從發展核心素養的角度探討概念教學與實驗教學的整合

卓瀟瀟

摘 要：以高中生物“必修三”中的實驗“設計并制作生態瓶”為例，探討了如何在實驗教學中整合并提升概念教學，并且能夠有效地培養學生的生物學核心素養。

關鍵詞：核心素養;高中生物學;實驗教學;概念教學

2018年1月份，國家教育部頒布了《普通高中生物學課程標準（2017年版）》（以下簡稱“課程標準”），其中提到了百余次“核心素養”，而在“基本理念”這一節中，第一點即為“核心素養為宗旨”：著眼于學生適應未來社會發展和個人生活的需要，從生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任等方面發展學生的學科核心素養，充分體現本課程的學科特點和育人價值，是本課程的設計宗旨和實施中的基本要求。

1.生物學核心素養

生物學學科核心素養包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任。其中，“生命觀念”是指對觀察到的生命現象及相互關系或特性進行解釋后的抽象，是人們經過實證后的觀點，是能夠理解或解釋生物學相關事件和現象的意識、觀念和思想方法;“科學思維”是指尊重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態度，運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力;“科學探究”是指能夠發現現實世界中的生物學問題，針對特定的生物學現象，進行觀察、提問、實驗設計、方案實施以及對結果的交流與討論的能力;“社會責任”是指基于生物學的認識，參與個人與社會事務的討論，作出理性解釋和判斷，解決生產生活問題的擔當和能力。

2.概念教學與實驗教學

“課程標準”在“教學建議”中說道，“概念是處于學科中心位置，對學生學習具有引領作用的基礎知識。在生物學課程中，大概念包括了對原理、理論等的理解和解釋，是生物學科知識的主干部分”。

生物學是一門實驗科學，生物學的進步是由無數的實驗促成的，大多數生物學概念的形成離不開實驗論證。而生物教師要做的就是，如何將概念教學與實驗教學整合起來，通過實驗教學來引導學生對于生物學概念的理解，并且需要把發展生物學核心素養的目標融合到其中。

3.“設計并制作生態瓶”實驗及其包含的生物學概念簡述

生態瓶是指將少量的植物、以這些植物為食的動物和其他一些非生物物質放入一個密閉的廣口瓶或燒瓶中，形成一個人工模擬的生態系統——使得在一定的時間和空間中，各種生物和非生物之間，通過不斷的物質循環和能量流動，互相作用，互相依存，形成一個平衡統一的整體。

該實驗位于第六章“生態系統”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概念：本章第一節為“生態系統的營養結構”，其中的“食物鏈”、“食物網”、“營養級”的概念就是在給生態瓶選取動植物時首先要考慮的問題，當高級生物沒有低級生物作為食物，就只能活活餓死;第二節為“生態系統中的生產量和生物量”，這其實就是把第一章的定性內容定量化，若要使生態瓶能夠長時間地維持下去，必須掌控好一開始加入其中的各個營養級之間的配比;第三節為“能量流動和物質循環”，這一節細致地分析了能量由太陽開始、在生態系統中地流動，以及水、碳、氮在生態系統中的循環，對于生態瓶而言亦是如此，生態瓶雖然是封閉的，但必須為透明的材質來接收足夠的太陽能，而物質循環上，為了使它閉環，則必須有一定的分解者;第四節為“生態系統的穩態及其調節”，其中的“正反饋”和“負反饋”是非常重要的概念，而在制作生態瓶的過程中，很難一下子達到生態平衡，所以需要分析正反饋和負反饋，增減相應的物質，來使生態瓶逐漸達到平衡。

4.實驗過程設計與指導

4.1.前期準備

前期準備是指準備實驗器材方面，學生很難自己獲取專業的實驗器材，需要由教師來提供。在淡水生態系統、海水生態系統和陸地生態系統中，淡水生態系統模擬起來較為簡單，所以本實驗的器材以此來準備。

4.2.設計生態瓶

設計生態瓶是將理論運用于實踐的過程，可以很好地培養學生的科學思維，只有運用科學思維來對整個生態瓶進行計算和推演，才能使得設計行之有效。

4.3.制作生態瓶

制作生態瓶雖然比其他生物實驗稍微復雜一些，但整體上并不難，教師也不應該要求學生有固定的模式，而是在書面設計的基礎上根據實際情況加以改善，若是對實驗器材的操作有疑問的地方，則可以做適當的指導。

4.4.觀察、紀錄與修正

在初步完成生態瓶后，需要有一段觀察時期，來保證其中的生態系統不至于在短時間內就失去平衡。如果發現生態瓶中的動植物出現生命力不足的情況，學生就應該及時調整它們的構成和比例，一步到位做成一個能夠長時間存活的生態瓶不是一件容易的事。

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

在這整個觀察和調整的過程中，學生不得不重新認識課堂上學到的概念知識，通過思考使抽象變得形象，從而初步掌握科學探究的基本思路和方法，提高了實踐能力。

4.5.總結與討論

在春秋兩季，生態瓶差不多可以維持兩個月的時間，所以可以在實驗開始后一個月和兩個月這兩個時間點上組織兩次集體的討論，每個學生自己的生態瓶和記錄本，無論是成功或是失敗的學生可以講出自己在制作和觀察過程中的心得體會，尤其是對于失敗（存活期較短）的生態瓶，可以由教師與所有的學生共同討論，來找出失敗的原因和解決方法，從而對教授已經有一段時間的生物學概念進行重新回顧和加深。

總的來說，該實驗是一個綜合性較強的實驗，如果能夠順利組織的話，一方面學生能夠對于概念知識有更深的理解，另一方面，教師也能在實驗過程中認識到每個學生的學習情況以及學習能力、習慣中的不足之處，從而可以對癥下藥，及時引導學生。

參考文獻

[1]蔣桂林.基于高中生核心素養培養的生物學科素養的思考[J].中學生物學，2015（2015年10）：9-10.

[2]譚永平.從發展核心素養的視角探討高中生物必修內容的變革[J].課程.教材.教法，2016（7）：62-68.