基于学段衔接的探究实践素养培育策略

摘 要：探究实践是科学类课程的核心素养之一。从小学科学到高中生物学，不同学段都有着科学探究和工程实践的培育要求。教师应对不同学段探究实践素养培育、课程内容的衔接进行研究，认识学段衔接在探究实践素养培育中的意义，并实施“关注前概念，建立科学概念”“进行项目化学习，明晰学段学习目标”“注重大单元教学，积累学习经验”“关注表现性评价，支撑教与学的改进”四种策略。

关键词：学段衔接；探究实践素养；初中生物学；项目化学习；大单元教学

中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：0450-9889（2024）25-0099-05

2023年5月，教育部等十八部门联合印发的《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》提出，要基于探究实践扎实推进科学教育，引导学生广泛参与探究实践，做到学思结合、寓教于乐，自觉获取科学知识、培养科学精神、提升科学素质。不同学段的科学类学科课程标准中，都将探究实践或科学探究作为学科核心素养的重要组成部分，如《义务教育科学课程标准（2022年版）》《义务教育生物学课程标准（2022年版）》将探究实践界定为课程核心素养之一，《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》在界定核心素养时虽然用科学探究这一表述，但其内涵包含掌握科学探究的基本思路和方法，提高实践能力等。从小学到高中，学生的探究实践素养培育应是持续螺旋上升的过程。然而，在实际教学中，不同学段的探究实践素养培育又是割裂的。科学的学段衔接能够帮助学生将小学所学知识作为初中学习的基础，与高中乃至更高层次的学习紧密相连，形成连贯性和系统性的知识体系，促进知识的深化与拓展。在初中生物学教学实践中，教师可以设计具有连贯性和层次性的探究活动，使学生经历科学探究的全过程，逐步培养起对生物学的浓厚兴趣和探究欲望，从而有效提升学生的探究实践素养。

一、不同学段探究实践素养的衔接

探究实践既包括科学探究，又包括工程实践。科学探究指的是科学家用以研究自然界并基于此种研究获得的证据提出科学解释的途径，包含观察、证据和推理三个环节；工程实践针对实际需要明确问题，设计和实施工程学实践方案，并用工程产品来验证某些原理、现象和设想。可以说，科学探究是工程实践的前提与基础，工程实践是科学探究的方法与目的，两者互相联系，相辅相成。以科学探究的观察、证据、推理和实践作为探究实践素养内涵的四个维度，在小学科学、初中生物学、高中生物学不同学段中，探究实践素养呈现螺旋上升态势（如下页图1）。

小学阶段重在选择工具进行观察、描述并记录，运用观察、实验、查阅资料、实地调查、案例分析等方式获取信息，初步具有描述和处理信息的能力，能利用身边材料制作简单装置或改进模型［1］11-13。初中阶段要求从观察到的生物学现象中发现和提出问题，通过实验、观察、调查等活动获取证据，得出合理的结论，基于证据进行独立思考和判断，多角度、辩证地分析问题，采用工程技术手段通过设计、制作和改进，形成物化成果［2］3-7。高中阶段要求能发现现实世界中的生物学问题并对特定的生物学现象进行观察，设计实验、获得结果并分析结果，熟练运用科学思维方法展开讨论、审视或论证，将科学、技术、工程学和数学等学科的知识和方法综合运用在实践活动中，解决生活中的实际问题［3］5-6。

二、不同学段生物学课程内容的衔接

教师依据从小学到高中阶段的学生特点和学科特点，以及学生在认知、情感等方面的发展，对照不同学段课程标准中有关探究实践素养的培养要求，合理安排相应的课程内容，使初中阶段的生物学学习与小学阶段、高中阶段的学习能够有效衔接、循序渐进、连贯一致，引导学生逐步深入地认识生物学的科学本质和重要的思想观念。以初中生物学课程的七个学习主题、九个大概念为例，初中生物学课程内容与小学、高中的衔接如下页表1所示。

通过对不同学段的生物学课程内容的对比分析，教师发现，初中生物学课程中共有25个重要概念，小学科学课程内容中相对应的有17个重要概念；初中生物学课程标准中的9个大概念，与高中生物课程标准中必修和选择性必修中的10个大概念相互对应。小学、初中和高中的生物学课程内容密切相关，初中生物学课程内容具有承上启下的作用。

