“三新”背景下的項目式實驗教學“六步”模式的構建

韋佼宏

摘 要：“三新”背景下，將項目式教學與高中生物實驗教學相結合，創設特色教學模式——項目式實驗教學“六步”模式：選定項目—制訂計劃—活動探究—產品制作—成果交流—活動評價。并在實驗教學“利用果膠酶制備沃柑系列產品”中實踐這一模式，促進師生的多元化發展，提高了師生的創造力、合作能力、生物學科核心素養。

關鍵詞：項目式教學；高中生物；實驗教學；“六步”模式

在全面踐行“新課程、新教材、新高考”理念的背景下，教師可以通過研讀新課程標準，挖掘新教材，建立具有本學科特點、個人風格的特色教學模式，并在一線教學中踐行[1]。生物作為“3+1+2”新高考模式重要科目，應創新多元化教學模式，促進學生扎實掌握生物基本概念、基本原理，并鼓勵學生將知識遷移到實際中，從而提高師生的生物學科核心素養。

項目式教學是在老師的指導下，將一個相對獨立的項目交由學生自己處理，學生通過該項目的進行，了解并把握整個過程及每一個環節中的基本要求。實驗課是直觀展示生物學趣味的課堂，給學生提供自己動手、直接觀察的機會。通過實驗，學生對課本上的知識有了切身體會，并且直觀感受到了知識，讓人看到了事物的本質。將項目式教學與高中生物實驗教學結合起來，同時創設真實的情境，以情境驅動項目任務的開展，引導學生進行信息的收集、方案的設計、項目實施及最終評價。

一、項目式實驗教學“六步”模式的構建

“項目式教學”最顯著的特點是“以項目為主線、教師為引導、學生為主體”。具體表現在：素養目標、驅動性問題、持續探究、全程評估。通過在實驗教學中不斷地實踐和思考，結合其他優秀經驗，筆者初步總結出項目式實驗教學開展的“六步”模式。

項目式實驗教學“六步”模式為：選定項目—制訂計劃—活動探究—產品制作—成果交流—活動評價。每一步又可以細分出多個環節：選定項目（學生調查、文獻調研、現狀調查、項目確立），制訂計劃（任務分配、課前學習、完善計劃），活動探究（實驗初探、提出問題、解決問題、得出結論），產品制作（產品、論文），成果交流（線上交流、線下交流），活動評價（個人評價、項目組內評價、教師評價、項目成果評價）。按照這一模式，可以有效實施高中生物實驗，從而提高師生的“生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任”這四個維度的生物學科核心素養。

二、“六步”模式的教學實踐

下面以“果膠酶在果汁生產中的作用”這一實驗的開展為例，詳細介紹項目式實驗教學“六步”模式。

（一）第一步：選定項目

“果膠酶在果汁生產中的作用”選自人民教育出版社，普通高中課程標準實驗教科書、選修1、生物技術實踐、專題4、課題1“果膠酶在果汁生產中的作用”。本課是舊版教材內容，但屬于“酶的研究與應用”，實踐性強，可作為新教材“酶的特性”的進一步拓展，體現了普通高中生物學課程標準中的基本理念——“教學過程重實踐”。授課對象為高二學生，他們在知識方面具備了酶的基礎知識、基本的實驗操作知識，缺乏復雜探究性實驗的方案設計、改進等知識。在能力方面開展過影響酶活性因素的簡單的實驗，卻未開展過酶的最適用量探究等復雜探究性實驗。同時還開展了一系列前期調查，并最終確定項目主題及內容。具體操作如下：

1.學生調查：課前，利用問卷星對學生進行調查，了解學生果膠酶知識的掌握情況，并選擇廣西特色水果沃柑作為實驗材料。沃柑作為廣西的非主要農作物品種之一，已經在廣西柑橘產區廣泛種植。

2.文獻調研：沃柑的成熟期從2月到3、4月，特殊的到7、8月份，由于收獲的季節性強，容易造成積壓滯銷、腐爛變質。水果的加工技術，如果汁、果脯、果酒、果醋等，可以緩解產銷矛盾。以《中國知網》為文獻調研平臺，輸入關鍵詞“沃柑”，顯示搜索結果564條，目前針對沃柑的研究主要集中在栽培技術，關于沃柑加工、沃柑果汁產品的文獻顯示為0。

3.現狀調查：利用網絡平臺調查沃柑產業的發展現狀。得天獨厚的區位優勢和氣候條件成就了品質優良、果實漂亮、耐貯耐運的廣西武鳴沃柑，2019年國家知識產權局商標局第1665號公告確定“武鳴沃柑”獲準注冊為地理標志證明商標，2022年，廣西的第一條沃柑果汁生產線投入生產，廣西沃柑產品的加工仍處于起步階段，發展前景廣闊[2]。

