概念知識(shí)，通過思考使抽象變得形象，從而初步掌握科學(xué)探究的基本思路和方法，提高了實(shí)踐能力。

4.5.總結(jié)與討論

在春秋兩季，生態(tài)瓶差不多可以維持兩個(gè)月的時(shí)間，所以可以在實(shí)驗(yàn)開始后一個(gè)月和兩個(gè)月這兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)上組織兩次集體的討論，每個(gè)學(xué)生自己的生態(tài)瓶和記錄本，無論是成功或是失敗的學(xué)生可以講出自己在制作和觀察過程中的心得體會(huì)，尤其是對(duì)于失?。ù婊钇谳^短）的生態(tài)瓶，可以由教師與所有的學(xué)生共同討論，來找出失敗的原因和解決方法，從而對(duì)教授已經(jīng)有一段時(shí)間的生物學(xué)概念進(jìn)行重新回顧和加深。

總的來說，該實(shí)驗(yàn)是一個(gè)綜合性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，如果能夠順利組織的話，一方面學(xué)生能夠?qū)τ诟拍钪R(shí)有更深的理解，另一方面，教師也能在實(shí)驗(yàn)過程中認(rèn)識(shí)到每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況以及學(xué)習(xí)能力、習(xí)慣中的不足之處，從而可以對(duì)癥下藥，及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生。

參考文獻(xiàn)

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