开展项目式学习 提升学生生物学核心素养——以“种子的萌发”项目式学习活动为例

石进德

（厦门市杏南中学，福建 厦门 361024）

项目式学习是指围绕某个核心概念、实验过程或教学环节，以新情境下的项目活动引导学生综合运用已学知识完成项目任务，促进学生学习相关知识，形成系统化、工程性理念的一种学习方式。［1］项目式学习为学生提供融入真实情境的学习体验，有助于学生的深度学习和解决实际问题，形成和理解科学、技术、工程和数学等领域的知识。此外，项目学习要求学生具备良好的科学思维能力，以富有挑战性的项目任务，促进科学思维的进一步发展。

“种子的萌发”为人教版七年级上册《生物学》第三单元第二章第一节的内容，通常是课堂上进行“种子萌发的环境条件和自身条件”的教学，安排学生课后进行“探究种子萌发条件”的实验，但因缺乏跟踪指导，该探究实验“形同虚设”。为此，根据项目式学习理念，笔者尝试实践与研究项目式学习活动设计策略，以“明确学习目标，设计项目活动问题→厘清项目资源，设计项目活动方案→课内外实验探究，完成项目活动任务”等开展“种子的萌发”项目式学习活动，培养学生的生物学核心素养。

一、明确项目学习目标，设计项目活动问题

《义务教育生物学课程标准（2011 年版）》（下文简称课程标准）明确提出：以对科学本质的认识为基础、提高学生生物科学素养为宗旨，组织学生开展探究性学习。课程标准对“种子的萌发”的教学要求是“描述种子萌发的条件和过程，建议开展种子萌发条件的探究活动”。［2］因此，设计项目学习目标为：①根据相关探究实验设计要求，尝试设计合理的探究种子萌发的实验方案。②根据实验方案开展探究种子萌发条件的实验，举例说明植物种子萌发条件及过程。③讨论分析提高种子发芽率和打破种子休眠的方法。

本项目活动问题是：在观察的基础上提出种子萌发可能需要的环境条件，并设计探究实验方案，进行对照实验，收集实验数据，总结种子萌发必需的环境条件和自身条件、种子发芽率的计算方法和打破种子休眠的方法。［2］

根据课程基本理念及课程内容要求，设计项目学习目标及项目活动问题，旨在帮助学生了解种子萌发的结构特点，初步形成“生物体结构与功能相适应”的生命观念，树立珍爱生命的意识。学习对照实验方案设计方法，以及探究种子萌发条件的方法，提高科学思维能力与科学探究能力。并能联系生产实际，了解优选种子、提高种子萌发率的方法。

二、厘清项目资源，设计项目活动方案

项目活动问题确立后要进一步厘清项目资源，即了解学生对项目活动相关知识学习情况以及学习需求，明晰开展项目活动所需的知识与资源的支撑。厘清项目资源是设计项目活动方案的前提和必要条件，通过创设系列问题情境有针对性地指导学生设计项目活动方案。

通过小学科学课程的“观察种子的萌发”及七年级“种子植物”的学习，学生对种子的结构及其萌发条件与过程有一定的感性认识，初步具备科学探究知识与能力。需要提供有关实验材料、创设真实的问题情境与学习任务，帮助学生学习如何选择种子、设计探究种子萌发条件对照实验的原则及方法，初步了解对照组设置、控制无关变量等方法及其意义，准确表述实验现象、实验过程、实验结果及实验结论，正确认识种子萌发条件及其过程。

设计“探究种子的萌发”项目活动方案之前，指导学生思考讨论：①可能影响种子萌发的外界环境因素是共同作用的结果还是单因素作用的结果？②任何一个环境因素的缺失都将导致种子萌发的失败吗？③如何设计单因素缺失实验？④如何根据已有条件合理选择实验设备？并要求学生根据“探究种子萌发的环境条件”项目记录表，提出探究问题、作出探究假设，尝试设计“探究种子萌发的环境条件”项目活动方案。

厘清项目资源，以便根据学生学情及教学条件，合理设计项目式学习活动，挖掘课程资源，针对性地运用有效措施激发学生的学习兴趣，主动参与项目学习活动，学习设计项目活动方案的方法，体验科学探究的严谨性，确保项目活动高效、有序地开展。

