基于核心素養的初中生物微項目式實驗教學實踐

【摘要】文章首先探討了基于核心素養的初中生物微項目式實驗教學方法的重要性，并通過案例分析詳細闡述教學的路徑與成效。結果表明，微項目式實驗教學能夠激發學生的學習興趣，增強學生的科學探究能力，培養學生的團隊合作與溝通能力，加強學生的社會責任感和環保意識。

【關鍵詞】核心素養；初中生物；微項目式實驗；教學實踐

隨著素質教育理念的不斷推廣，初中生物教學不僅要傳授基本知識，還需培養學生的核心素養，如生命觀念、科學思維、探究實踐和態度責任。然而，傳統的實驗教學往往側重于固定實驗設計，學生難以獨立探索科學問題，也難以聯系實際生活和社會現實。為了解決這些問題，微項目式實驗教學作為一種新型教學模式被引入，該方法將真實社會案例與教學內容相結合，鼓勵學生自主設計實驗方案，并通過合作與討論驗證科學結論，不僅能激發學生的學習興趣，還能讓學生在解決現實問題的過程中發展各項核心素養。

一、基于核心素養的初中生物微項目式實驗教學實踐意義

1.培養學生的科學思維

微項目式實驗教學通常以具體的生物問題為導向，要求學生主動思考并提出問題。在項目過程中，學生會不斷提出假設、制定實驗計劃，并通過實驗驗證假設，有助于培養學生邏輯清晰、環環相扣的思維模式[1]。并且，學生還需要通過實驗操作獲得數據并進行分析，該種數據驅動的過程可以增強學生對證據的重要性認識，基于數據和證據得到科學結論，從而提高運用數據進行科學推理的能力。通過項目中探索不同變量與實驗結果的關系，學生還會面臨不同的可能性與挑戰，在嘗試不同實驗方案或分析數據時，學生將不斷修正自己的認知，培養創新思維。

2.激發學生的學習興趣

教師通常會設計現實情境，將生物學概念與學生日常生活中的實際問題緊密聯系，如環境污染、生物多樣性、食品安全等。學生通過參與項目發現生物學知識的實際應用價值，感受到生物學知識與現實生活的直接關聯，從而激發學習的積極性。微項目式實驗教學以學生動手實踐為中心，通過實驗、觀察、數據記錄和分析，學生能夠親身參與每個環節，不是讓他們被動接受知識，而是主動探索生物現象，通過親身體驗，激發探索生物學奧秘的興趣。學生還有較高的自主權決定研究方向、設計實驗方案并分析結果，并能夠主動為自己制定的研究目標努力。

3.提高合作與交流能力

微項目式實驗教學通常要求團隊成員分工協作，每個人承擔特定的角色和任務。這一過程讓學生體驗到角色明確和責任共擔的合作模式，有助于學生學會如何承擔責任、信任隊友，并有效協調合作以達成目標。每個學生在團隊中都可能提出不同的見解與方案，在討論與碰撞中拓寬視野，理解不同角度的思考方式。通過團隊討論，學生可以互相啟發，找到更優的實驗設計、數據分析和結果解釋方法，在項目進行過程中，學生還需要不斷協調團隊成員的意見，溝通每個人的分工和進度，確保項目順利進行。

4.促進綜合素養的發展

生物學本身涉及化學、物理、地理等多領域的知識，而微項目式實驗教學常將實際問題與多學科內容融合。學生通過項目設計、數據分析和結果解釋，需要整合多學科知識，有效運用各領域的概念與技能，從而培養其綜合運用知識的能力。教師在微項目式實驗教學中通常還需要學生自主設定目標、制定計劃并實施項目，這一過程中，學生會不斷審視自己的進度并調整策略，逐步提升自我管理和時間規劃能力[2]。

二、基于核心素養的初中生物微項目式實驗教學實踐現狀

1.教師設計的微項目式實驗難度較高

有些微項目涉及較為復雜的生物學概念或實驗操作步驟，超出了初中學生的知識基礎與技能水平，導致學生難以理解項目內容，甚至無法完成項目任務，使學生對實驗產生挫敗感，降低學習興趣。難度較高的實驗通常需要精確的操作、步驟和嚴格的時間管理，如果教師沒有提供足夠的指導，學生會在實驗中感到迷茫，無法有效地執行實驗步驟，從而影響實驗結果的準確性。

2.實驗設備以及器材不足以支持實驗

一些學校的實驗室規模有限，儀器數量無法滿足多個實驗小組同時操作的需求，導致學生不得不輪流使用儀器或無法進行實驗操作，影響實驗的順利開展和教學進度。如，多個學校共用一所實驗室。由于預算和維護不足，部分學校的實驗設備和器材可能存在陳舊、失靈甚至損壞的問題，這樣就無法提供準確的實驗數據或操作體驗，嚴重影響實驗結果的可靠性和科學性，甚至誤導學生對科學結論的理解。微項目式實驗通常需要使用消耗性材料，如試劑、培養基、玻片等，但由于預算或資源短缺，學校無法提供充足的材料供應，使得學生在實驗過程中缺乏必需的材料，無法完成實驗操作。

