“大实验”教学提升学生科学素养

在东营市教育科学研究院和东营市科技馆联合举办的暑期科普活动中，学生动手进行实验操作。岳庆玲 摄

东营市东营区文华学校学生在教师带领下在黄河口湿地认识生物多样性。郭天天 摄

　　生物学是一门以实验为基础的自然科学学科，做好实验教学是落实立德树人根本任务、培养学生核心素养的重要路径。《教育部关于加强和改进中小学实验教学的意见》提出，“实验教学是国家课程方案和课程标准规定的重要教学内容，是培养创新人才的重要途径”，“注重实效，强化学生实践操作、情境体验、探索求知、亲身感悟和创新创造”。近年来，山东省东营市初中学校在东营市教科院指导下，在开齐开全学科常规实验课基础上，积极开展具有高价值、大场域、全时段、多类型、亲经历、广参与等特征的“大实验”，以“大实验”为抓手，以“探·创·普”的实施路径，让学生在“大实验”中成长。

　　1 像科学家一样探索

　　“大实验”教学让学生以思考怀疑为出发点，以实证资料为判断尺度，体验、预见、构想生物发展变化的规律和趋势，从而发展批判性思维能力，学会像科学家一样探索。

　　生活经验助抽象知识形象化。《义务教育生物学课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）指出，要更加关注学生已有生活经验，鼓励学生通过观察、思考并结合已有知识经验提出可能性解释。在生物学学习中，有些内容抽象艰涩，借助生活经验可以使抽象知识形象化，让学生的学习变得生动形象、简单深刻。

　　例如，在学习“植物细胞吸水和失水的原理”时，学生联系糖拌西红柿盘子里出水、萎蔫的青菜喷洒清水可恢复硬挺的生活经验，将新鲜萝卜从中间横切为二，在两块萝卜中央各挖出一个大小相同的“坑”，分别放等量清水和盐水。一段时间后，观察两“坑”内液面情况，并触摸两个“坑”边缘的软硬程度。之后，再将两个“坑”中的液体倒入量筒进行定量测量，由此得出结论：细胞吸水和失水取决于细胞液和外界溶液的浓度差。学生还结合生产生活实际，对盐碱地不适合种庄稼、烧苗现象进行了解释，并提出合理施肥的改进措施。

　　学科嫁接促微观原理具象化。学科知识不是孤立存在的，在教学中注入一点“综合味”，往往会让知识成为激活思维的催化剂。在教学中，我们鼓励学生进行学科“嫁接”，在学科知识融合中，使微观原理具象化。

　　例如，细胞膜具有“控制物质进出”的功能，这一知识点微观而抽象。学生查阅资料后，结合化学知识进行卵壳膜演示实验：将分别盛有淀粉溶液和食盐溶液的卵壳膜放入盛有蒸馏水的烧杯中，一段时间后取两个烧杯中的液体置于试管中，分别滴加碘液和硝酸银溶液，观察试管内溶液的变化，从而得出结论。“量身定做”的细胞膜模拟实验，不仅巧妙地突破了难点，还促进了化学知识的跨学科渗透与应用。

　　2 像工程师一样创造

　　学生在“大实验”中，必然会遇到诸多困难，这就需要另辟蹊径，将解决问题的想法或创意付诸实践，像工程师一样去创造。

　　服务教学，化解学习疑难。遇到难题，我们鼓励学生寻求“支架”，在教师的指导下，通过自制教具等丰富课程资源，降低学习难度，让生物学学习有趣、有思、有效。例如，在“探究生男生女的概率是否均等”的模拟实验中，在教师指导下，学生创新思维，利用信息技术，对灯带、灯泡及屏幕按照所需要求进行编程，设计“基于Arduino编程探究生男生女概率是否均等的演示模型”，既能直观演示卵细胞和精子受精的部位，又能实时统计生男生女的比例，快速便捷的操作可以在短时间内获得大样本的数据，使得实验结论更趋科学。

　　服务生活，增加家庭乐趣。家庭生活的每个角落都潜藏着有待解决的小难题。我们鼓励学生利用学科知识，探索科学与生活的美好联结，用奇思妙想点亮生活，用创意发明解锁更绿色、智能、舒适的家居新体验，让家庭生活弥漫科学味，溢满情趣。

