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摘 要:高中生物实验是高中生物学科的重要组成部分,通过实验的设计、操作、分析等过程可以提高学生科学探究能力,同时可以培养学生的创新能力。但由于地区的差异、学校硬件设施、学生情况等的差异,教材中的某些实验往往不能很好地开展或者满足学生的需求。新高考改革背景下,对高中生物实验校本课程进行开发是帮助学生提高生物学科核心素养的有效措施。本文通过分析了校本课程开发的发展和高中生物校本课程开发的意义,提出了高中生物实验校本课程开发的策略。
关键词:高中;生物实验;校本课程;开发
实验是生物学的基础。高中生物实验的开展可以激发学生对生物学科的兴趣,同时还能培养学生的观察能力、探究能力。随着新课程、新教材的实施,教师在进行教学时要注重培养学生的生物学科核心素养。生物学科核心素养由生命观念、理性思维、科学探究和社会责任感四个方面构成。要培养学生的生物学科核心素养,实验是必不可少的手段。但教材中實验并不足以提升学生多方面的能力,而且某些实验的开展存在一定的困难。因此,要弥补教材中不能开展的实验及扩充实验内容,可以通过对高中生物实验校本课程进行开发这一途径来实现。
一、校本课程开发的发展
校本课程是指学校在保证国家和地方课程的基本质量的前提下,学校根据自己的教育理念,通过对学校学生的需求进行系统评估,充分利用当地环境条件和学校的课程资源,通过自行探讨研究、设计或与专业研究人员合作等方式编制出的多样性的、可供学生选择的课程。[1]
“校本课程开发”这一概念最早是在1973年的爱尔兰阿尔斯特大学召开的校本课程开发国际研讨会上由菲吕马克(Furumark,A.M)和麦克米伦(Mcmullen,I)提出的。20世纪90年代初,“校本课程”的思想传入我国,并在90年代后期开始试行国家、地方、学校的三级管理体制。随着课程改革的推进,校本课程越来越受到学校和教师的关注,许多学校开设了适应自己学校特点和学情的校本课程,形式多种多样,一些地区还形成了系统的校本课程体系。
虽然目前在培养学生学科素养的前提下对校本课程开发的研究已成为各学校和教师的研究热点,但针对高中生物实验的校本课程的开发并不多,这主要与教师的实验素养、当地环境、硬件设施等有很大关联。因此,对高中生物实验校本课程进行开发面临着一定的困难。
二、高中生物实验校本课程开发的意义
(一)使高中生物实验更有效开展
高中生物教材中有些实验开展起来具有一定难度,即使开展也难以达到效果,主要原因体现在:实验材料在当地难以找到、实验现象不明显、实验硬件设施不到位等。另一方面,高中生物实验注重对学生探究能力的培养,而有些实验是验证性实验,并不能培养学生的实验探究能力。通过以高中生物知识为核心来对高中生物实验校本课程进行开发,开展符合校情、学情的生物实验,可以提高生物实验开展的有效性。
(二)有效促进教师的专业发展
校本课程开发可以促进教师知识储备的提升。对高中生物实验校本课程的开发,涉及各实验的目的、材料、试剂、仪器、步骤等方面的设计和课程实施方法、考核方法等,这就要求教师要对自己的专业知识进行扩充,提高自身实验能力和素养,同时还要求教师要有较新的教学理念,才能开发出符合新高考背景下的高中生物实验校本课程。因此,校本课程开发可以实现对教师专业发展的提升。
(三)形成相关校本课程教材
校本课程教材是校本课程开发必不可少的成果。高中生物实验校本课程教材的形成,可以为教师在将来的实验教学中提供一定的参考,具有重要的实践意义。
(四)培养学生科学探究的能力
作为生物学科核心素养的主要内容之一的“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。高中生物实验校本课程的开发,可根据学情、学校条件及学生的需求,开展生物实验课程,从而培养学生科学探究的能力。
三、高中生物实验校本课程开发的策略
(一)提升教师的专业素养