3.學生對微項目實驗的熱情參差不齊

據統計，全國初中學校生物實驗課程開設率不足30%。不同學生在知識背景、學習興趣和理解能力上存在差異，一些學生由于缺乏相關知識基礎，在實驗過程中感覺吃力或迷茫，導致對實驗的參與度和積極性降低。而另一部分具備較強知識基礎的學生則更容易適應實驗任務，從而更積極參與。微項目實驗通常需要較強的動手操作能力，但一些學生在實驗操作中表現出不足，如因為缺乏信心或操作不熟練而無法正確完成實驗步驟，這使得學生對實驗失去信心，熱情隨之減退。部分學生對實驗項目或主題本身缺乏興趣，尤其是主題較為抽象、復雜或與其實際生活關聯較小的項目，難以激發學生的探索欲望，導致學生在實驗中缺乏主動性。

4.微項目式實驗教學的評價有待完善

部分微項目實驗教學評價體系主要關注最終實驗結果或書面報告，忽視了實驗過程中的其他重要方面，如實驗設計思路、操作過程、團隊合作、數據分析與解釋等，評價指標過于單一，難以全面反映學生的綜合能力[3]。一些教師采用的評價方式集中在實驗完成后的終結性評估，忽略了實驗進行中的過程性評價。如在實驗過程中，學生的探究思維、合作與溝通、實驗操作等重要素養都未被有效評估，難以激勵學生在實驗各環節持續保持努力。在一些微項目實驗中，教師可能以主觀印象對學生進行評價，這種方法容易受到教師個人偏見或對個別學生的印象所影響，導致評價結果不夠客觀和公平，不利于學生對自身真實能力的了解與改進。

三、基于核心素養的初中生物微項目式實驗教學實踐路徑

1.積極開展分層教學，培養學生科學思維

分層教學能夠針對不同層次的學生提供相應難度的實驗項目與指導，使每個學生都能在適合自己的層次上進行學習，獲得科學探究的樂趣，該種定制化教學方法能夠激發學生對實驗的興趣，保持學習熱情。教師設計適合不同層次學生的實驗項目，逐步引導學生形成邏輯思維與科學探究能力[4]。如對于基礎薄弱的學生，簡單實驗項目可以幫助他們建立信心；對于水平較高的學生，復雜實驗可以挑戰他們的思維并培養探究能力。

以探究“植物光合作用的影響因素”這一微實驗項目為例，教師將學生分為不同層次的小組，如基礎組、標準組、提高組。基礎組設計相對簡單的實驗項目，學生使用水生植物，如金魚藻或水草，通過觀察植物產生的氧氣氣泡，初步掌握光合作用的概念，并學習使用實驗器材。標準組在掌握基礎組知識的基礎上，探究多種光照強度和二氧化碳濃度對植物光合作用的具體影響。如可以記錄氧氣氣泡產生的頻率或測量葉綠素含量，通過數據分析繪制相關曲線，理解不同條件下光合作用的變化規律。提高組的學生將挑戰更深層次的實驗任務，如探究溫度、波長、礦物質含量等對植物光合作用的影響，進行更復雜的數據分析，并綜合多種因素解釋實驗結果。不同層次的學生通過實驗，逐步掌握光合作用的核心概念、實驗設計與數據分析方法，在探究過程中鍛煉科學思維與解決問題的能力。

2.組織進行小組合作，引導學生探究實踐

小組合作能夠匯集不同學生的視角和思維方式，在實驗項目的設計和實施過程中，大家可以互相啟發，共同討論，形成多元化的解決方案，從而更全面地探究實驗問題，深入分析復雜現象。分工協作能夠使學生認識到團隊中的責任與貢獻，提升溝通和協調能力，為未來的職業和社交生活奠定基礎。在實驗操作過程中，小組成員相互指導與糾正，使實驗任務更加順利地進行。

講解生態系統的相關知識時，教師可以設計“生態系統中的能量流動”這一微項目實驗，首先解釋實驗的主要目標是讓學生理解能量在食物鏈和食物網中的流動過程。學生需要在模擬生態系統中，分析能量流動的模式和效率，并通過數據驗證能量金字塔的概念。教師將學生分成小組，并為每個組分配角色和任務，小組確定生態系統模擬對象（如水族箱、草地或微型森林），并根據選定對象構建食物鏈或食物網。設計能量輸入和輸出的測量方法，如使用光照、飼料或其他模擬條件，測量生產者（如植物、藻類）和消費者（如魚、昆蟲）在生態系統中的生長速度和生物量，分析逐級遞減的能量傳遞現象。小組成員定期討論實驗進展，調整實驗流程和測量方案，確保能收集到足夠的數據。各小組完成報告后，在全班范圍內展示實驗結果，分享各自的研究過程和發現。通過分工協作完成實驗設計與數據分析，學生學會了制定研究問題、設計實驗方案和解釋實驗數據，培養了科學探究能力。

