[ 摘   要 ] 本文旨在探究高中生物学以项目式实验驱动学生核心素养的养成。首先，文章从知识学习与实验操作缺少交汇、实验中学生认知参与有待延伸、知识内化方式有待拓展等方面分析现有教学中的结构性不足。其次，文章从知识理解与实验探究的双向贯通、生命观念的自主建构、科学思维与探究能力的协同发展等维度，论证项目式实验驱动知识内化的优势。最后，文章构建以知识整合为锚点规划项目框架、以生命观念导向认知进阶、以科学思维与探究贯穿内化过程、以多轮反馈促成知识贯通与迁移的实践路径，以期为教学实践提供参考。

       [ 关键词 ] 核心素养  高中生物学  项目式实验  知识内化

       《普通高中生物学课程标准（2017 年版及 2020 年修订）》提出生物学课程的教学目标是培养学生生物学学科核心素养，倡导组织以探究为特点的主动学习。实验教学是学生实施探究性学习的重要途径。项目式学习是指学生围绕选定主题并在一定时间内进行的一系列观察、分析和研究，以解决多个相互关联问题的主题活动，属于探究性学习的一种模式，契合课程标准的理念。因此笔者提出了将项目式学习与生物学实验相结合的教学新路径，以驱动学生更有效地内化知识，更系统地发展核心素养。

       一、高中生物学教学知识与实验教学问题分析

       （一）知识学习与实验操作在教学进程中缺少交汇

       高中生物学课堂中，知识讲授与实验教学大多遵循各自的教学节奏。知识教学围绕概念、原理、模型展开，以教材文本与课堂讲解为载体，学生的学习活动以听讲、笔记、练习为主；实验教学则安排在特定课时，学生依照实验手册完成规定的操作步骤，记录数据并撰写报告。这种并行格局带来一个值得关注的现象：学生在课堂上习得的概念，较少有机会在实验情境中被调用和检验；而实验过程中产生的观察与数据，也较少被引回课堂成为理解概念的素材。知识与实验之间缺乏双向的意义流通，二者对学生学科理解的促进作用各自发挥，却未能形成合力。

       （二）实验教学中学生的认知参与有待延伸

       现行高中生物学实验教学在操作规范性方面已有良好的基础，学生能够正确使用显微镜、配制溶液、完成基本的观察与检测。但从认知参与的角度审视，多数实验活动中学生投入较多精力的环节集中在器材操作与数据记录，而对实验设计背后的逻辑—为何选择这一自变量、为何设置这样的对照、预期结果与学科原理之间存在怎样的推理链条—关注相对有限。实验的价值不仅在于通过验证训练动手能力，更在于让学生经历“提出问题—设计方案—获取证据—形成解释”的科学思维与探究过程，而后者在当前教学中尚未得到充分释放。

       （三）知识学习中学生的内化方式有待拓展

       高中生物学涉及的概念体系庞大，从分子与细胞到遗传与进化，再到稳态与环境，每一模块都包含密集的知识要点。在考试评价的现实需求下，学生形成了以识记为主、刷题为辅的学习习惯。这对知识再认与基本运用具有一定成效，但其局限性在更高层次的学习任务中逐渐显露：面对需要跨章节调用多个概念进行综合分析的情境，或者面对真实生物学问题需要运用已学原理做出解释与判断时，学生常常感到吃力。概念背后的内涵、知识之间的内在关联，需要在更丰富的学习活动中加以体认与内化，这是现有教学可以进一步优化的方向。

       二、指向核心素养的高中生物学项目式实验教学的优势

       （一）项目式实验推动知识理解与实验探究双向贯通
      项目式实验可促进学生知识学习与应用的交汇：学生围绕生物学问题进行探究，理解相关概念原理是设计实验方案的前提，实验数据与现象是检验和深化理解的证据，知识学习与实验操作在同一任务中相互印证、促进。生物学以观察和实验为基础，其知识源于实验探究的积累提炼，项目式实验的任务框架让学生学习回归学科知识生成路径。
      （二）项目式实验强化学生的生命观念与学科理解力
      生物学是研究生命现象和活动规律的科学，高中生物学知识学习重在构建生命观念，如结构与功能观等，这些是学生基于生物学知识形成的高阶认识。项目式实验为生命观念建构提供情境，学生在项目推进中，在实验现象与学科观念间往返思考，如用功能差异解释结构差异、在代谢全貌中定位物质变化，这促使学生整合知识点形成生命观念。与课堂讲授相比，项目式实验中生命观念是学生解决问题时主动抽象提炼的成果，更具稳定性与迁移力。

      （三）项目式实验促进科学思维与探究能力的协同发展

      生物学研究对象是高度复杂的生命系统，变量多、影响因素交织，实验结果常受生物个体差异干扰。项目式实验让学生置身真实学科复杂性中，一个完整项目周期要求学生经历从问题界定到结论表达的科学探究完整闭环，各环节需调用归纳与概括等科学思维方法。探究与思维能力在项目推进中协同发展，学生不仅学习做实验，更学习像生物学家一样思考，在将学科知识、方法等内化的过程中，系统发展学科素养。