三、探究实践素养培育的策略

（一）关注前概念，建立科学概念

生命观念是生物学核心素养的独特组成部分，学生生命观念的建立需要以概念为支撑。科学思维是概念形成的工具，探究实践的过程和结果，既训练学生的科学思维，又帮助学生建立科学概念和生命观念。学生已经建立的前概念具有正迁移或负迁移效应，关注学段衔接，需要发现那些似是而非的日常概念、与科学概念相抵触的错误概念。教师创设真实的问题情境，帮助学生在学习活动中辨析真伪，由表及里抓住事物的本质，从而建立科学概念，为运用概念奠定基础。

例如，重要概念“细胞是生物体结构与生命活动的基本单位”的教学，在不同学段的课程内容、学业要求以及学习活动建议都有所不同。“植物细胞的结构与功能”是七年级生物学的教学内容，学生在小学五年级已经借助显微镜对植物细胞的结构有了一定的感性认识。课前，教师通过问卷调查的形式，对自己所任教的两个班进行前测，发现84%的学生知道植物细胞具有细胞壁、细胞核、细胞质等基本结构，10%的学生不知道植物细胞具有叶绿体和液泡，6%的学生不了解植物细胞的结构和功能。基于以上数据，教师首先设计了三个实验，让学生通过显微镜观察植物细胞，获得证据，对观察结果进行分析讨论，逐步建构并绘制出植物细胞结构模式图。

在小学科学学习中，教师要利用真实情境，引导学生在科学观察中获取直接经验，利用放大镜、显微镜等工具进行观察和实验，让学生认识有代表性的生物学事实，为概念的形成提供支撑。而在初中生物学相关内容的教学中，则是通过观察、调查和实践等活动，让学生寻找事实证据，并围绕事实证据的共同属性和本质特征，开展抽象和概括活动，建立并运用模式图或模型等方式正确表述生物学概念。教师关注学段衔接，了解学生头脑中已有的前概念和学习体验，可以对教学内容进行重整。例如，初中生物教学中学生已经“尝试制作植物细胞或动物细胞的结构模型”，高中阶段便可以不再进行“尝试制作真核细胞的结构模型”，而将“通过模拟实验探究膜的透性”“观察植物细胞的质壁分离和复原”等探究实践作为重点，培养学生的建模能力和定量意识。

（二）进行项目化学习，明晰学段学习目标

项目化学习旨在支持学生在一段时间内对学科或跨学科的驱动性问题进行深入持续的探究，在调动知识和能力等创造性解决问题、形成公开成果的过程中形成对核心知识和学习历程的深刻理解，并能够在新情境中迁移运用相关的知识和学习经验。项目化学习的这些特征，使之具备了让科学探究与工程实践融为一体的可能性。传统的教学方式是以课堂讲授为主，教师习惯于分章节教学，容易割裂知识间复杂而深刻的联系，学生被动接受知识，失去了主动探究的学习动力。因此，项目化学习是培养学生在实际问题情境中基于问题解决的需要开展科学探究和技术工程实践活动的最佳选择之一。

在“微生物与人类关系”的教学中，教师以“我为奶奶绘制酸奶制作流程图”作为驱动性任务，将“微生物在食品生产中的应用”“发酵食品制作类跨学科实践”融合在一起，设计项目化学习方案（如下页图2）。学生在完成该项目时，需要主动学习酸奶制作的科学原理、操作方法，经过实践体验，将酸奶制作过程以流程图的形式表达出来。从探究实践的目标来看，不同学段的目标是不一样的。以酸奶的制作为例，小学阶段主要是体验酸奶制作的实践过程，初中阶段侧重理论与实践相结合，将解决问题的想法或创意付诸实践，是对小学制作酸奶探究实践的提升，也为高中阶段进一步深入学习发酵工程（从pH、酸度、甜度等进行定量分析）奠定基础。

（三）注重大单元教学，积累学习经验

大单元教学是以落实核心素养为目标，围绕某个比较大的主题领域组织学习内容，以解决问题为中心，以核心任务为驱动，将学科知识转化为学习经验，帮助学生建立有组织的学习经验的教学，涉及素养目标、多课时合一、有明确组织者的课程计划［4］。大单元教学的系统思维，强调学习内容之间的相互联系，教师依据一定的内在联系将知识进行“综合”，引导学生通过课程学习探索知识之间的内在联系。

