核心素養導向的高中生物學PBL實驗教學設計與實踐

中圖分類號：G633.91文獻標識碼：B

項目式學習（Project-BasedLearning，簡稱PBL）是一種以學生為中心的教學方法，學生由知識的被動接受者轉變為主動構建者。在生活和科研實驗中，存在諸多真實且復雜的問題。教師通過設計項目式學習，讓學生探究這些問題，并圍繞問題展開學習活動，激發學生的創造力和潛能，從而培養學生的科學探究能力。

《中國高考評價體系》明確了高考的核心功能為“立德樹人、服務選才、引導教學”，強調招、考、教、學的有機統一。為促進教考銜接，踐行立德樹人的根本任務，教師在PBL教學的開展過程中可采取多種評價方式，如設計實驗報告、評價量表等，從而達成教學目標。

筆者根據當前抗生素濫用問題設計了PBL項目“生活中的抑菌物質”，引導學生圍繞這一主題開展一系列探究實踐活動，利用課堂所學知識解決生活中的實際問題。

1項目與教材的聯系

本項目源自人教版普通高中教科書《生物學·必修 遺傳與進化》（以下簡稱“教材\"第6章第3節中的“探究·實踐\"欄目“探究抗生素對細菌的選擇作用”。教材僅給出了一個簡略的實驗方案，并未對以下三點問題進行說明： ① 實驗所用抗生素的濃度； ② 實驗中制備抗生素紙片的具體方法； ③ 涂布接種細菌的操作步驟。筆者通過設計PBL方案開展探究，以期為此“探究·實踐\"欄目的開展提供參考。

高三階段的學生已完成發酵工程相關內容的學習，且已了解一定的微生物培養技術原理。學生以興趣小組的形式開展此項目式學習，能夠更加熟練掌握無菌操作技術和微生物培養技術，同時提高其科學探究能力，從而培養生物學學科核心素養。

2 項目學習目標

2.1生命觀念

（1）通過對教材實驗的拓展，探究耐藥菌的出現與抗生素濫用的關系，理解適應的普遍性。

（2）認同適宜濃度的抗生素能殺死細菌，但同時也會促進耐藥菌的產生，樹立進化與適應觀。

2.2科學探究

（1）能夠從生活中濫用抗生素的現象出發，自主提出問題、設計實驗方案，合作完成實驗、分析實驗結果并撰寫實驗報告，深入體驗科學探究的一般過程。

（2）根據人類生產或生活的某一需求，在發酵工程中選取恰當的技術和方法。

2.3科學思維

（1）通過實驗來解釋生活中的現象，認識事物的本質，形成理性思維。

（2）采用統計學方法對實驗數據進行分析，發展

科學思維能力。

2.4社會責任

（1）對生活中濫用抗生素的現象提出合理的建議，明白正確使用抗生素的重要性。

（2）關注生命健康，培養建設健康中國的社會責任意識。

3項目實施過程

3.1創設情境，構建子課題

教師說明抗生素耐藥性已成為全球公共健康領域所面臨的重大挑戰。接著，教師展示生活中幾種與抗生素使用相關的常見行為，讓學生辨析其是否正確。學生在教師的引導下自主查閱相關資料后，探討并判斷上述行為的正確性，同時做出假設、解釋原因并確定探究課題（見表1）。

3.2設計科學可行的實驗方案，驗證假設

學生基于進化與適應觀以及社會責任意識對以上三個假設進行分析和討論，結合華中師范大學微生物實驗室提供的大腸桿菌（E.cdi）和金黃色葡萄球菌（S.aureus），學生在教師的引導下將探究問題聚焦在表1所示的三個探究課題。

教師讓學生分小組自主選擇想要探究的課題，設計實驗方案并完善實驗步驟。探究的課題如：計算培養基的數量；探究確定每塊培養基抗生素紙片及蔥姜蒜提取液紙片放置的最大數量；測量和記錄實驗數據等，具體實驗方案如下。

3.2.1探究不同種類、不同濃度的抗生素對兩種細菌的抑菌效果

提前配制不同濃度的阿莫西林和頭孢氨芐溶液，制備相應濃度下的抗生素紙片，將紙片分別置于

已涂布大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的培養基上；培養16h后，用游標卡尺測量抑菌圈的直徑[1]

3.2.2探究蔥白、大蒜、生姜提取液對兩種細菌的抑菌效果

制備蔥白、大蒜、生姜的提取液，將直徑為 6mm 的圓形紙片浸泡在提取液中。2將浸泡后的紙片分別置于已涂布大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的培養基上；培養 16h 后，觀察是否出現抑菌圈，并測量抑菌圈直徑。

