基于学科核心素养的中学生物教学创新
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2018年，笔者有幸参加广东省“百千万人才培养工程”项目，前往美国学习，在明尼苏达州、伊利诺伊州两地参观了14所学校，观摩了多节科学课，从中得到了一些教学启发。
一、美国科学课特点
1.教学组织形式——合作学习常态化
美国各班的人数较少，一般是20～30人。从幼儿园起，教师们就开始培养学生的小组合作学习能力。课堂上，教师把学生分成四组，一组听教师授课，一组进行阅读，一组利用iPad练习听说，一组在写字，学生们都很专注，偶尔碰到问题互相交流一下，丝毫不受其他同学的干扰。一段时间后各小组轮换学习方式和内容，有条不紊。到了小学、初中、高中，教师更是根据学习内容选择形式多样的合作学习方式，合作学习课内、课外随处可见。
例如，明尼苏达州的杰明中文沉浸式学校一年级的科学课，学生先集中上课，教师让每个学生触摸蜥蜴，观察蜥蜴的眼睛、四肢等，然后分组做练习，教师再走到每个小组，让学生更近距离地触摸及观察，回答学生的问题。又如，Mounds View High School的一节科学课，学生们先集中听教师讲解内容，然后分小组进行实验成果分享，学生自动地分成4个小组到4台电脑前，用课件分享自己的实验设计及结果，教师到各小组内听诊点拨，分享完毕，每个学生填写合作学习评分表，对这次的实验项目合作过程自己及小组成员的付出进行打分和评价，然后交给老师作为过程性评价依据。
2.教学内容设计——科学知识生活化
许多科学概念枯燥难理解，美国的科学教师善于利用生活事例帮助学生建构科学概念。如在明尼唐卡初中的一节科学课上，教师为了帮助学生建构“结构与功能相适应”的观点，安排学生在课室内选择4种不同的物体来观察它们的结构和功能是如何关联
的（表1）。学生们拿着iPad对着矿泉水瓶等物体拍照，观察后在iPad上写下观察结果及思考。
另一节八年级的科学课上，每张实验桌上摆放着不同的矿物质，学生需要根据教师提供的图表中的光泽、条纹、硬度等数据，使用放大镜等工具确定这些矿物质的身份。
3.教学方式方法——结果分析数据化
美国的科学课重视理性思维的培养，注重实证及实验数据分析。如芝加哥的Holy Trinity High School的一节科学课，学生在研究“哪种液体更适合植物根的生长”，学生分别打开标有自来水、可乐、橙汁的三个塑料袋，拿出用湿润纸巾包着的种子，观察长出的根并对其进行测量，把相关的数据填入两个表格并进行分析。
表1结构与功能的关联
物体的名称和照片 这个物体的主要功能是什么？ 你能看到结构的哪些部分？（列举三个部分） 您列出的三个部分的功能分别是什么？ 是否可以在不影响其功能的情况下移除物体的任何部分（如果少了一部分还能用吗）？请解释你的回答
4.教学环境营造——学习环境氛围化
美国教师的课室是固定的，办公室和课室二合为一，因此许多教师都根据学科特点及自己的喜好來布置教室，教室学科特色明显，科学教室更是丰富多彩。走进Mounds View High School的一间科学教室，仿佛置身于生物王国，教室里有花草、有动物，两个大大的生态鱼缸中，鱼儿在畅游，乌龟在歇息;屋顶和墙上挂着许多动物标本，橱柜及墙壁上贴着许多动植物可爱的图片、细胞有丝分裂过程图、爱因斯坦的画像及其成功的秘诀标语，等等。Holy Trinity High School的科学教室里，除了种植花草外，还有活的蜥蜴、蛇等动物。
5.教学媒体手段——科学教育信息化
美国学科教学与信息技术高度融合，数字校园建设全面普及、智能学习体系建设比较完善，教师的讲义、上课视频、作业等都可以在iPad中呈现，学生课堂上没听懂，回家后可翻看视频再次学习。上课时，学生面前摆放的是iPad和教师发下来的讲义，教师和学生进行线上线下的互动学习。明尼唐卡初中的科学教室里，腿部受伤的科学教师坐在学生后面的课桌上，手拿iPad进行授课，轻轻一点，教室前面就投影出内容“当科学家们开始绘制海底地图时，他们发现海底并不是平坦的，为什么？”学生的iPad 中也呈现相关内容，学生思考并在自己的iPad上作答上传，教师可以在自己的iPad上即时看到每个学生的答案。
二、美国科学课给我国中学生物教学的启示
1.创新教学组织形式，开展项目式合作学习，培养学生的创造力和思辨力
每个学生都有自己的特长，项目式合作学习，可以给予每个学生表现机会，也可以让学生取长补短，从而培养学生的合作力、创造力和思辨力。生物教学可以结合所学内容用真实世界的任务和问题，在课堂、课外多开展项目式合作学习活动，通过学生主动探索，针对某一问题的不同方面进行探讨、研究，教师引导学生从提出问题、规划方案、解决问题、评价反思等环节写出规范的研究或调查报告。如学习遗传病相关知识时，教师可以安排学生对本地区的常见遗传病进行调查并探讨其预防措施，学生在调查过程中学会组队，学会根据特长分工合作，学会规划，学会协调和沟通，学会辨析，学会遇到困难时如何想办法解决，等等。
