基于生物学学科核心素养的单元教学设计及实践研究

摘要：本文旨在探讨基于生物学学科核心素养的单元教学设计及其实践研究，通过以“光合作用与能量转化”为例，深入剖析如何在实际教学中融入核心素养的培养。

关键词：生物学；核心素养；单元教学设计；实践—一以“光合作用与能量转化”为例

引言

在新高考改革的背景下，生物学教育正面临着重构教学目标、更新教学方法、强化学生核心素养的挑战。这一变革的核心在于，教育工作者不再只是传递知识，而是要引导学生发展成为具备科学素养、能够解决实际问题的现代公民。《基于生物学学科核心素养的单元教学设计及实践研究—一以“光合作用与能量转化”为例》旨在探索一种能够有效培养学生的生命观念、科学思维、科学探究和社会责任的新型教学模式。

1生物学学科核心素养概述

1.1科学思维能力培养

科学思维能力是生物学学科核心素养的重要组成部分，它是指学生运用生物学知识和原理，通过分析、推理和判断，解决实际问题的能力。在“光合作用与能量转化”单元中，科学思维的培养应以引导学生理解并应用光合作用的基本规律为核心，鼓励他们从微观到宏观，从现象到本质，逐步提升对复杂生命现象的理性认知。

科学思维的培养首先要求教师精心设计教学活动，使学生在参与过程中能主动思考。例如，教师可以设计实验让学生观察不同条件下光合作用的速率变化，引导他们分析影响光合作用速率的因素，如光照强度、二氧化碳浓度和温度等，鼓励他们用科学语言表达观察结果并进行解释。这种实验探究不仅能提高学生的动手能力，也能让他们在亲身体验中锻炼归纳和推理的思维。

教师应通过案例分析，促使学生运用科学思维解决实际问题。例如，分析热带雨林和沙漠生态系统中，光合作用与能量转化的异同，探讨不同环境下植物如何适应并影响其周围环境。这有助于学生将光合作用的理论知识应用于具体情境，提升他们分析和解决复杂生态问题的能力。

情境模拟活动也是培养科学思维的有效手段。通过模拟不同生物体在不同光照条件下的能量收支，学生可以理解光合作用在生物体能源平衡中的关键作用。这种模拟可以借助现代教育技术，如计算机模拟软件或在线互动平台，让学生在模拟环境中观察和探究，从而增强他们对科学原理的实际应用能力。

1.2实验与观察能力培养

实验与观察能力是生物学学科核心素养的另一关键要素，它是指学生通过firsthand的实验操作和细致的观察，进行数据收集、分析和解释的能力，以加深对生物学原理的理解。在“光合作用与能量转化”单元中，实验与观察能力的培养旨在让学生亲历科学探究过程，从实践中学习和验证生物学知识，同时培养他们严谨的科学态度和扎实的实验技能。

有效的实验设计是培养实验与观察能力的关键。例如，可以让学生在不同光照强度下，通过测量植物氧气释放量来探究光合作用速率的变化，让学生亲手操作，观察并记录数据，体验科学实验的严谨性和逻辑性。这一过程不仅可以帮助学生理解光合作用的光依赖性，还能训练他们使用实验工具，解读数据以及控制实验变量的能力。

观察是实验的基础，也是科学探究的重要手段。教师可以引导学生观察不同植物叶片的结构，通过显微镜观察叶绿体的形态和分布，理解叶绿体在光合作用中的作用。同时，通过观察不同季节植物的生长变化，学生可以直观地感知光合作用在生态系统中的能量流动。观察活动需注重引导学生从现象中提炼信息，培养他们细致入微的观察能力和现象与原理的关联思维。

2基于生物学学科核心素养的单元教学设计及实践研究—一以“光合作用与能量转化”为例

2.1教学设计理念

教学设计理念是将生物学学科核心素养融入“光合作用与能量转化”单元教学的蓝图，旨在通过创新的教学策略激发学生的学习兴趣，促进他们全面发展。首先，教学应以学生为中心，尊重每个学生的独特性，鼓励他们主动探索、提问和解决问题，从而培养他们的生命观念。通过引导学生观察生活中的光合作用实例，如绿色植物的生长，让他们认识到生命与能量转化的紧密联系，以及生物与环境的互动关系，从而形成对生命现象的深入理解。

