核心素养生物学教学设计与实践

2023-11-23 理论教育版权反馈

【摘要】：在生物实验教学中，除了完成教学大纲规定的实验内容外，给学生增加一些探究性实验，将促进学生学习的自主性和独立性的发展，使他们不仅为追求发现而学，而且为追求自身发展而学。所谓探究性实验，是指学生在不知道实验结果的前提下，以教师所给的启发性问题为指导，通过设计实验方案、验证、思考分析得出结论的一种实验形式。

（一）教学目标设计

1.教学内容分析

通过分析教学内容，解决阶段的“教学什么”的问题。教材中虽然已写明“实验目的”，但实验目的不等同于教学目标。布卢姆将教学目标分成认知、情感和动作技能三大领域，每一个领域又按高低层次分为若干等级。例如：动作技能领域就可分为感知、仿试、技能、技巧和创造。分析教学内容，划分知识点，确定教学重点和难点，才能将教学目标具体化。

2.教学对象分析

在实验教学过程中，学生是学习的主体，分析学生的认知水平、技能水平和心理特征，才能使实验教学具有针对性。动作技能操作是实验教学的重点之一，因此必须对学生动作技能水平进行分析。以“叶绿体色素的提取和分离”实验为例，分析学生动作技能的水平。教师应该根据学生技能水平设计实验教学，使技能训练能落到实处，保证实验教学的有效进行。

3.确定和编写教学目标

实验能力是科学素养的基本要素之一。培养实验能力的核心问题是形成实验意识。如高中生物（必修课）新大纲中设置了24个实验项目（包括实验、探究和实习）。教学目标不仅仅限于让学生学会或验证某项技能，而且强调了对于实验的原理、方法、结果的探索与思考的教学。实验教学以形成实验意识为核心，在确定实验教学目标时，就应当考虑四项基本目标：问题感的形成，实验方案的设计，观察数据的整理和适当结论的提出。教学目标的编写表达要详细、具体，并且要用行为术语来表达。中学生物实验教学的框架大体可分为三部分，即实验准备、实验操作和结果处理。

（二）教学策略设计

选择有效的教学策略是实现教学目标的重要环节。教师在教学策略的制定、选择与运用中要从教学活动的全过程入手和着眼，兼顾教学目标、教学任务、教学内容以及学生的状况和现有的教学资源，灵活机动地采取措施，保证教学的有效展开。在中学生物实验教学中，我们通常可以选择以下的教学策略进行实验教学。

1.编码图示策略

从信息论观点看，教学过程是一个教学信息的编码、传输、接受与反馈过程。在生物实验课上对学生进行实验技能训练过程中，如何使学生在短时间内了解、明确、掌握、提取实验技能训练的相关信息，关键在于信息的编码。只有有效、可靠的编码，才能实现师生之间的交流。

编码图示策略是以“纲要信号”为核心，通过文字、图形、表格的组合，简明扼要、直观形象地把实验技能训练过程编码显示，使学生短时间内，在思维中建立映像，贮存记忆，提取快速、准确，指导完成实验技能操作。编码图示策略有利于发挥学生的联想能力和记忆能力，并提高学生的逻辑思维能力和概括能力，使学生更好地掌握实验技能训练，达到优化教学的效果。下面就实验技能操作步骤编码方式进行探讨。

通过对实验步骤的编码连接，直观地反映每一实验步骤间内外联系。引起学生动手参与的兴趣与迫切感，使学生在实验操作中始终处于主动的状态，有利于提高学生的实验操作能力。

2.示范模仿训练策略

在生物实验教学中，不仅要使学生获得基础知识，而且要用训练的方式使学生掌握实验技能。实验技能训练是一种有目的、有步骤的活动。学生对实验技能的学习一开始就需要教师良好的示范，而学生针对教师的示范进行模仿。然后由“仿”过渡到“创”，教师的示范操作是培养学生实验技能规范的关键，学生在模仿的基础上，进行初步的实践，此时，教师的矫正指导是重要的。在教师的指导下，学生的实验技能操作达到熟练、连贯、精细化水平，并能运用于其他同类实验操作或能创新原有的操作模式，以适应新情境。

第一，示范动作的选择。根据学生实验技能熟练情况，有时需要示范全过程，有时不需要。

第二，示范内容的确定。在此，示范的内容是指完成实验技能的方法。完成同一实验技能可有许多方法，学生使用何种方法学会实验技能操作，在于教师的选取。可以照本宣科，亦可提供其他方法供学生探究，以激发学生探索、研究的精神。

第三，借助多媒体示范。借助多媒体教学有助于示范动作的放大、定格，有利于学生清楚地观察到教师的示范操作。

3.媒体选择策略

实验教学本身就是直观性教学，在这种直观性教学中，要重视思维的训练、重视示范、重视实践、重视整合。在这些教学过程中，根据教学媒体的职能合理选择媒体，更有利于实验教学的优化。