3.3分小組開展實驗，記錄實驗結果

學生在確定實驗方案后自行查閱資料，然后觀摩學習超凈工作臺、恒溫培養箱、微量移液器等實驗設備、器材的使用方法，并在教師的指導下正確、規范地運用無菌操作技術完成實驗探究過程。

教師將學生分為三個興趣小組讓其利用課外的研究性學習時間開展實驗，觀察并記錄實驗結果。相關實驗數據如表2、表3、表4所示，每種類型及不同濃度的抗生素紙片平行重復三組，取平均值。

3.4分析結果，總結并評價

學生用Origin軟件對實驗數據進行函數繪圖，使實驗結果更加直觀，并通過討論和分析，得出以下結論：由表2可知，在 的范圍內，隨著阿莫西林和頭孢氨芐抗生素濃度的增大，金黃色葡萄球菌抑菌圈直徑逐漸增大[3]；相同濃度下，金黃色葡萄球菌對頭孢氨芐更加敏感。由表3可知，在 的范圍內，隨著抗生素濃度的增大，阿莫西林的抑菌效果越來越好，頭孢氨芐在到達一定濃度后，抑菌效果趨于穩定；相同濃度下，大腸桿菌對阿莫西林更加敏感。由表4可知，蔥白、生姜對金黃色葡萄球菌無抑菌作用，對大腸桿菌有較弱的抑菌作用，大蒜對兩種細菌的抑菌作用均較為顯著，雖然大蒜的殺菌效果較好，但并不能替代抗生素的作用。

4開展多元評價，促進教學目標的達成

項目式學習可進行主體多元、方法多樣的評價方式。3本項目的評價主體包括教師評價、學生互評、學生自評；評價形式包括實驗報告、評價量表、問卷調查、抑菌圈可視化評價等多種形式。

教師可以和學生共同設計評價量表，從生物學學科核心素養的四個維度對學生進行評價。例如，教師可設計“學生探究活動過程評價表\"對學生的科學思維和科學探究能力進行評價；也可設計“關于抗生素使用方法的調查表”對學生的生命觀念和社會責任進行評價；還可設計“微生物接種操作行為量規表\"對學生實驗操作能力進行評價。

教師通過開展多元評價，使過程評價貫穿整個教學過程，以及時了解學生的掌握情況，并針對學生在課堂中生成的問題進行解答和指導，幫助學生鞏固和拓展知識，完成知識的內化，從而促進教學目標的達成。

5教學反思

教學內容強調聯系生活和社會實際，素材、問題來自生活，實驗目的服務于生活。實驗得出大蒜殺菌效果較好，學生查閱資料發現大蒜中含有的大蒜素是一種廣譜抗生素。教師以生活中常見的抗生素藥物及食材蔥姜蒜為對象，結合生活中常見的現象創設情境并設計實驗教學，激發了學生的探究熱情。通過實驗探究，學生能夠知道正確使用抗生素的方法，從而養成健康的生活習慣。

教學策略強調以人為本，促進人的發展。學生踐行實驗、數據處理、分析綜合、運用Origin軟件處理實驗數據，科學思維和科學探究能力得到發展。通過微生物培養，學生掌握了無菌操作技術和超凈工作臺等實驗設備的使用方法，實驗技能和動手能力得以提高，培養了自主獲取知識和終身學習的能力。

教學生態強調促進學生多方面的發展。本實驗自變量設置較多，教師指導學生正確處理數據，學會從單一變量分析到多因素分析，得出更嚴謹、更科學的結論，提高了學生的綜合分析能力。教師引導學生進行項目式學習，共同構建抑菌物的知識，形成不濫用抗生素、注意飲食衛生、關注生命健康的觀念。

本PBL活動立項依標據本，問題聚焦滲透進化與適應觀，實驗設計與實施發展了學生的科學思維和科學探究能力，學習過程和成果內化了健康生活理念和社會責任意識。

參考文獻

[1]程紅梅，婁志義.“探究抗生素對細菌的選擇作用”實驗改進[J]中學生物教學，2022（6）：54-56.

[2]邵金華.大蒜、洋蔥原汁抑菌活性的探究性實驗[J].生物學教學，2013，38（11）：39-40.

[3]郝秋華.基于課標的高中信息技術項目學習評價策略研究[D]哈爾濱：哈爾濱師范大學，2022.