核心素養(yǎng)導(dǎo)向下初高中生物銜接實(shí)驗(yàn)研究

摘" 要：高中生物教學(xué)的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，其中科學(xué)探究占有重要的地位和作用。文章以高中生物實(shí)驗(yàn)“探究黃豆種子萌發(fā)的條件”為例，總結(jié)了在學(xué)生剛進(jìn)入高中時(shí)，教師如何設(shè)計(jì)一個(gè)基于探究的生物銜接實(shí)驗(yàn)，從而讓學(xué)生親歷科學(xué)探究的過(guò)程，更好地理解探究實(shí)驗(yàn)，為后續(xù)的學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。整個(gè)研究過(guò)程包括研究現(xiàn)狀、研究緣由、創(chuàng)新點(diǎn)、研究的思路和方法以及問(wèn)題的解決等。研究過(guò)程強(qiáng)調(diào)教師應(yīng)讓學(xué)生親歷實(shí)驗(yàn)和探究的過(guò)程，領(lǐng)悟科學(xué)的探究方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力以及解決問(wèn)題的能力。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué);高中生物

一、初高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)概述

（一）教學(xué)現(xiàn)狀

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)的教學(xué)都是以知識(shí)傳授為主，忽略了提高學(xué)生綜合能力的探究性實(shí)驗(yàn)。盡管初中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)將“科學(xué)探究”作為“內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)”中的一個(gè)獨(dú)立主題，要求生物學(xué)課程學(xué)習(xí)的主要方式應(yīng)包括科學(xué)探究，尤其要重視一些探究性實(shí)驗(yàn)，但在初中階段教師的重視程度不足，學(xué)生探究性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展情況并不理想。而高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)卻對(duì)學(xué)生提出了更高要求，要將探究作為基本的學(xué)習(xí)方式貫穿必修和選修的各個(gè)模塊。在這種背景下，探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性不言而喻。

所謂探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)就是讓學(xué)生在教師的指導(dǎo)下由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，積極參與科學(xué)探索，嘗試模擬科學(xué)家在生活實(shí)踐中提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的方式，學(xué)會(huì)搜集和加工所需資料，養(yǎng)成主動(dòng)探索，大膽質(zhì)疑、發(fā)散思考的習(xí)慣，進(jìn)而培養(yǎng)創(chuàng)新和實(shí)踐能力。在這種背景下，盡管探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性已經(jīng)得到了廣泛認(rèn)可，但由于種種原因，如主觀意識(shí)不足、客觀條件限制等，這一教學(xué)模式在許多學(xué)校中并未能得到很好的實(shí)施和推進(jìn)。這無(wú)疑限制了學(xué)生在生物學(xué)核心素養(yǎng)方面的形成和發(fā)展，使他們無(wú)法充分體驗(yàn)到科學(xué)探究的樂(lè)趣和價(jià)值。

（二）研究緣由

高中生物學(xué)課程特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生動(dòng)手開(kāi)展實(shí)驗(yàn)和活動(dòng)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生觀察和獲取一手?jǐn)?shù)據(jù)的過(guò)程，并要求學(xué)生在主動(dòng)參與的學(xué)習(xí)經(jīng)歷中深入理解知識(shí)、發(fā)展能力。如何在這種背景下搭建一個(gè)更好的平臺(tái)，使教師在日常教學(xué)中深化探究教學(xué)，在提高教師專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)的同時(shí)，又提升學(xué)生的綜合能力。這是值得教育研究者深入思考的問(wèn)題。本文立足于案例開(kāi)發(fā)的情境性和研究性，確立了一項(xiàng)基于核心素養(yǎng)的初高中生物銜接實(shí)驗(yàn)——“探究黃豆種子萌發(fā)的條件”。

研究?jī)?nèi)容的選題來(lái)源于初中生物，學(xué)生并不陌生，但初中階段真正做過(guò)該實(shí)驗(yàn)的學(xué)生不多，而且由于部分學(xué)校對(duì)初中生物教學(xué)的忽視，學(xué)生甚至不清楚該實(shí)驗(yàn)是一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，以及它與驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)有何不同。這種知識(shí)結(jié)構(gòu)的局限，很可能會(huì)導(dǎo)致部分學(xué)生在嘗試完成這一探究實(shí)驗(yàn)時(shí)遇到重重困難。高中階段對(duì)學(xué)生各方面的能力要求更高，本研究從簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)入手，考慮到學(xué)生的興趣及接受程度，提出了該研究?jī)?nèi)容。

（三）創(chuàng)新點(diǎn)

