从发展核心素养的角度探讨概念教学与实验教学的整合

卓潇潇

摘 要：以高中生物“必修三”中的实验“设计并制作生态瓶”为例，探讨了如何在实验教学中整合并提升概念教学，并且能够有效地培养学生的生物学核心素养。

关键词：核心素养;高中生物学;实验教学;概念教学

2018年1月份，国家教育部颁布了《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称“课程标准”），其中提到了百余次“核心素养”，而在“基本理念”这一节中，第一点即为“核心素养为宗旨”：着眼于学生适应未来社会发展和个人生活的需要，从生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等方面发展学生的学科核心素养，充分体现本课程的学科特点和育人价值，是本课程的设计宗旨和实施中的基本要求。

1.生物学核心素养

生物学学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。其中，“生命观念”是指对观察到的生命现象及相互关系或特性进行解释后的抽象，是人们经过实证后的观点，是能够理解或解释生物学相关事件和现象的意识、观念和思想方法;“科学思维”是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力;“科学探究”是指能够发现现实世界中的生物学问题，针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及对结果的交流与讨论的能力;“社会责任”是指基于生物学的认识，参与个人与社会事务的讨论，作出理性解释和判断，解决生产生活问题的担当和能力。

2.概念教学与实验教学

“课程标准”在“教学建议”中说道，“概念是处于学科中心位置，对学生学习具有引领作用的基础知识。在生物学课程中，大概念包括了对原理、理论等的理解和解释，是生物学科知识的主干部分”。

生物学是一门实验科学，生物学的进步是由无数的实验促成的，大多数生物学概念的形成离不开实验论证。而生物教师要做的就是，如何将概念教学与实验教学整合起来，通过实验教学来引导学生对于生物学概念的理解，并且需要把发展生物学核心素养的目标融合到其中。

3.“设计并制作生态瓶”实验及其包含的生物学概念简述

生态瓶是指将少量的植物、以这些植物为食的动物和其他一些非生物物质放入一个密闭的广口瓶或烧瓶中，形成一个人工模拟的生态系统——使得在一定的时间和空间中，各种生物和非生物之间，通过不断的物质循环和能量流动，互相作用，互相依存，形成一个平衡统一的整体。

该实验位于第六章“生态系统”的末尾，可以说几乎直接或者间接地包含了本章所有的生物学概念：本章第一节为“生态系统的营养结构”，其中的“食物链”、“食物网”、“营养级”的概念就是在给生态瓶选取动植物时首先要考虑的问题，当高级生物没有低级生物作为食物，就只能活活饿死;第二节为“生态系统中的生产量和生物量”，这其实就是把第一章的定性内容定量化，若要使生态瓶能够长时间地维持下去，必须掌控好一开始加入其中的各个营养级之间的配比;第三节为“能量流动和物质循环”，这一节细致地分析了能量由太阳开始、在生态系统中地流动，以及水、碳、氮在生态系统中的循环，对于生态瓶而言亦是如此，生态瓶虽然是封闭的，但必须为透明的材质来接收足够的太阳能，而物质循环上，为了使它闭环，则必须有一定的分解者;第四节为“生态系统的稳态及其调节”，其中的“正反馈”和“负反馈”是非常重要的概念，而在制作生态瓶的过程中，很难一下子达到生态平衡，所以需要分析正反馈和负反馈，增减相应的物质，来使生态瓶逐渐达到平衡。

4.实验过程设计与指导

4.1.前期准备

前期准备是指准备实验器材方面，学生很难自己获取专业的实验器材，需要由教师来提供。在淡水生态系统、海水生态系统和陆地生态系统中，淡水生态系统模拟起来较为简单，所以本实验的器材以此来准备。

4.2.设计生态瓶

设计生态瓶是将理论运用于实践的过程，可以很好地培养学生的科学思维，只有运用科学思维来对整个生态瓶进行计算和推演，才能使得设计行之有效。

4.3.制作生态瓶

制作生态瓶虽然比其他生物实验稍微复杂一些，但整体上并不难，教师也不应该要求学生有固定的模式，而是在书面设计的基础上根据实际情况加以改善，若是对实验器材的操作有疑问的地方，则可以做适当的指导。

4.4.观察、纪录与修正

在初步完成生态瓶后，需要有一段观察时期，来保证其中的生态系统不至于在短时间内就失去平衡。如果发现生态瓶中的动植物出现生命力不足的情况，学生就应该及时调整它们的构成和比例，一步到位做成一个能够长时间存活的生态瓶不是一件容易的事。

在生态瓶初步平衡之后，则可以减少观察的频率，以约每日一次的频率督促学生观察并记录生态瓶中的情况，包括植物、动物的生存状况以及水质的情况。

在这整个观察和调整的过程中，学生不得不重新认识课堂上学到的概念知识，通过思考使抽象变得形象，从而初步掌握科学探究的基本思路和方法，提高了实践能力。

4.5.总结与讨论

在春秋两季，生态瓶差不多可以维持两个月的时间，所以可以在实验开始后一个月和两个月这两个时间点上组织两次集体的讨论，每个学生自己的生态瓶和记录本，无论是成功或是失败的学生可以讲出自己在制作和觀察过程中的心得体会，尤其是对于失败（存活期较短）的生态瓶，可以由教师与所有的学生共同讨论，来找出失败的原因和解决方法，从而对教授已经有一段时间的生物学概念进行重新回顾和加深。

总的来说，该实验是一个综合性较强的实验，如果能够顺利组织的话，一方面学生能够对于概念知识有更深的理解，另一方面，教师也能在实验过程中认识到每个学生的学习情况以及学习能力、习惯中的不足之处，从而可以对症下药，及时引导学生。

参考文献

[1]蒋桂林.基于高中生核心素养培养的生物学科素养的思考[J].中学生物学，2015（2015年10）：9-10.

[2]谭永平.从发展核心素养的视角探讨高中生物必修内容的变革[J].课程.教材.教法，2016（7）：62-68.