三、课内外实验探究，完成项目活动任务

1.课前合作探究

布置学习任务，要求学生课外：①阅读教科书第14 页至16 页，复习“科学探究”“对照实验”的定义及要求。②预习教科书第88 页至94 页。③班级4 个小组即为探究项目组，各选派4 位同学组成4 个探究活动小组，分别选择绿豆、豌豆、胡萝卜及大豆种子开展“种子的萌发”探究活动。教师准备上述4 种植物的种子各30 粒为实验材料，指导学生围绕项目学习目标，根据设定的实验条件，合理设计项目活动方案。要求学生充分利用身边合适的废旧物品、全组成员共同准备实验装置；种子要浸泡一定时间后再进行实验；科学合理地设计对照组；及时做好探究实验记录。

2.课内讨论与评价

课堂上指导学生讨论分析“探究种子萌发的环境条件”实验设计与实验结果，分析种子萌发必需的条件，进行种子的挑选及土壤水肥管理等项目学习。

首先，各小组代表介绍本组课前实验探究的问题、假设及实验装置，其他小组结合本组实验提出质疑或困惑问题，进行研讨与评价。［3］发现有的小组没有选择大小适宜的装置盛放实验材料。学生讨论后认为：实验材料仅是30 粒种子，应选用与普通电脑鼠标大小相仿的茶叶盒子或者是300ML 大小的空矿泉水瓶即可。通过讨论与评价，帮助学生学习规范、科学地设计探究实验方案的工程学知识，明确科学实验设计的适宜原则。

其次，各小组代表汇报实验探究结果，分析讨论得出实验结论：种子萌发需要温度、水分、空气与一定的光照。并要求学生根据实验结果，以加水的量、不同的温度、是否有空气、光照的强弱等探究条件为横坐标，不同条件下种子萌发数量为纵坐标绘制“种子萌发率”的柱状图。以数学模型直观地、简化地表征种子萌发需要适宜的温度、一定水分、光照及充足的空气，体现数学与生物学相融合的教育价值。

进一步创设问题情境：环境条件适宜情况下种子没有全部萌发的原因是什么？指导学生根据已学的“未萌发的种子的形态结构”及种子萌发的环境条件，思考讨论得出：种子萌发需要具有活性的、完整的胚，以及不处于休眠期等自身条件。再设问：根据种子萌发条件，你认为大面积种植蔬菜前应开展什么工作？指导学生学习种子的发芽率计算方法，并简要介绍大面积播种蔬菜种子后，合理施肥、科学管理的方法。

3.课后拓展延伸

课堂教学结束时，指导学生课后处理实验材料的方法，如种植已萌发的种子，激发学生形成珍爱生命的意识与责任感。

拓展延伸课堂上对种子萌发条件与过程的学习，指导学生课后复习科学探究一般过程，以概念图的形式总结种子萌发的自身条件与环境条件（如图1）。

图1 种子萌发的条件

同时，要求学生课后改进探究实验存在的问题，深入开展探究实验。如有一小组学生以豌豆种子为材料进行实验，结果发现无光照的种子萌发率是75%，而有光照的种子萌发率是96%，出现科学性错误。针对此问题，介绍有关研究表明：豌豆种子萌发与光无关，但不是所有的种子萌发皆与光照条件无关，比如烟草种子等的萌发就需要一定的光照条件。指导该组学生重点控制对照实验的条件，要求课后继续进行探究实验。其他组学生课后就“探究不同光质对种子萌发的影响”等创新课题进行深入的研究。该组学生经探究实验发现无光照一组进行遮光处理时，因空气和湿度改变而导致出现上述错误的实验结果，若将两组实验的条件严格控制为单一变量“是否有光”时，两组种子的萌发率则是相同的。

通过“种子的萌发”项目式学习活动，学生在完成项目活动任务、解决项目活动问题的过程中，习得有关种子萌发条件的知识，更重要的是学习设计实验方案、观察与记录实验现象、归纳和总结实验结论的方法，以及运用数学知识统计、整理生物学实验数据，建立数学模型解决生物学问题的方法，提高实验设计能力、合作、交流能力。

综上所述，通过项目式学习活动激发学生创新的火花，开拓思辩能力，开创真探究、善研究的教学模式。学生在参与项目学习活动过程中，由个体的被动学习转为小组的主动学习，由表层学习转为深度学习，促进学生发展生物学核心素养。［4］