思路上的創(chuàng)新是本研究的最大特點(diǎn)。傳統(tǒng)探究實(shí)驗(yàn)多就某一項(xiàng)探究?jī)?nèi)容開(kāi)展，通常給出具體思路，實(shí)驗(yàn)后就將所探究?jī)?nèi)容進(jìn)行總結(jié)概括，即使有所延伸，內(nèi)容方面也有所限制。而在本研究中，實(shí)驗(yàn)本身是個(gè)重點(diǎn)，但更為關(guān)鍵的是對(duì)實(shí)驗(yàn)背后更深層次內(nèi)容的挖掘。本研究充分考慮學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，引導(dǎo)他們完整地參與一次初步的科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生需要不斷反思并構(gòu)建新的問(wèn)題解決策略，通過(guò)實(shí)踐不斷提升自己的能力。

在整個(gè)研究過(guò)程中，教師能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作等各個(gè)環(huán)節(jié)的問(wèn)題，并及時(shí)進(jìn)行糾正和指導(dǎo)。這種探究能力的培養(yǎng)過(guò)程，是一個(gè)從淺入深、從模仿到創(chuàng)新再到升華的遞進(jìn)過(guò)程，對(duì)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力起到了極大的推動(dòng)作用。

二、“探究黃豆種子萌發(fā)的條件”實(shí)驗(yàn)的研究方法及步驟

（一）研究方法

該研究的重點(diǎn)是探究性實(shí)驗(yàn)本身及實(shí)驗(yàn)后內(nèi)容的拓展，研究按照探究性實(shí)驗(yàn)的步驟讓學(xué)生親歷探究的過(guò)程，鼓勵(lì)他們?cè)谔剿鬟^(guò)程中持續(xù)進(jìn)行反思，并自主總結(jié)解決問(wèn)題的策略。這一過(guò)程充分彰顯了學(xué)生的主體地位，教師則扮演著引導(dǎo)和輔助的角色。在實(shí)驗(yàn)的后續(xù)階段，教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行更深層次內(nèi)容的挖掘，并引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)充分的討論與交流，讓學(xué)生在思想碰撞中激發(fā)出更多的靈感與創(chuàng)意，最終由學(xué)生自己確定研究的方向和內(nèi)容。

（二）研究步驟

1. 提出課題

教師提供一些背景材料，引導(dǎo)學(xué)生從日常生活或生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)與種子萌發(fā)相關(guān)的問(wèn)題，讓學(xué)生口頭表述或以書(shū)面的形式展示這些問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生講述他所了解的科學(xué)知識(shí)與所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題沖突是什么。最后教師提出研究課題：影響黃豆種子萌發(fā)的條件有哪些？教師可以讓學(xué)生自主討論，讓學(xué)生自己確定探究范圍，如光照、溫度、水、氧氣等。

2. 確定探究?jī)?nèi)容

教師引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用已掌握的知識(shí)對(duì)問(wèn)題的答案提出可能的設(shè)想，并預(yù)估假設(shè)檢驗(yàn)的可行性。待學(xué)生確定好探究?jī)?nèi)容后，再要求學(xué)生制訂詳細(xì)的探究計(jì)劃，包括實(shí)驗(yàn)步驟，列出所需要的實(shí)驗(yàn)材料與用具，如何控制變量，設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)等。教師可以抽取部分學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)查看是否合理，如果出現(xiàn)問(wèn)題，教師不用著急指出，而是先讓學(xué)生按計(jì)劃實(shí)施實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

3. 實(shí)施實(shí)驗(yàn)

學(xué)生按計(jì)劃實(shí)施實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的可靠性，得出合乎實(shí)驗(yàn)的解釋?zhuān)纬山Y(jié)論，結(jié)果以實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式上交給教師。

4. 總結(jié)及改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

完成初次實(shí)驗(yàn)后，教師會(huì)認(rèn)真審視學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并梳理出其中存在的各類(lèi)問(wèn)題，進(jìn)行系統(tǒng)的歸納和總結(jié)。在初次實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，教師會(huì)積極與學(xué)生展開(kāi)深入的交流和討論，收集他們對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果的看法和建議，從而有針對(duì)性地改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并讓學(xué)生再次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)施實(shí)驗(yàn)，完成后教師和學(xué)生再次進(jìn)行歸納總結(jié)，進(jìn)一步拓展和深化探究?jī)?nèi)容。