高中生物实验校本课程的开发,对教师的专业素养提出了更高的要求。[2]要对高中生物实验校本课程进行开发,教师首先要对校本课程开发的内涵、策略及意义等有一定的理论基础。其次,在校本课程开发前,要对校本课程开发的必要性、方向等方面进行调查研究,要求教师要有一定的调查问卷设计能力、数据分析能力和撰写调查报告的能力,同时还要有建立与校本课程相适应的课程评价机制的能力。最后要有资料整合的能力,将相关素材形成校本教材及配套教学资源。这就要求教师要花大量时间通过文献研究、行动研究等方法来获得理论基础及相关能力,同时还要学会利用多种软件(如问卷调查软件、数据分析软件等)来辅助问卷调查及资料整合。因此,要对高中生物实验校本课程进行开发,教师必须先提升自身多方面的专业素养。
(二)研究新教材,关注生物学科核心素养
近年来,我国高考政策不断变化,各省高考改革方案在持续推进,2022年前将全面实施新课程、新教材。
在对高中生物实验校本课程开发的过程中,教师要对新教材和老教材的变化进行深入研究,关注新高考的动态和方向,使校本课程的开发符合新课程理念。要对新课程标准提出的生物学科核心素养进行学习和分析,通过对生物实验校本课程的开发与实施,借助实验教学构建学生正确的生命观念、培养学生的理性思维和科学探究能力,同时增强学生的社会责任感。
(三)了解学生需求,丰富生物实验教学内容
校本课程开发主要是适应本地区与学生身心发展的需求,创建具有特色性的教学体系,推动教育行业的发展。[3]学生的需求和兴趣是引导学生主动学习的因素。在进行高中生物实验校本课程开发时,要充分考虑学生自身的学习与发展需求[4],以此作为确定校本课程方向的依据之一。 高中学生已有一定的生物学基础,且思维活跃、观察能力强、动手能力强,具有一定的分析能力,对很多现象的内在原因都有探索的兴趣,但往往缺乏具体的理论指导和实验方案设计的指导。校本教材可为学生的很多探究课题提供帮助和指导,可在研究性学习过程中,同时完成校本课程的实践。[5]教师可通过问卷调查、与学生交流等方式了解学生感兴趣但没有机会探究的知识、与所学知识有关的社会热点等,根据现有硬件设施,对探究的可行性进行分析后列入校本课程的备选项。
例如,在实验《探究影响酶活性的条件》中,有部分学生提出为什么不用淀粉酶探究pH对酶活性的影响?通过教材“与社会的联系”可知,葡萄糖可以用盐酸催化淀粉水解的方法来生产的,但生产过程需要在245kPa的高压和140-150℃的高温下进行,并且需要耐酸的设备。那么,可以将“探究盐酸对淀粉水解的影响”列入生物实验校本课程,引导学生对实验进行设计、操作,并得出结论。这样,通过学生自己设计实验并探究,对知识的理解更深刻,同时也丰富了生物实验教学内容。
(四)改编教材,扩充校本课程
以高中生物教材为基础,根据学校硬件设施条件及当地环境条件,对其中某些实验进行材料、试剂、仪器、方法等方面的改变或对内容进行扩充,也是开发校本课程的一种形式。但要科学地去改编或扩充,要考虑实验的可行性,同时要以提高学生生物学科核心素养为前提。
例如,在实验《土壤微生物的分解作用》中,教材中提供的参考案例2《土壤微生物对淀粉的分解作用》,教师可根据学生在高一学过对蛋白质、脂肪、淀粉、还原糖鉴定的情况,对该实验进行改编扩充,如改编为《校园土壤微生物对蛋白质的分解作用》,并引导学生对原有实验设计方案进行自主创新设计:通过对校园土壤进行取样,探究在不同环境(开放环境及密闭环境)下土壤微生物对不同物质(鸡蛋清、牛奶、豆浆)中蛋白质的分解作用。学生实验步骤自主设计案例如下:
(1)土壤浸出液的制备
将取自校园的土壤放入里面垫有后纱布的烧杯中,加水搅拌,然后将浸出液静置一段时间备用。
(2)开放环境下土壤微生物对鸡蛋清、牛奶和豆浆的分解作用
①取6个容量相同的小烧杯,每2个分为1大组,共三大组,编号分别为A、B、C。
②A组2个烧杯再编号为:A1、A2,2个烧杯中加入等量鸡蛋清稀释液,在A1的烧杯中再加入30ml土壤浸出液,A2的烧杯中再加入30ml蒸馏水。
③B组2个烧杯再编号为:B1、B2,2个烧杯中加入等量牛奶,在B1的烧杯中再加入30ml土壤浸出液,B2的烧杯中再加入30ml蒸馏水。
④C组2个烧杯再编号为:C1、C2,2个烧杯中加入等量豆浆,在C1的烧杯中再加入30ml土壤浸出液,C2的烧杯中再加入30ml蒸馏水。
⑤6个小烧杯在室温下放置7天后,分别取各烧杯中的溶液2mL,各放入6支试管中,试管编号要与对应烧杯相同。
