姚麗梅

摘? 要 創(chuàng)新實驗室是“以營造創(chuàng)新教育實踐環(huán)境，提升學生的創(chuàng)新精神和科學探究能力為目標”的實驗室。太倉高級中學以太倉市創(chuàng)新教育項目示范校建設工程為契機，以斯坦福大學模式創(chuàng)新型研究人才培養(yǎng)中學聯(lián)動實驗室（實驗課題交流）項目為依托，建成生物創(chuàng)新實驗室。就生物創(chuàng)新實驗室的教學策略、教學模式及評價方式的轉變談談具體的做法。

關鍵詞 高中生物;創(chuàng)新實驗室;實驗教學;科學探究能力;自主探究型教學模式;表現(xiàn)型評價;工作單評價

中圖分類號：G633.91? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）03-0030-03

1 研究背景

無論是在教育改革發(fā)展規(guī)劃綱要中，還是在人才發(fā)展規(guī)劃綱要中，都把創(chuàng)新人才培養(yǎng)作為重要的目標與任務。創(chuàng)新實驗室是“以營造創(chuàng)新教育實踐環(huán)境，提升學生的創(chuàng)新精神和科學探究能力為目標”的實驗室。因此，創(chuàng)新實驗室的建設既順應時代發(fā)展要求，又合乎課改發(fā)展實際情況。

蘇州市教育局計劃在近三年內投資5 000萬用于多所中小學創(chuàng)新實驗室的建設。太倉高級中學是一所江蘇省四星級普通高中，也在教育局投建范圍內。但是在江蘇省，普通高中建設生物創(chuàng)新實驗室并成功投入使用的案例并不多，僅限于一些生物基地申報成功的高中。因此，如何利用建成的生物創(chuàng)新實驗室更好地展開教學，成為亟待解決的問題。

2 高中生物創(chuàng)新實驗室建設實踐

太倉高級中學以太倉市創(chuàng)新教育項目示范校建設工程為契機，以斯坦福大學模式創(chuàng)新型研究人才培養(yǎng)中學聯(lián)動實驗室（實驗課題交流）項目為依托，在斯坦福大學沈康教授、中國科學院王香明副教授提供的技術支持下進行本次生物創(chuàng)新實驗室的建設。建成的實驗室主要包括科學研討區(qū)、科學實驗區(qū)、微生物培養(yǎng)與創(chuàng)新實驗區(qū)、展示區(qū)、資料查閱區(qū)五大區(qū)域，以模式生物秀麗隱桿線蟲為實驗對象展開課題研究。為更有效地培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和科學探究能力的學生，學校生物創(chuàng)新實驗室的實驗教學在教學策略、教學模式與評價方式等方面也進行了一定的改變。

教學策略的轉變

1）課程資源的選擇。傳統(tǒng)生物實驗室的實驗教學主要體現(xiàn)高中生物課程標準的教學要求，強調對知識體系的掌握，因此主要開設的是教材上已有的實驗，多為一些驗證性或證明類實驗，難以有效地培養(yǎng)學生的科學探究能力和思維能力。太倉高級中學的生物創(chuàng)新實驗室采用的是由斯坦福大學生物系、北美高等教育基礎課程指導中心和北京國信世教信息技術研究院共同研發(fā)的配套課程資源，是以模式生物秀麗隱桿線蟲為實驗對象開展的一系列創(chuàng)新實驗課題，包括：污水對線蟲的影響;線蟲可以聽到聲音嗎;溫度敏感突變體是基因特異還是等位基因特異;如何確定溫度敏感性突變體發(fā)揮功能的時期;等等。這些課題相較教材的傳統(tǒng)實驗更具開放性，更能激發(fā)學生的思維，能更好地培養(yǎng)學生的科學研究能力，發(fā)展學生的科學精神、科學研究意識和實踐創(chuàng)新意識。

2）實驗主體的確定。這些課程資源很多都是國際前沿的科學研究項目，適用于具備良好的科學研究潛質和生命科學基礎知識、同時對神經科學研究等前沿科學研究有濃厚興趣的學生。因此，生物創(chuàng)新實驗室與傳統(tǒng)的實驗室不同，面向的不是全體高中學生，而是部分學生，這些學生是在自愿報名的基礎上再通過選拔產生的。