以“遗传与进化”为例，不同学段的学业要求、教学策略和学习活动建议中，提供了丰富多彩的探究实践活动（如表2）。小学低年级以种植或饲养为主，需要进行观察、记录，而小学高年级需要撰写化石与当今生物关系的探究报告，这个活动符合小学生探究欲望强的心理特征，但这是科学解释的过程，需要有主张、证据和推理三个环节，要求偏高［1］70-72；初中阶段同样有植物栽培和动物饲养类活动，但立意是“结构与功能”“物质与能量”“因果关系”等跨学科概念，要求学生综合运用多学科的知识和方法开展实践活动，模拟实验和调查活动分别有2个［2］25-27；高中阶段有4个模拟实验或数学建模，1个调查活动，调查人类遗传病需要探讨显隐性、遗传方式、发病率等［3］16-19，高于初中阶段的调查遗传性状表现的能力要求。

基于大单元教学，教师巧妙设计探究实践活动，为学生积累有组织的、学段独特的学习经验。例如，饲养家蚕的活动从幼儿园、小学就开始了，学生已经了解家蚕的生活、食性等知识，初中阶段饲养家蚕可以放在“生物的遗传”大单元教学中，设计“饲养家蚕，探究家蚕茧色遗传和变异规律”的活动贯穿在整个单元教学中。学生饲养家蚕收获的蚕茧中，有黄色和白色，这种性状差异能激发学生的好奇心和求知欲，探究茧色遗传与变异的规律。学生像科学家一样进行工作，收集数据和证据，形成观点，作出理性解释与判断，这既是对孟德尔豌豆杂交实验的验证，更是通过探究实践活动，培养科学思维，建立遗传与变异的概念，并形成结构与功能相适应、生物与环境相适应观点的过程，为高中阶段进一步学习遗传学的知识打下基础。

（四）关注表现性评价，支撑教与学的改进

表现性评价关注学习的结果，更关注学习过程，强调学生在真实情境中的综合表现。不同学段中表现性评价的侧重点有所不同：小学阶段关注感性体验，初中阶段关注深度学习，高中阶段关注高阶思维。学生经历分析、发现、构想、选择、实践、表达、归纳、评价、反思等过程，从而有效支撑教与学的改进。目标、表现性任务和评分规则是表现性评价的三个基本要素［5］。教师要结合教学内容和学业质量标准设计评价目标，从素养体现、必备知识掌握、学科思想方法应用、问题解决效果和创意实现能力等方面，评价学生的学习表现和成长。例如，教师以如何酿制风味独特的酒酿为表现性任务驱动，让学生进行“酿制酒酿”跨学科实践活动，评价目标如表3所示。

评分规则需要建立科学、严谨的评价框架，教师可以根据探究实践活动的流程，选择方案设计、方案实施、反思改进、成果发布、态度责任等维度构建评价框架，采用分项评分的方法。例如，“酿制酒酿”评分规则如表4所示。

学生作为评价的主体，对表现性评价比较认同。在探究实践活动中实施表现性评价后，教师发现学生的探究实践兴趣和能力、实验操作过程的科学性和严谨性都有显著的提高，甚至能够参与到评价框架的设计中来。

总之，加强探究实践是培养科技创新人才的客观需要，也是基础教育阶段科学教育必须认真落实的一个关键点和着力点。基于学段衔接的探究实践素养培育，确保了学生在不同教育阶段知识的连贯性和能力发展的持续性。培育学生的探究实践核心素养，不仅能使学生深刻理解科学概念和原理，而且能潜移默化地促使学生形成科学观念和科学态度、发展科学思维和创新能力，成长为有理想、有本领、有担当的时代新人。

参考文献

［1］中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准（2022年版）［S］.北京：北京师范大学出版社，2022.

［2］中华人民共和国教育部.义务教育生物学课程标准（2022年版）［S］.北京：北京师范大学出版社，2022.

［3］中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）［S］.北京：人民教育出版社，2022.

［4］崔允漷，王少非，杨澄宇，等.新课程关键词［M］.北京：教育科学出版社，2023：86-87.

［5］姚雪飞.表现性评价在初中科学项目式学习中的实践研究［J］.教学月刊，2020（9）：16-20.

注：本文系江苏省中小学教学研究第十四期课题“基于学习空间创新的生物学教学方式变革实践研究”（2021JY14-L07）的阶段研究成果。

（责编 韦榕峰）

作者简介：倪洁，1984年生，江苏常州人，本科，一级教师，主要研究方向为初中生物学教学；李能国，1970年生，江苏泰州人，硕士研究生，正高级教师，江苏省生物学特级教师，主要研究方向为生物学课程、教材、教法。