2.创新教学内容设计，重视实践探究，落实学科核心素养
俗话说：实践出真知。但在平时的教学中，由于课时、实验材料等因素的影响，生物教学偏重于理论的学习，对概念的理解更多的是借助多媒体进行讲解，缺少时间和机会让学生实践探究。如高一第一学期学习《生物（必修1）》，往往由于课时紧，许多学校只做1～2个经典实验，其他的都不做。总是纸上谈兵，学生如何能真正地形成生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等生物学科核心素养？苏霍姆林斯基曾说：“人的内心里有一种根深蒂固的需要，总想感到自己是发现者、研究者、探寻者。”如何在有限的课时里让学生更多地去实践去探究？科学源于生活，我们要懂得创新教学内容设计，懂得用教材，对教材内容进行整合，懂得尽量在教学过程中给予学生实践经历机会，让学生通过动手、动脑构建生物学概念，提升应用知识的能力，在实践探究中建立生命观念、养成科学思维、学会科学探究和形成社会责任。比如，学习细胞减数分裂知识时，可以让学生摸索构建模型，在领会掌握遗传信息在有性生殖中的传递规律过程中落实生物学科核心素养。 3.创新教学方式方法，通过开展定量实验，培养学生数据处理能力
实验教学是培养、提升学生生物学科核心素养的重要支撑。《普通高中生物学课程标准（2017年版）》中提到：“在重视定性实验的同时，也应重视定量实验，让学生在量的变化中了解事物的本质。教师应给学生提供机会学习生物学研究中的测量方法，实事求是地记录、整理和分析实验数据，定量表述实验
结果。”但在平时生物实验教学中，学生完成的大部分是定性实验，定量实验偏少。如《普通高中生物课程标准（实验）》中关于《生物（必修1）》有12个活动建议，其中探究影响酶活性的因素、探究酵母菌的呼吸方式、模拟探究细胞表面积与体积的关系3个实验可以设计成定量实验。但大部分教师往往把它们变成定性实验去教学，没给学生记录、整理和分析实验数据的机会，导致学生数据分析处理能力偏弱。
4.创新教学环境营造，充分利用场所创设生物学科氛围，激发学生学习兴趣
设置适宜的学科氛围有利于激发学生的学习兴趣。在国内，因为没有专门的教室，所以生物学科氛围的营造往往只在实验室、标本室等有所体现，但学生一学期进入实验室、标本室的次数非常有限。其实，学生每天出入最多的场所——教室、办公室和走廊也是渗透生物学科元素的绝佳场所。教师可以充分利用这些场所，在有限的地方开辟生物角，放置有关生物相关的书籍，种植花草、养殖昆虫、摆放生态瓶等。种植、摆放的东西最好能经常随学生所学生物知识的变化而有所变化。环境可以刺激感官，可以刺激大脑皮层的发展，学生在这样的环境里也会受到潜移默化的影响。
5.创新教学媒體手段，依托“互联网+教育”，打造智慧教育生物课堂
人类的生活随着网络、人工智能、大数据、物联网等新兴技术的发展而发生了很大的改变，我们的教学观念、教学手段必然也要随之更新。世界教育创新峰会（WISE）与北京师范大学中国教育创新研究院共同发布的《面向未来：21世纪核心素养教育的全球经验》研究报告中提到，最受重视的公民七大素养分别是：沟通与合作、 创造性与问题解决、 信息素养、自我认识与自我调控、批判性思维、学会学习与终身学习、公民责任与社会参与。随着教育信息化2.0的到来，手机、iPad逐渐进入校园，进入课堂，我们更要依托它们构建智慧学习支持环境，积极开展智慧教育生物课堂，形成智能化学习体系，让信息技术和智能技术深度融入生物教学过程。教师可根据学生喜欢游戏，有探险精神的特点，把一些相应的知识设计成闯关探险游戏，每一关都有学生需要自己或合作才能完成的任务，这样通过智能平板实现师生、生生的互动探究，既寓教于乐，激发学生学习兴趣，又可以培养学生的信息素养、合作能力、问题解决能力和学习能力。
教育是无国界的，虽然美国的教育体制与我国不同，但在科学课堂教学方面的一些做法还是值得我们去思考，去借鉴。
参考文献
[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018：2.
本文系广东省中小学新一轮“百千万人才培养工程”项目之“高中课程改革与课堂教学创新——广东省高中名教师赴美研修项目”成果。
（作者单位：广东省湛江市教育局）
责任编辑：胡玉敏
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