4.項目確立：從課本立足于果膠酶實驗轉向沃柑產品的制作，在充分分析產品原料——沃柑的特點后，延伸出多個實驗方向，并整合了高中生物必修和選修教材的相關實驗。利用果膠酶制備沃柑果汁及其衍生產品，探索沃柑產品加工的方法、途徑，能將理論結合實際，幫助學生更深入理解課本知識的同時，也為廣西沃柑產品的實際開發提供新思路和理論基礎，同時也能激發學生熱愛家鄉、建設家鄉的熱情。最終同學們將項目主題確定為“利用果膠酶制備沃柑系列產品”，并以子項目的形式開展。5個子項目包括：沃柑果汁成分及理化性質的鑒定、果膠酶作用條件及用量的探究、沃柑果肉及果醬罐頭的制作、沃柑果皮精油的提取、沃柑果酒的制作。

（二）第二步：制訂計劃

1.任務分配：首先，確定各子項目的人員，明確項目任務，并建立QQ交流群。接著，下發實驗相關表格及學業評價量表，幫助學生更有目標地開展探究實踐活動。

2.課前學習：在QQ交流群上傳視頻、文獻等資料，利用翻轉課堂的形式，讓學生在課外先學習實驗的理論知識，再進一步查閱文獻資料，設計出初步的實驗方案。

3.完善計劃：通過召開項目計劃交流會，由各個子項目分別展示自己設計的項目計劃，再通過相互討論，最終完善子項目計劃。

（三）第三步：活動探究

子項目開展過程包括“四環節”：實驗初探、提出問題、解決問題、得出結論。筆者以“子項目1：沃柑果汁成分及理化性質的鑒定”的開展過程為例，介紹子項目開展的一般過程。

1.實驗初探

學生根據原實驗方案開展實驗，利用斐林試劑測沃柑果汁是否含有還原糖，利用雙縮脲試劑測沃柑果汁是否含有蛋白質，利用目測法對比果膠酶處理前后的沃柑果汁顏色、澄清度變化。得出了初步的實驗結果：酶處理后的果汁，淀粉含量減少、脂肪含量和蛋白質含量變化不明顯。實驗只能定性，無法對成分進行定量比較。

2.提出問題

學生進一步提出疑問：沃柑果汁有還原糖等，如何對果汁總糖進行測定？如何定量檢測還原糖的含量？果汁的澄清度如何對比？

3.解決問題

（1）測還原糖：利用比色法

先配制葡萄糖標準曲線，利用斐林試劑顯色，隨著葡萄糖濃度增加，磚紅色不斷加深，由此得到一組比色管。果膠酶處理前后的沃柑果汁利用斐林試劑顯色后，通過與比色管顏色比對即可得出果汁中還原糖的相對含量。結論：未用酶處理的沃柑果汁還原糖含量相當于含有葡萄糖0.04g/mL，果膠酶處理后沃柑果汁中相當于含有葡萄糖0.06g/mL。

（2）測果汁總糖：利用手持折光儀

手持折光儀，可測糖度和酒度，它操作簡單、效果明顯、價格便宜。用法：打開折光儀前端蓋板，滴入溶液，合上蓋板，對準光源即可觀察結果。也可將手機鏡頭對準目鏡，拍攝實驗結果的照片。最終得出結論：果膠酶處理后的沃柑果汁的糖度升高，由9%變為15%，即果膠酶處理后的每100克沃柑果汁中含有15克可溶性糖。

（3）對比顏色、澄清度：利用手機App取色

“取色”可以將顏色轉化成數據，不同溶液可以得出不同的顏色數值，從而實現溶液顏色的定量對比。學生原本的思路是，利用電腦中的PS軟件對照片取色，但由于對比的是照片，色差很大。于是另一位同學提出，可以在手機上安裝取色App，進行實時取色。本實驗利用的App是“實時取色器”。利用這個App取色后，可以得到多種顏色數據，但我們主要參考的是“ARGB”值：R（red）紅色、G（green）綠色、B（blue）藍色。顏色數值越小，說明透光度越小，顏色越深。操作方法：打開手機中安裝的“實時取色器”App，選擇“實時取色”功能，就會出現一個取色框，將取色框對準待測溶液，就可以生成相應的顏色數據。

利用這一方法，學生對比了果膠酶處理前后的沃柑果汁，最終得出結論：果膠酶處理后，沃柑果汁顏色變淺，澄清度提高。

4.得出結論

子項目1的最終結論為：酶處理后的沃柑果汁淀粉含量減少、脂肪含量和蛋白質含量變化不明顯，糖度上升66.7%，還原糖上升50%，pH值由4.1變為4.4，酶處理后的果汁澄清度也提高了。

其他4個子項目也以以上形式開展，并得出相應實驗結果。

（四）第四步：產品制作

不同于課本利用氫氧化鈉、鹽酸調節pH值，本實驗利用食品級檸檬酸、檸檬酸鈉調節，提高了食品的安全性，更接近實際的產品生產。利用加熱消毒的方法對產品消毒，并利用消毒回收的果汁瓶、罐頭瓶進行包裝，為此，學生特地設計并手繪了精美的產品外包裝。根據沃柑甘甜多汁的特點，學生以廣西壯族飾品繡球為原型，為沃柑產品設計出了具有廣西民族特色、南寧特色的品牌——邕秀，以及產品logo。