3.立足實際生活情境，強化學生生命觀念

立足實際生活情境，通過真實案例或模擬實驗，將生命科學的知識與學生的日常生活緊密相連，不僅能幫助學生更好地理解生物概念，還能引導學生在日常生活中進行科學的判斷與行為，形成對生命科學的正確認識[5]。學生也可以通過實際情境認識生命科學的實用性，例如，飲食營養、環境保護、疾病預防與個人衛生等生活中常見的問題都與生命科學息息相關。通過分析和探究這些問題，學生可以學會在生活中應用科學知識，樹立良好的生命觀念。

實施“人體消化系統功能研究”微項目實驗可有效培養學生的生命觀念。教師從學生熟悉的日常飲食入手，介紹不同類型食物的營養成分（如碳水化合物、蛋白質、脂肪等）以及它們在人體消化系統中的分解與吸收過程。然后解釋本次微項目實驗的目標是觀察和記錄唾液、胃液、胰液等對不同類型食物的消化作用，理解不同食物在消化系統中被分解的過程。學生需要在實驗中驗證各類消化液對不同食物的作用，分析實驗數據，并與日常飲食習慣進行聯系。接著學生自行設計實驗方案，包括實驗變量（不同消化液、不同溫度等）和測量指標（如淀粉分解程度、蛋白質消化速度等）。學生按計劃模擬人體消化系統的過程，使用酶溶液（唾液淀粉酶、胃蛋白酶、胰脂肪酶等）對食物進行處理，觀察并記錄消化過程中食物的變化。通過將實驗結果與日常飲食聯系起來，學生認識到合理膳食的重要性，掌握科學飲食的原則與方法，進而強化健康生活與生命觀念。

4.結合真實社會案例，明確學生態度責任

真實案例與學生的生活和周圍環境息息相關，能夠引發學生的共鳴，激發學生主動參與科學學習和探究的熱情。通過真實案例的分析與討論，學生可以深入了解與生物學相關的社會問題，并意識到科學探究的重要性。在分析和解決真實社會問題的過程中，學生還會認識到保護生態環境、珍惜生命資源的重要性。

環境問題是生物課堂上涉及的典型社會問題，教師可以設計“環境污染對生物的影響”微項目實驗，通過展示相關數據、新聞報道或紀錄片片段，引導學生關注環境污染帶來的生物和生態影響，激發學生探索污染對生物的影響并尋找解決方案的興趣。學生需要通過模擬不同的環境污染問題（如水污染、土壤污染）分析污染物對生物的影響，并嘗試提出并驗證相關的解決方案。小組成員討論污染案例中的相關信息，包括污染物的來源、濃度及其潛在影響等，并結合相關資料和理論知識制定實驗方案。在實驗方案中，學生需要確定模擬的污染物及其濃度、將用于測試的生物（如水生植物、藻類、土壤微生物等）和環境條件、測量指標（如生長率、葉綠素含量、行為反應、存活率等）。基于實驗結果，學生討論可能的污染處理或減緩措施，并制定實驗方案驗證這些措施的效果，如通過生物修復減少污染、調整土地利用、限制有害物質排放、加強公眾意識等。整個過程中，學生會認識到環境污染對生物和生態的巨大影響，理解個人和社會在保護環境中的責任，并自覺形成環保意識。

四、結語

綜上所述，基于核心素養的初中生物微項目式實驗教學能夠通過引導學生設計和實施真實的生物學實驗項目，激發學生的科學探究興趣，并培養學生分析和解決實際問題的能力。在此過程中，學生會強化生命觀念，提升科學思維和探究實踐能力，并明確自身在環境保護和社會中的態度和責任。

【參考文獻】

[1]陳學艷.初中生物實驗教學優化策略探討[J].考試周刊，2024（19）.

[2]孟誠.學習進階理論視域下初中生物實驗教學設計的實踐[J].讀寫算，2024（11）.

[3]翁月.初中生物實驗教學與項目制學習融合策略探究——以“饅頭在口腔中的變化”探究實驗為例[J].黑龍江教育（教育與教學），2024（01）.

[4]亓鳳.生活情境在初中生物學教學中的有效應用研究[J].考試周刊，2024（18）.

[5]龔秋.情境體驗式學習：初中生物教學轉型的必由之路[J].數理化解題研究，2024（08）.