　　例如，能否设计制作一套家用装置，不仅可以吃到新鲜、放心的蔬菜，又能扮靓居家环境，还能学习相关劳动技能呢？在教师指导下，学生融合初中生物学、化学、物理等学科知识，把水产养殖与水耕栽培巧妙结合起来，设计制作出家庭小型太阳能鱼菜共生系统，在较少外来干预的情况下自行稳定运转，实现养鱼不换水而无水质忧患、种菜不施肥而正常生长的生态共生效应。

　　服务社会，解决社区难题。社区是我们共同生活的家园，每名学生都是社区小主人。我们鼓励学生为社区发展建言献策，自觉承担起关心社区、爱护社区、服务社区、建设社区的义务和责任。

　　例如，针对部分小区内部道路传统广角镜在夜间或恶劣天气下因光线不足导致行人及车辆安全隐患的问题，学生受生物学课程中仿生学知识（蝙蝠超声波定位原理和夜视动物的红外感应原理）启发，设计出基于仿生学原理的智能广角镜系统，利用超声波传感器、人体红外传感器与LED灯带，实现了对行人或车辆的动态感知与主动警示功能，并采用太阳能供电系统保障环保节能，显著提升了拐角处的安全系数，为交通设施智能化改造提供了低成本、高可行性的解决方案。

　　3 成为科学知识普及者

　　“大实验”突破传统学科教学的时空限制，倡导学生走出实验室，把生物学实验向自然、社会延伸。这种双向实践既拓展了学生自身科学认知的深度，也为营造崇尚科学的社会氛围注入活力。

　　倡导健康理念。新课标明确指出“健康意识是指在掌握人体生理和卫生保健知识的基础上，关注身体内外各种因素对健康的影响，形成健康生活的态度和行为习惯”。学生不仅是自身健康管理第一人，更要做健康理念倡导者。

　　例如，很多人不知道泡菜的安全食用时间，更不明白泡菜腌制过程中产生的亚硝酸盐对人体的危害。在“舌尖上的安全——自制泡菜”实践活动中，学生通过设计安全食用泡菜宣传海报，利用亚硝酸盐快速检测试剂盒，现场为居民检测不同腌制时间的泡菜中亚硝酸盐含量，提醒居民安全食用泡菜。在社区与校园的双向互动中，打造“家门口”的科学教育阵地。

　　传播科学知识。充分利用社区周边科技馆、博物馆、青少年宫等科普教育场所，为学生提供实地探索和互动体验的机会。学生可以利用这些资源，变“集体游览式”为“具身体验式”，向公众普及科学知识。

　　例如，通过东营市科技馆这一平台，学生结合所学知识，化身场馆科普志愿讲解员，进行生物遗传等方面的专题科普宣讲，向观众普及科学原理，传播科学的生育观念，树立悦纳自我的生活态度。

　　弘扬科学家精神。科学家精神是科技工作者在长期科学实践中积累的宝贵精神财富。东营这座城市，成长出了李华军、李文华等多位科学家。

　　例如，学生采访了“全国劳动模范”、东营市一邦农业科技开发有限公司董事长周红。她带领团队扎根黄河三角洲盐碱荒滩，选育耐盐碱品种，历时10余年筛选出10余个耐盐碱、高产优质水稻品种，占当地主推品种的70%以上。团队同步开展小麦、大豆、油菜等耐盐作物研究，引进2000余份种质资源，建成黄河三角洲首个全梯度盐碱地试验示范基地，破解了“不毛之地”种植难题，铸就农业科技传奇。学生通过开展科学家精神宣讲活动，不仅激发了热爱家乡、崇尚科学的情感，更在当地社区种下了一颗科学的种子，让科学家精神传播开来。

　　初中生物学“大实验”教学育人探索中，“探索”提高了学生的观察能力、动手操作能力和探究实践能力，让学生通过基于经验的主动建构获得知识和技能。“创造”发展了学生的思辨创新与迁移运用等高阶思维能力，让学生在学以致用中进行创新转化与创造实践。“科普”让学生体悟知识的实践意义，进而内化科学精神、涵育社会责任，实现全面发展、健康成长。

　　（作者杨守菊单位系山东省东营市教育科学研究院；梁海燕单位系山东省东营市育才学校）

《中国教育报》2025年08月11日 第03版