最終，學生制備了5種沃柑產品：果汁、果酒、果肉罐頭、果醬罐頭、精油，并通過數據換算，為產品制作了簡單的營養成分表。撰寫了2篇實驗論文：《果膠酶的作用條件及用量的探究》《沃柑果皮精油的提取》。

（五）第五步：成果交流

通過開展產品交流會進行現場交流，各項目分別展示并介紹了項目開展情況、項目成果，同時進行項目成果的自評與互評。

成果交流不局限于校內開展。一方面，學生在實驗QQ群實時記錄、溝通實驗，分享成果。另一方面，學生將實驗的照片、視頻、論文等資源發布到微信公眾號、B站等，讓學生成果得以在更大的平臺交流、展示。

（六）第六步：活動評價

利用學業評價表，從個人評價、項目組內評價、教師評價、項目成果評價這四個方面，以及項目各環節等多維度開展綜合評價，并對學生的項目成果進行評分。

學生通過分析沃柑的特點，利用果膠酶制備出一系列沃柑產品，將理論應用于實踐。通過設計實驗方案、構建模型，在實驗探究中發現技術問題并設法解決，形成批判性、創造性和建模思維。通過數據建模、產品包裝、廣告設計等跨學科合作活動，促進了學生的多元化發展。沃柑產品制備中的實驗探究，為廣西沃柑產品的實際開發提供新思路和理論基礎，同時激發學生熱愛家鄉、建設家鄉的熱情。

三、“六步”模式教學中的創新

1.教學方法的創新

實驗教學以項目式教學為主線，并使用翻轉課堂模式，通過線上與線下相結合的方式，讓學生先自行查閱資料，觀看實驗視頻完成自學，讓學生在實驗課堂上有更充分的時間開展合作探究。還融合了STEAM教育理念，創設真實的情境，讓學生融合科學、技術、工程、藝術、數學等多學科知識，解決生產中的實際問題[3]。

2.實驗內容的創新

從課本立足于單一理論知識轉向理論的應用，讓學生以制備出實際產品或成果為目標，充分挖掘課本知識與生產實踐的聯系。通過資料查閱，讓學生整合高中生物必修和選修課的相關實驗，還可以延伸出多個實驗方向，實現知識的深度學習和整合。

3.學業評價設計的創新

以普通高中生物學課程標準，學業質量水平為依據，設計學業評價量表，從個人評價、項目組內評價、教師評價、項目成果評價這四個方面，以及項目各環節等多維度開展綜合評價。并對學生的項目成果評分。通過評價提升了學生項目式學習和教師教的效果，體現了“學業評價促發展”二生物學教學理念。

4.實驗教學與信息技術的深度融合

項目前期利用問卷星對學生進行調查，利用中國知網進行充分的文獻調研，利用網絡平臺進行產業現狀的調查。項目實施過程中師生各種問題的交流，利用了QQ交流群實時記錄、溝通。項目成果的展示不局限于校內，將成果資料發布到微信公眾號、B站等媒體平臺，讓學生成果得以在更大的平臺交流、展示。這些信息技術的使用，突破了實驗教學的常規限制，拓展了實驗教學的深度和廣度。

結束語

項目式教學適用于大部分高中生物實驗的教學，但是要充分開展需要充足的前期準備，僅利用課內時間，難以充分開展。所以，如何高效開展項目式實驗教學是值得深思的。可以從以下幾個方面著手：（1）精選實驗內容：教師要研究新教材的相關實驗，找到幾個適合開展項目式教學的實驗內容。不必集中在一個學期開展所有實驗，可以結合本校實際，在教學計劃允許的范圍內分批次開展。（2）做好學生實驗培訓：在條件允許的情況下，對學生的實驗操作進行規范培訓。也可以通過實驗知識競賽、實驗操作競賽的形式，激勵學生學習實驗操作知識。學生實驗技能的提升，可以有效提高實驗課的效率。

傳統生物實驗教學，以幾個同學為單位展開，不同學生的動手能力、參與度都較難進行評價，也很難以試驗成功與否進行量化評價。項目式實驗教學“六步”模式，可以在每一步開展過程中都設置評價維度，并利用測評反饋工具，讓師生自評與互評。但是在評價過程中要尊重個體差異，進行相對評價和激勵性評價。

參考文獻

[1]羊城派.教育部：29個省份實現新課程新教材新高考“三新同步”[DB/OL].https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1744054855710271625&wfr=spider&for=pc.[2022.09.16].

[2]南寧日報.南寧首條沃柑果汁自動生產線開榨[DB/OL].http：//www.gx.xinhuanet.com/2022-03/04/c_1128436172.htm.[2022.03.04].

[3]劉正云.中小學校創客空間的評價研究[D].南京：南京師范大學，2016.

本文系廣西教育科學規劃2021年度自籌經費一般課題（C類）（批準文號：桂教科學[2021]1號）“項目式教學在高中生物實驗教學中的應用研究”（立項編號：2021C600）成果論文。