教学设计应注重科学思维的培养，通过设计严谨的实验、丰富的案例分析和生动的情境模拟，让学生亲历科学探究的过程。例如，设计实验让学生观察不同光照强度对光合作用速率的影响，引导他们运用科学方法收集、分析数据，培养他们归纳推理和批判性思考的能力。同时，通过讨论人类活动对光合作用的潜在影响，如温室效应，教育他们运用科学知识解决现实生活中的问题，提高他们的社会责任感。

2.2课堂实施与教学效果评价

在“光合作用与能量转化”单元教学设计的实施过程中，我们遵循了以学生为中心的教学理念，通过一系列精心策划的活动，如实验探究、案例分析、情境模拟以及合作学习，让学生在亲身体验中理解和应用生物学知识。课堂上，教师的角色转变为引导者和协助者，鼓励学生积极主动地参与学习，激发他们的好奇心和探索欲望。

实验探究是培养学生科学思维和实验能力的关键环节。我们设计了多个实验，如测量不同光照强度下植物的氧气释放量，观察不同植物叶片结构和叶绿体分布，以及模拟生态系统中的光合作用与能量转化。通过这些实验，学生不仅加深对光合作用原理的理解，还学会了使用科学方法收集数据、分析结果，培养了他们的实验技能和严谨的科学态度。

案例分析则让学生将所学知识与实际生活相结合。例如，分析热带雨林和沙漠生态系统中光合作用的差异，以及讨论人类活动对光合作用和能量转化的影响，如森林砍伐和全球气候变化。这些讨论引导学生运用科学思维解决问题，培养他们的批判性思考和环境保护意识。

情境模拟活动通过多媒体和网络资源，如计算机模拟软件，让学生在虚拟环境中观察并模拟光合作用的过程。这种动态的学习体验有助于提升学生的空间想象和动态理解能力，同时也增加了学习的趣味性，提高了学生的学习参与度。

2.3教学反思与改进

教学反思是教学设计过程中不可或缺的一部分，它帮助我们理解学生的学习过程，发现教学中的优点和不足，为未来的教学实践提供改进的依据。在“光合作用与能量转化”单元的教学实施过程中，我们积累了宝贵的经验，同时也发现了需要进一步优化的环节。

虽然实验探究在激发学生兴趣、提高科学思维能力方面表现出色，但并非所有学生都能在实验过程中独立操作和解读数据，一些学生在面对复杂的实验步骤时显得困惑。为解决这一问题，我们计划在未来的教学设计中，提前引入更多关于实验操作和数据分析的基础训练，细化实验步骤，提供清晰的指导，确保每个学生都能顺利进行实验，并从中获取科学知识。

在案例分析和情境模拟中，我们发现学生在讨论和解决问题时，往往聚焦于表面现象，缺乏对问题本质的深入探究。为培养他们批判性思考，我们将调整案例选择，确保它们能够引发深层的分析，同时增加引导性问题，帮助学生从多个角度思考问题，培养他们的逻辑推理能力。

在合作学习和项目式学习中，尽管大部分学生能够积极投入，但有少数学生在团队合作中表现出依赖性，缺乏主动性和领导能力。为鼓励每个学生的主动参与，我们计划引入角色轮换机制，让每个人都有机会承担不同的角色，如实验负责人、数据分析师、报告撰写者等，以提升他们的团队协作和领导能力。

结语

在“光合作用与能量转化”单元的教学设计中，我们一直致力于将生物学学科核心素养融入教学的每一个环节，让学生在实践中学习，在探索中成长。然而，教学的道路永无止境，我们仍需不断地反思和改进，以更好地满足学生的学习需求，促进他们的全面发展。

参考文献

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[2]张锋.探索学科综合评价多维路径，促进学生核心素养发展——基于学生立场的生物学科多维度教学评价的探索[J].《福建教育》，2024年第7期15-17，共3页