3）師資的培養(yǎng)。學校生物創(chuàng)新實驗室開展的這些與線蟲有關的創(chuàng)新實驗課題專業(yè)性較強，一般的中學生物教師對于模式生物秀麗隱桿線蟲的認識、飼養(yǎng)及實驗操作還是比較陌生的。因此，在開展這些創(chuàng)新實驗課題前，指導教師需先經過專業(yè)的、嚴格的培訓。斯坦福大學模式創(chuàng)新型研究人才培養(yǎng)中學聯(lián)動實驗室團隊幫助解決了這一難題。

斯坦福大學沈康教授、中國科學院王香明副教授結合太倉高級中學教師及學生實際情況，共同提供以探索為本位、研究為核心的師資培訓和教學方法指導，以及教學示范課。學校董輝校長和李薇老師、吳奕舟老師分別于2017年和2018年赴王香明教授所在的中國科學院生物物理研究所學習，在那里不僅得到相關實驗課題操作的專業(yè)指導，還獲取了學科前沿知識，學習了國際頂級專家的思維方式和教學方法，回來后把學習的研究性特點滲透到高中教學中。此外，沈康教授和王香明副教授還會定期與不定期地為學校師生進行面對面或遠程培訓、指導及持續(xù)性的資源優(yōu)化與跟蹤指導服務，幫助教師提升綜合能力，發(fā)展教師的研究與教學技能。2018年9月，王香明教授親自到學校對全體生物教師進行創(chuàng)新實驗課題操作培訓，大大提高了教師對于模式生物秀麗隱桿線蟲的飼養(yǎng)及實驗操作的認識，提高了教師的實驗操作技能。

教學模式的轉變? 太倉高級中學開展的生物創(chuàng)新實驗同傳統(tǒng)的生物實驗有著很大的不同，主要是以線蟲為實驗對象進行一系列的探究實驗，并且這些實驗的周期往往較長。因此，傳統(tǒng)的比較單一的以教師講授、學生模仿為主的實驗教學方法并不適用。

學校生物創(chuàng)新實驗室的教學模式仿照高校碩士、博士研究生的培養(yǎng)模式，每4～5位學生配置一名導師，自主選擇一個以線蟲為實驗對象的感興趣的課題，然后在導師的指導下進行課題研究。學生進行課題研究時要給出選擇這一課題的原因，即課題研究的目的。比如“污水對線蟲的影響”這一課題，當初學生選擇做的原因是想了解污水究竟會從哪些方面影響人體健康，而這一實驗不能直接拿人做實驗，用小鼠、猴子等也費時費力，所以就想到用易飼養(yǎng)的線蟲來做實驗回答這個問題。選定課題后，學生要做的就是給出實驗方案，如“污水對線蟲的影響”這一課題的研究方案要包括污水源的選擇、污水的濃度設置、如何排除其他環(huán)境因素對線蟲生長的影響、如何選取線蟲生長的觀察指標（如運動能力，繁殖能力等）。學生擬定實驗方案后，將方案交由相應的導師審核，師生共同進行實驗可行性分析，最終開展實驗，得出結論。

這樣的實驗教學模式較傳統(tǒng)實驗教學更為開放，學生的主體地位得以凸顯。因為課題是學生根據(jù)自己的興趣選定的，所以更能激發(fā)他們科學探究的積極性。在創(chuàng)新實驗中，學生能夠充分提高科學思考問題、提出問題和解決問題的能力，了解科學研究的基本過程，掌握科學創(chuàng)新的思維方法。

此外，學校也會盡可能地提供機會讓學生與高校的教授進行面對面的正式交流答辯。2018年9月，學校邀請中國科學院生物物理研究所王香明教授給學生作了題為“模式生物線蟲在中學生物教學中的創(chuàng)新實踐”的講座。講座結束后，學生向王教授匯報了自己課題的進展情況，并讓王教授對自己課題探究過程中的不足之處進行指導。在這個過程中，學生充分感知了科學研究的嚴謹性。

通過構建以學生為主體的自主探究型教學模式，學生可以參與整個實驗過程，并在實際操作中不斷提高觀察問題、提出問題和解決問題的能力，從而培養(yǎng)質疑精神和生物學科素養(yǎng)。