⑥在各试管中分别加入质量浓度为0.1g/mL的氢氧化钠溶液1mL,摇匀,再向各试管中滴加4滴质量浓度为0.01g/mL的硫酸铜溶液,摇匀。
⑦观察和比较各组试管中出现的颜色变化,得出结论。
(3)密闭环境下土壤微生物对鸡蛋清、牛奶和豆浆的分解作用
①取6个容量相同的锥形瓶,每2个分为1大组,共三大组,编号分别为D、E、F。
②D组的2个锥形瓶再编号为:D1、D2,2个锥形瓶中加入等量鸡蛋清稀释液,在D1的锥形瓶中再加入30ml土壤浸出液,D2的锥形瓶中再加入30ml蒸馏水。
③E组的2个锥形瓶再编号为:E1、E2,2个锥形瓶中加入等量牛奶,在E1的锥形瓶中再加入30ml土壤浸出液,E2的锥形瓶中再加入30ml蒸馏水。
④F组的2个锥形瓶再编号为:F1、F2,2个锥形瓶中加入等量豆浆,在F1的锥形瓶中再加入30ml土壤浸出液,F2的锥形瓶中再加入30ml蒸馏水。
⑤将6个锥形瓶密封并在室温下放置7天后,分别取各锥形瓶中的溶液2mL,各放入6支试管中,试管编号要与对应锥形瓶相同。
⑥在各试管中分别加入质量浓度为0.1g/mL的氢氧化钠溶液1mL,摇匀,再向各试管中滴加4滴质量浓度为0.01g/mL的硫酸铜溶液,摇匀。
⑦观察和比较各组试管中出现的颜色变化,得出结论。
从以上案例可以看出,根据教材的改编扩充生物实验校本课程,不仅可以激发学生学习兴趣,還可以有效地提高学生实验设计和科学探究的能力。
高中生物实验校本课程的开发可以促进教师的专业素养的提升、培养学生的学科核心素养,因此具有十分重要的意义。在开发的过程中要以学生的需求和提高学生解决问题的能力为前提,根据学校设施和当地环境情况来丰富高中生物实验教学内容,教师更要根据新高考改革更新教育观念,从而有效开发出高中生物实验校本课程。
参考文献
[1]白琼.高中“外来生物入侵与防控”校本课程开发研究[D].江西:江西师范大学,2020.
[2]谢彩娜.高中生物校本课程开发的实践与思考[J].人生十六七,2017,(9):46.
[3]王博文.高中生物校本课程的开发策略[J].试题与研究,2019,(12):79.
[4]李盼.新课标下高中生物校本课程的开发与应用[J].课程教育研究,2019,(1):158-159.
[5]尹永元、王大庆等.校本课程实验的开发与案例分析[J].中学生物学,2016,41(4):63-67.
关键词:高中;生物实验;校本课程;开发
实验是生物学的基础。高中生物实验的开展可以激发学生对生物学科的兴趣,同时还能培养学生的观察能力、探究能力。随着新课程、新教材的实施,教师在进行教学时要注重培养学生的生物学科核心素养。生物学科核心素养由生命观念、理性思维、科学探究和社会责任感四个方面构成。要培养学生的生物学科核心素养,实验是必不可少的手段。但教材中實验并不足以提升学生多方面的能力,而且某些实验的开展存在一定的困难。因此,要弥补教材中不能开展的实验及扩充实验内容,可以通过对高中生物实验校本课程进行开发这一途径来实现。
一、校本课程开发的发展
校本课程是指学校在保证国家和地方课程的基本质量的前提下,学校根据自己的教育理念,通过对学校学生的需求进行系统评估,充分利用当地环境条件和学校的课程资源,通过自行探讨研究、设计或与专业研究人员合作等方式编制出的多样性的、可供学生选择的课程。[1]
“校本课程开发”这一概念最早是在1973年的爱尔兰阿尔斯特大学召开的校本课程开发国际研讨会上由菲吕马克(Furumark,A.M)和麦克米伦(Mcmullen,I)提出的。20世纪90年代初,“校本课程”的思想传入我国,并在90年代后期开始试行国家、地方、学校的三级管理体制。随着课程改革的推进,校本课程越来越受到学校和教师的关注,许多学校开设了适应自己学校特点和学情的校本课程,形式多种多样,一些地区还形成了系统的校本课程体系。
虽然目前在培养学生学科素养的前提下对校本课程开发的研究已成为各学校和教师的研究热点,但针对高中生物实验的校本课程的开发并不多,这主要与教师的实验素养、当地环境、硬件设施等有很大关联。因此,对高中生物实验校本课程进行开发面临着一定的困难。
二、高中生物实验校本课程开发的意义