事实上，在实验教学过程中，要根据教学需要和条件综合使用各类媒体，运用媒体促进实验教学最优化。

4.探究策略

在布鲁纳看来，学生的心智发展，是沿着动作、肖像和符号表征三种信息加工系统来发展。在教学过程中，教师的作用是要形成一种学生能够独立探究的情境，学生是主动的、积极的、知识的探究者，与其指示学生如何做，不如让学生自己试着做，边做边想。在生物实验教学中，除了完成教学大纲规定的实验内容外，给学生增加一些探究性实验，将促进学生学习的自主性和独立性的发展，使他们不仅为追求发现而学，而且为追求自身发展而学。所谓探究性实验，是指学生在不知道实验结果的前提下，以教师所给的启发性问题为指导，通过设计实验方案、验证、思考分析得出结论的一种实验形式。探究型教学是比较复杂的教学，因为探究型教学是一种双重的教学过程：探索者对所研究的课题的学习，同时也是对探究过程的学习。教师安排学生进行探究性实验，必须考虑学生已有的知识和经验，并善于引导学生产生强烈的探究愿望和激情，引导学生在探究过程中发现问题，解决问题。进行探究性实验，必须创设适于学生开展探究实验的背景。

5.反馈评价策略

学生在操作时，往往不知道自己的操作是否完全正确，让学生知道练习实验技能所带来的实验结果是必要的，而且在探究实验过程中，学生经过了尝试、检验等阶段，探究的结果是否符合科学性，这些都需要教师的反馈信息做进一步的引导。因此，教师必须在此阶段组织学生对实验技能操作的认识进行评价。(www.chuimin.cn)

（三）教学组织形式设计

生物实验课的组织形式主要有三种形式：并进式、独立式和探索式。

1.并进式

并进式是指全班在实验室进行学生分组实验时，由教师统一指挥，将学生实验技能操作步骤分成若干具体的程序，按教师指令，学生同步整齐地完成各程序。

2.独立式

独立式是指学生明确实验技能训练编码，并对可能发生的问题，注意事项等预先模仿。然后，实验小组各自按自己的速度进行实践。对发现的现象、问题，独立思考、独立解决。教师个别指导，直到最后完成实验。

并进式能培养学生具有扎实的基本功。独立式有利于学生独立思考，培养独创性。为了培养学生的规范操作与扎实的基本功，在学生初次进行实验操作时，可以并进式开始，随着实验技能、技巧的形成，应及时地，有步骤地从并进式向独立式过渡。高中学生实验主要以独立式操作进行。

3.探索式

探索式实验教学使用的教学策略是“过程式”策略，重学习过程，探索式教学的学生具有最大的自主性和独立性，他们不仅为追求发现而学，而且为追求自身发展而学。

第一，展示目标（确定课题）。教师根据教学目标、教学内容、学生的认知、技能水平，提出探索的课题。

第二，引导探索（设计、操作）。启发思维，主动查找信息，设计探索实验方案。

第三，获得结论（分析、推断）。通过实验，观察和收集材料和数据，对现象和数据分析、推断、获得结论。

第四，测试反馈（巩固运用）。组织课题练习，达到对实验的巩固和强化，并使学生学以致用。

（四）教学评价方法设计

教学评价是教学模式中的一个重要因素。在生物实验教学中，评价能够实现师生之间双向反馈，从而不断地提高教学质量。为了使对学生的评价更切合实际地反映学生的真正发展水平，对学生实验技能操作的评价，可以综合以下几种方法进行。

第一，填写实验报告。现有教材均有配套的实验报告。学生完成实验报告，以分数量化评价。实验报告形式可选择绘图、填图、填表、填空、选择、讨论等。

第二，试卷考试。在阶段、期末、会考、升学考试中，考查实验技能。题目可以是文字、图像、表格等。以分数量化评价。

第三，实验操作考试。考核内容为《教学大纲》规定的实验技能，如显微镜使用、临时装片制作等。命题时应设计好实验指导语和评分量表。等级性量化评价。

第四，写调查报告。学生通过对动物、植物、生态环境等的调查后，写调查报告。从学生的报告等级评定学生的知识、能力状况。

第五，实验设计。在中学生物学教学中，培养中学生实验设计的能力，是中学生物学大纲所明确的一个目标。学生通过对实验材料的选择设计、实验手段的改进设计或利用教师提供的实验仪器、材料设计一个完整实验方案。对学生的实验设计进行等级评价。

（五）实验前馈调控设计

实验课要求教师具有扎实的基础知识和娴熟的操作技能，要求有驾驭实验的灵活应变能力。在进行实验教学设计时，要进行预计实验过程的失当和实验结果失败的设计。在示范教学中予以强调，防患于未然，让学生少走弯路。如果某一步骤失当或实验失败，应当机立断，采取补救措施或说明失败原因，对于异常现象，能给以科学的解释。

教师通过预先做实验发现问题，目的是确定实验选材和实验的最佳方案，摸清实验成败关键及可能出现的误差，设计可能出现的各种误差的补救措施，了解实验的分量和时间安排是否恰当。培养实验小助手，培养小助手的实验课应上成正规实验课，以便使其在实验课上真正起到“小教师”的作用。

随着新课程计划的实施，研究性学习作为一项全新的课程摆在了我们的面前，这是新生物教学大纲的一个亮点。实验的数目和类型明显增加。实验教学是进行研究性学习的重要途径。通过生物学实验教学设计，优化实验课堂教学，创设一个民主、宽松、和谐的教学气氛，使学生生动活泼地主动地完成实验，从整体上提高学生的实验素养。

核心素养生物学教学设计与实践

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