評價方式的轉變? 通過生物創(chuàng)新實驗并非一定要讓學生得到具體結論，而是要全面提高學生科學思考問題、提出問題和解決問題的能力，了解科學探究的基本過程，使學生掌握科學創(chuàng)新的思維方法。因此，傳統(tǒng)的結果性評價方式顯然已不適用于創(chuàng)新實驗的整個過程。經過研究，采用表現(xiàn)型評價和工作單評價相結合的評價方式對學生的創(chuàng)新實驗能力進行多維度、多層次評價。表現(xiàn)型評價和工作單評價是李能國先生基于英國科學探究能力測評（APU）和PISA2015測試評價的研究，在《生物學實驗探究能力的評價研究》一文中提出的，他提出生物學實驗探究能力的評價方法有表現(xiàn)型評價、工作單評價和紙筆測試評價[1]。

表現(xiàn)型評價是通過學生給出的問題答案和展示的作品來判斷學生所獲得的知識和技能。表現(xiàn)型評價強調在真實情境中評價學生的學習過程和結果，需要評分者對學生動手探究的過程進行現(xiàn)場觀察，輔以訪談，根據(jù)評分標準進行即時評分[1]。這一評價方法比較適用于對創(chuàng)新實驗的最后一個環(huán)節(jié)即動手實驗過程進行評價。

而學生在參與創(chuàng)新實驗的過程中，能力的體現(xiàn)遠不止在這最后一個實驗環(huán)節(jié)，更多的則是體現(xiàn)在基于問題的觀察后提出問題并設計實驗方案來解決問題等環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)的能力評價更適合用工作單評價方式進行。工作單是讓學生將測試任務完成的過程和結果寫在一張單子上，然后對單子中的內容進行延時評價。由于工作單是延時評價，無法對實驗操作環(huán)節(jié)進行評價，因此主要是對科學知識的掌握、科學方法的應用、表達和交流三方面進行評價。運用工作單主要對創(chuàng)新實驗中提出問題或假說、設計探究方案、收集和展示數(shù)據(jù)、分析和解釋結果等四個維度進行評價[1]。

結合上述表現(xiàn)型評價和工作單評價，再結合上海中學化學創(chuàng)新實驗室課程評價方式[2]，提出學校生物創(chuàng)新實驗室課題探究課程評價表，具體內容見表1。每一課題結束，導師結合課程評價表對課題組成員進行逐項打分，最終給出一個綜合性評價，并給出相應的指導性意見。這種多維度、多層次的評價方式更能全面科學地評價學生在實驗過程中表現(xiàn)出的科學探究能力和思維能力，也在很大程度上提升了學生的課題探究和實驗研究能力，為將來進一步學習、研究打下一定的基礎。

3 實踐反思

本創(chuàng)新實驗室是基于斯坦福大學沈康實驗室的中學聯(lián)動實驗室，因為沈康實驗室是以線蟲為模式生物進行研究，故本創(chuàng)新實驗室也是以線蟲為研究對象。但是高中教師對線蟲的認識十分有限，即使有教師去中國科學院生物物理研究所進行實地培訓，也有王香明副教授的面對面指導，但對于從未接觸過模式生物線蟲的高中生物教師來說還是遠遠不夠的，因此要指導學生完成課題研究還是有不小的困難。建議生物創(chuàng)新實驗室能開展難度相對低一些的課程項目，或邀請相關課程研究領域的專業(yè)人員來做導師，將能大大提升創(chuàng)新課題研究實效。

目前學校的創(chuàng)新實驗室采用半開放式，每周三下午第八、第九兩節(jié)課即校本課程時間是創(chuàng)新實驗課題活動的固定時間，這也是師生共同交流研討的時段。這個時段主要用于課題相關理論知識和技術操作的答疑和實驗成果的展示，其余時間則是向課題組成員開放，課題組成員根據(jù)自己課題所需自行前往實驗。一個課題真正有效做下來，需要花費學生不少的時間和精力，只有那些具有良好的科學研究潛質和生命科學基礎知識、同時對神經科學研究等前沿科學研究有濃厚興趣的學生才能堅持。■

參考文獻

[1]李能國.生物學實驗探究能力的評價研究[J]生物學教學，2016（5）：15-17.

[2]陸晨剛.基于高中創(chuàng)新實驗室的教學模式及評價方式的轉變[J]教育與裝備研究，2018（5）：12-15.

[3]李青.高中創(chuàng)新實驗室建設分析與思考[J]中國現(xiàn)代教育裝備，2012（6）：38-40.