(一)使高中生物实验更有效开展
高中生物教材中有些实验开展起来具有一定难度,即使开展也难以达到效果,主要原因体现在:实验材料在当地难以找到、实验现象不明显、实验硬件设施不到位等。另一方面,高中生物实验注重对学生探究能力的培养,而有些实验是验证性实验,并不能培养学生的实验探究能力。通过以高中生物知识为核心来对高中生物实验校本课程进行开发,开展符合校情、学情的生物实验,可以提高生物实验开展的有效性。
(二)有效促进教师的专业发展
校本课程开发可以促进教师知识储备的提升。对高中生物实验校本课程的开发,涉及各实验的目的、材料、试剂、仪器、步骤等方面的设计和课程实施方法、考核方法等,这就要求教师要对自己的专业知识进行扩充,提高自身实验能力和素养,同时还要求教师要有较新的教学理念,才能开发出符合新高考背景下的高中生物实验校本课程。因此,校本课程开发可以实现对教师专业发展的提升。
(三)形成相关校本课程教材
校本课程教材是校本课程开发必不可少的成果。高中生物实验校本课程教材的形成,可以为教师在将来的实验教学中提供一定的参考,具有重要的实践意义。
(四)培养学生科学探究的能力
作为生物学科核心素养的主要内容之一的“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。高中生物实验校本课程的开发,可根据学情、学校条件及学生的需求,开展生物实验课程,从而培养学生科学探究的能力。
三、高中生物实验校本课程开发的策略
(一)提升教师的专业素养
高中生物实验校本课程的开发,对教师的专业素养提出了更高的要求。[2]要对高中生物实验校本课程进行开发,教师首先要对校本课程开发的内涵、策略及意义等有一定的理论基础。其次,在校本课程开发前,要对校本课程开发的必要性、方向等方面进行调查研究,要求教师要有一定的调查问卷设计能力、数据分析能力和撰写调查报告的能力,同时还要有建立与校本课程相适应的课程评价机制的能力。最后要有资料整合的能力,将相关素材形成校本教材及配套教学资源。这就要求教师要花大量时间通过文献研究、行动研究等方法来获得理论基础及相关能力,同时还要学会利用多种软件(如问卷调查软件、数据分析软件等)来辅助问卷调查及资料整合。因此,要对高中生物实验校本课程进行开发,教师必须先提升自身多方面的专业素养。
(二)研究新教材,关注生物学科核心素养
近年来,我国高考政策不断变化,各省高考改革方案在持续推进,2022年前将全面实施新课程、新教材。
在对高中生物实验校本课程开发的过程中,教师要对新教材和老教材的变化进行深入研究,关注新高考的动态和方向,使校本课程的开发符合新课程理念。要对新课程标准提出的生物学科核心素养进行学习和分析,通过对生物实验校本课程的开发与实施,借助实验教学构建学生正确的生命观念、培养学生的理性思维和科学探究能力,同时增强学生的社会责任感。
(三)了解学生需求,丰富生物实验教学内容
校本课程开发主要是适应本地区与学生身心发展的需求,创建具有特色性的教学体系,推动教育行业的发展。[3]学生的需求和兴趣是引导学生主动学习的因素。在进行高中生物实验校本课程开发时,要充分考虑学生自身的学习与发展需求[4],以此作为确定校本课程方向的依据之一。 高中学生已有一定的生物学基础,且思维活跃、观察能力强、动手能力强,具有一定的分析能力,对很多现象的内在原因都有探索的兴趣,但往往缺乏具体的理论指导和实验方案设计的指导。校本教材可为学生的很多探究课题提供帮助和指导,可在研究性学习过程中,同时完成校本课程的实践。[5]教师可通过问卷调查、与学生交流等方式了解学生感兴趣但没有机会探究的知识、与所学知识有关的社会热点等,根据现有硬件设施,对探究的可行性进行分析后列入校本课程的备选项。
例如,在实验《探究影响酶活性的条件》中,有部分学生提出为什么不用淀粉酶探究pH对酶活性的影响?通过教材“与社会的联系”可知,葡萄糖可以用盐酸催化淀粉水解的方法来生产的,但生产过程需要在245kPa的高压和140-150℃的高温下进行,并且需要耐酸的设备。那么,可以将“探究盐酸对淀粉水解的影响”列入生物实验校本课程,引导学生对实验进行设计、操作,并得出结论。这样,通过学生自己设计实验并探究,对知识的理解更深刻,同时也丰富了生物实验教学内容。