5. 拓展研究

為了深化學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，教師組織了一系列富有創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)拓展活動(dòng)。在策劃和實(shí)施這些拓展實(shí)驗(yàn)時(shí)，緊密結(jié)合現(xiàn)實(shí)環(huán)境，審慎考量實(shí)驗(yàn)的可行性與實(shí)效性，以確保活動(dòng)的順利進(jìn)行。除拓展實(shí)驗(yàn)外，教師還指導(dǎo)學(xué)生搜集關(guān)于種子萌發(fā)的各類(lèi)資料，通過(guò)查閱文獻(xiàn)、觀察記錄等方式，全面了解種子萌發(fā)的生物學(xué)原理和生態(tài)意義，并結(jié)合高考要求，為學(xué)生設(shè)計(jì)了一系列與種子萌發(fā)相關(guān)的練習(xí)題。

三、“探究黃豆種子萌發(fā)的條件”實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題及解決方法

（一）問(wèn)題

在查看學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生所探究的影響因素基本上是圍繞一些外部因素，如光照、水分、溫度等，甚至有些學(xué)生還設(shè)計(jì)了關(guān)于無(wú)機(jī)鹽對(duì)種子萌發(fā)條件的影響，研究這些外部因素較容易入手，但學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中仍遇到了不少問(wèn)題，如選材、設(shè)計(jì)的原則、方案的合理性，以及如何獲取結(jié)論等方面都存在一些問(wèn)題。問(wèn)題如下：

1. 材料方面

部分學(xué)生反映實(shí)驗(yàn)用的大豆種子在適宜條件下仍不萌發(fā)，為了培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力，教師鼓勵(lì)他們自我探究其中的原因。然而，部分學(xué)生仍未能想到選材可能存在的問(wèn)題，比如，所選用的種子并非當(dāng)年新鮮收獲的，甚至可能種子已經(jīng)失去了生命力。還有部分學(xué)生反映，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一些尚未萌發(fā)的種子出現(xiàn)了腐爛現(xiàn)象，甚至一些已經(jīng)成功萌發(fā)的種子在培養(yǎng)一段時(shí)間后也出現(xiàn)了腐爛的現(xiàn)象。面對(duì)這種情況，學(xué)生顯然感到困惑，不清楚究竟是何原因?qū)е铝诉@樣的結(jié)果。針對(duì)這些實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題，教師并沒(méi)有立即給出答案，而是建議學(xué)生回去查閱相關(guān)資料，自行尋找答案。

2. 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則方面

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)未遵循對(duì)照原則、單一變量原則、重復(fù)性原則，每組所用材料太少等問(wèn)題在不少學(xué)生的實(shí)驗(yàn)中都有所反映。有的學(xué)生只設(shè)計(jì)了一組常溫下的實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明大豆種子的萌發(fā)需要適宜的溫度，未考慮實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的對(duì)照原則。還有一些學(xué)生設(shè)計(jì)了每組只用一粒或兩粒大豆種子的實(shí)驗(yàn)，未考慮到實(shí)驗(yàn)材料用量的問(wèn)題。

3. 其他方面

在實(shí)驗(yàn)結(jié)論方面，部分學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)不準(zhǔn)確。比如有學(xué)生做了一個(gè)冰箱內(nèi)低溫及室內(nèi)常溫下兩組比較的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)這兩組實(shí)驗(yàn)得出了結(jié)論：溫度較大時(shí)種子萌發(fā)較快。這時(shí)教師提出問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生思考：“環(huán)境溫度達(dá)到100℃，種子也會(huì)萌發(fā)嗎？”通過(guò)這個(gè)提問(wèn)，學(xué)生很快就明白了結(jié)論的不足之處，然后給出正確結(jié)論：黃豆種子萌發(fā)需要適宜的溫度。教師進(jìn)一步提問(wèn)，“黃豆種子萌發(fā)的適宜溫度是多少？”引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到，要得出準(zhǔn)確的答案，還需要設(shè)計(jì)一系列以溫度為變量的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。在交流評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，部分學(xué)生缺乏問(wèn)題意識(shí)，在試驗(yàn)中遇到問(wèn)題不會(huì)深究其原因、深入思考等。