(四)改编教材,扩充校本课程
以高中生物教材为基础,根据学校硬件设施条件及当地环境条件,对其中某些实验进行材料、试剂、仪器、方法等方面的改变或对内容进行扩充,也是开发校本课程的一种形式。但要科学地去改编或扩充,要考虑实验的可行性,同时要以提高学生生物学科核心素养为前提。
例如,在实验《土壤微生物的分解作用》中,教材中提供的参考案例2《土壤微生物对淀粉的分解作用》,教师可根据学生在高一学过对蛋白质、脂肪、淀粉、还原糖鉴定的情况,对该实验进行改编扩充,如改编为《校园土壤微生物对蛋白质的分解作用》,并引导学生对原有实验设计方案进行自主创新设计:通过对校园土壤进行取样,探究在不同环境(开放环境及密闭环境)下土壤微生物对不同物质(鸡蛋清、牛奶、豆浆)中蛋白质的分解作用。学生实验步骤自主设计案例如下:
(1)土壤浸出液的制备
将取自校园的土壤放入里面垫有后纱布的烧杯中,加水搅拌,然后将浸出液静置一段时间备用。
(2)开放环境下土壤微生物对鸡蛋清、牛奶和豆浆的分解作用
①取6个容量相同的小烧杯,每2个分为1大组,共三大组,编号分别为A、B、C。
②A组2个烧杯再编号为:A1、A2,2个烧杯中加入等量鸡蛋清稀释液,在A1的烧杯中再加入30ml土壤浸出液,A2的烧杯中再加入30ml蒸馏水。
③B组2个烧杯再编号为:B1、B2,2个烧杯中加入等量牛奶,在B1的烧杯中再加入30ml土壤浸出液,B2的烧杯中再加入30ml蒸馏水。
④C组2个烧杯再编号为:C1、C2,2个烧杯中加入等量豆浆,在C1的烧杯中再加入30ml土壤浸出液,C2的烧杯中再加入30ml蒸馏水。
⑤6个小烧杯在室温下放置7天后,分别取各烧杯中的溶液2mL,各放入6支试管中,试管编号要与对应烧杯相同。
⑥在各试管中分别加入质量浓度为0.1g/mL的氢氧化钠溶液1mL,摇匀,再向各试管中滴加4滴质量浓度为0.01g/mL的硫酸铜溶液,摇匀。
⑦观察和比较各组试管中出现的颜色变化,得出结论。
(3)密闭环境下土壤微生物对鸡蛋清、牛奶和豆浆的分解作用
①取6个容量相同的锥形瓶,每2个分为1大组,共三大组,编号分别为D、E、F。
②D组的2个锥形瓶再编号为:D1、D2,2个锥形瓶中加入等量鸡蛋清稀释液,在D1的锥形瓶中再加入30ml土壤浸出液,D2的锥形瓶中再加入30ml蒸馏水。
③E组的2个锥形瓶再编号为:E1、E2,2个锥形瓶中加入等量牛奶,在E1的锥形瓶中再加入30ml土壤浸出液,E2的锥形瓶中再加入30ml蒸馏水。
④F组的2个锥形瓶再编号为:F1、F2,2个锥形瓶中加入等量豆浆,在F1的锥形瓶中再加入30ml土壤浸出液,F2的锥形瓶中再加入30ml蒸馏水。
⑤将6个锥形瓶密封并在室温下放置7天后,分别取各锥形瓶中的溶液2mL,各放入6支试管中,试管编号要与对应锥形瓶相同。
⑥在各试管中分别加入质量浓度为0.1g/mL的氢氧化钠溶液1mL,摇匀,再向各试管中滴加4滴质量浓度为0.01g/mL的硫酸铜溶液,摇匀。
⑦观察和比较各组试管中出现的颜色变化,得出结论。
从以上案例可以看出,根据教材的改编扩充生物实验校本课程,不仅可以激发学生学习兴趣,還可以有效地提高学生实验设计和科学探究的能力。
高中生物实验校本课程的开发可以促进教师的专业素养的提升、培养学生的学科核心素养,因此具有十分重要的意义。在开发的过程中要以学生的需求和提高学生解决问题的能力为前提,根据学校设施和当地环境情况来丰富高中生物实验教学内容,教师更要根据新高考改革更新教育观念,从而有效开发出高中生物实验校本课程。
参考文献
[1]白琼.高中“外来生物入侵与防控”校本课程开发研究[D].江西:江西师范大学,2020.
[2]谢彩娜.高中生物校本课程开发的实践与思考[J].人生十六七,2017,(9):46.
[3]王博文.高中生物校本课程的开发策略[J].试题与研究,2019,(12):79.
[4]李盼.新课标下高中生物校本课程的开发与应用[J].课程教育研究,2019,(1):158-159.
[5]尹永元、王大庆等.校本课程实验的开发与案例分析[J].中学生物学,2016,41(4):63-67.