（二）解決方法

教師積極主動(dòng)地與學(xué)生展開(kāi)對(duì)話(huà)交流，還可以將部分學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案以投影形式展示給其他學(xué)生觀看，鼓勵(lì)學(xué)生共同剖析其中潛在的問(wèn)題。在集體智慧的匯聚下，達(dá)成對(duì)問(wèn)題的共識(shí)后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步構(gòu)思更加科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)方案，例如深入探究黃豆種子萌發(fā)所需的外界條件。在此過(guò)程中，要強(qiáng)調(diào)外界因素對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的細(xì)化作用，包括溫度、水分、光照等關(guān)鍵因素。同時(shí)，教師要給學(xué)生發(fā)放統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)報(bào)告表格，指導(dǎo)學(xué)生按要求完成，使他們?cè)谛乱惠喌膶?shí)驗(yàn)操作中，能夠不自覺(jué)地與自己先前的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較，從而認(rèn)識(shí)到自身的不足，并激發(fā)他們進(jìn)一步探索更優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，常常會(huì)出現(xiàn)與預(yù)期不符的現(xiàn)象，面對(duì)這些新生成的問(wèn)題，部分學(xué)生可能會(huì)感到迷茫，而更多學(xué)生則難以根據(jù)觀察到的現(xiàn)象作出準(zhǔn)確的判斷。此時(shí)，教師可以利用交流評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生分組開(kāi)展熱烈的討論，確保每位學(xué)生都能深度參與實(shí)驗(yàn)分析。通過(guò)層層遞進(jìn)的分析過(guò)程，學(xué)生對(duì)問(wèn)題的理解將逐漸深化。最終，在提出新問(wèn)題的基礎(chǔ)上，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)方案，以進(jìn)一步探究問(wèn)題的解決方案，并給出合理的解釋。

例如，本實(shí)驗(yàn)探究?jī)?nèi)容還可以延伸如下：探究黃豆種子的萌發(fā)率;探究種子的儲(chǔ)藏條件（水、氧氣、溫度）;探究種子的呼吸作用和氧氣濃度的關(guān)系;探究種子萌發(fā)時(shí)的物質(zhì)變化等。以上多個(gè)探究?jī)?nèi)容，學(xué)生可以選擇一至兩項(xiàng)來(lái)開(kāi)展探究。其他研究?jī)?nèi)容包括：嘗試解釋這些影響黃豆種子萌發(fā)的外界條件如何發(fā)揮作用？種子萌發(fā)過(guò)程中有激素變化，可以使用激素處理嗎？教師要繼續(xù)收集整理近年來(lái)高中階段與種子萌發(fā)有關(guān)的題目，特別是高考題。

四、結(jié)語(yǔ)

首先，通過(guò)探究性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)了學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。正如課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)：“組織以探究為特點(diǎn)的主動(dòng)學(xué)習(xí)是落實(shí)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。”探究性實(shí)驗(yàn)正是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的理想方式。在黃豆種子萌發(fā)條件的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生親歷探究的過(guò)程，自主設(shè)計(jì)新實(shí)驗(yàn)，并對(duì)結(jié)果做出合理解釋?zhuān)兄谂囵B(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。

其次，此次活動(dòng)不僅拓寬了學(xué)生的知識(shí)視野，更提升了他們的綜合能力。在探究黃豆種子萌發(fā)條件的過(guò)程中，學(xué)生鍛煉了分析問(wèn)題的能力，提高了觀察能力，學(xué)會(huì)了信息的收集與處理。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的團(tuán)隊(duì)合作與記錄交流，進(jìn)一步豐富了學(xué)生的實(shí)踐體驗(yàn)，有助于提升他們的綜合素質(zhì)，真正實(shí)現(xiàn)了“全能型人才”的培養(yǎng)目標(biāo)。

最后，活動(dòng)還為學(xué)生帶來(lái)了豐富的情感體驗(yàn)和成功的喜悅。本次實(shí)驗(yàn)具有較強(qiáng)的實(shí)踐性和操作性，學(xué)生在親手操作的過(guò)程中，從設(shè)計(jì)方案到選材、實(shí)驗(yàn)、總結(jié)評(píng)價(jià)，都由被動(dòng)學(xué)習(xí)者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)探索者。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，他們不僅感受到創(chuàng)造的快樂(lè)，更通過(guò)解決新問(wèn)題，意識(shí)到智慧的力量，收獲了成功的喜悅。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉恩山，曹寶義. 普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）解讀[M]. 北京：高等教育出版社，2020.

[2] 楊玉蘭. 基于核心素養(yǎng)下的初高中生物學(xué)教學(xué)銜接的研究與實(shí)踐[D]. 長(zhǎng)沙：湖南科技大學(xué)，2020.

[3] 范其昌. 高中生物探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生拓展性思維培養(yǎng)研究[J]. 高考，2022（23）：74-77.

[4] 周麗云. 核心素養(yǎng)視域下高中生物探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)策略研究[J]. 教學(xué)管理與教育研究，2022（21）：92-94.

[5] 朱喬. 新課程背景下高中生物探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略[J]. 高考，2023（26）：138-140.

[6] 于偉. 新課程改革背景下高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討[J]. 新課程研究，2022（32）：38-40.

（責(zé)任編輯：孫曉林）