      三、指向核心素养的高中生物学项目式实验教学的路径与实施

      （ 一 ）指向核心素养的高中生物学项目式实验教学的路径

      1. 以知识整合为锚点规划项目框架

      项目式实验区别于常规实验在于它所承载的知识容量与知识之间的关联密度。教师在项目规划阶段，围绕一个具有探究价值的生物学问题，筛选能够牵动多个知识模块的生物学主题，明确项目推进过程中学生需要调用、关联与整合的概念群与知识内容。学生的学习不是在单个知识点上反复停留，而是沿着问题推进的方向不断拓展知识版图，知识之间的关联在项目进程中逐步强化。

      2. 以生命观念为导向设计实验探究中的认知进阶

      知识内化并非仅在学生脑海存储与理解，关键是能否融会贯通。对高中生物学来说，体现为能否构建生命观念并用以分析、解释生物学现象。开展项目式实验时，教师要将生命观念建构嵌入实验探究各环节，为学生组织和整合知识搭建思维支架。此过程中，生命观念与知识内化双向促进：学生依托已有知识初步建构观念，又借观念组织贯通新知识。以观念为导向的实验设计，让学生在实践论证与理解原理间往返，而非机械套用知识浅解操作。

      3. 以科学思维与探究贯穿项目各环节的知识内化过程
      项目式实验各环节应融入科学思维方法与探究能力。问题界定依托比较与分类，实验设计依托演绎推理与变量分析，数据处理依托归纳概括与模型建构，结论形成依托批判性思维审视证据与推理。这些思维方法是学生将实验感性材料转化为结构化学科理解的认知工具。同时，项目式实验以小组合作为组织形式，学生在方案论证、数据共享、结论辩论等环节历经观点交锋、协商共识与创新，个体知识理解在团队质疑与补充中校准拓展。科学思维提供知识加工深度，团队探究提供广度，二者在项目推进中协同作用，支撑知识内化从个人识记走向可交流、可检验、可迁移的学科思维与探究能力。

      4. 以项目周期中的多轮反馈促成知识体系的贯通与迁移

      项目式实验为知识内化提供更充足的时间和空间。教师在项目各阶段设置反馈节点，如通过方案互评暴露理解盲区，利用阶段数据与预期偏差触发认知调整，项目结束时系统回顾，将分散的认识整合成结构化知识体系。项目结束后，教师设新问题情境，引导学生将项目知识与思维方法迁移至新学科问题，检验知识内化程度。项目式实验驱动学生知识内化的目标是让学生在陌生情境灵活运用生命观念与科学思维开展探究。

      （二）指向核心素养的高中生物学项目式实验教学实践

      1. 构建知识整合框架，设置项目式实验主题与目标

      果酒制作是课程标准中“生物技术与工程”模块所推荐的实践内容。从学科知识维度看，果酒发酵的原理涉及细胞呼吸的方式与过程、酶的催化特性，同时牵动种群数量变化的探究，以及发酵工程与微生物培养技术的相关内容。从素养发展维度看，学生在项目推进中调用物质与能量观理解发酵的代谢本质，借助稳态与平衡观分析发酵体系中微生物与环境的相互作用，运用结构与功能观认识酵母菌的细胞结构与其代谢方式之间的对应关系。项目式实验将这些原本分散在不同学期的知识编织在一条连贯的探究主线中，让学生在解决真实问题的过程中实现对学科知识的综合调用与深度内化。

      教师以“如何酿造一瓶品质可控的果酒”为项目驱动问题，学生围绕问题梳理项目所牵动的知识网络：酵母菌的细胞结构与代谢类型提供了理解发酵原理的基础，细胞呼吸的有氧与无氧两条途径解释了酵母菌增殖与产醇的生理机制，酶的特性决定了发酵过程中温度、pH 等条件的选择依据，种群数量变化模型则为监测发酵进程提供了定量分析的工具。在此基础上，学生以小组为单位梳理已有知识储备，明确已知与未知的边界，形成各组的项目探究计划与酿酒方案初稿。由此，学生对项目的学科内涵形成整体认知，知识之间的关联以问题为纽带初步显现。

      2. 设计实验方案，在方案论证中深化对发酵原理的理解

      各小组设计实验方案，运用物质与能量观来判断糖浓度与酒精产量之间的关系，依据酶促反应的温度特性确定适宜的发酵温度区间，从酵母菌有氧呼吸增殖与无氧呼吸产醇的代谢逻辑出发设计分阶段通气方案。各小组完成方案初稿后进行组间互评：对照组的设置是否合理、变量控制是否遗漏了影响因素、预期结果与已知原理是否一致。团队之间的质疑与辩论驱使学生审视自身对发酵原理的理解，暴露出的认知偏差（如混淆有氧呼吸与无氧呼吸的条件切换机制）在讨论中得到修正。

      3. 实施实验操作与阶段性数据采集，在证据积累中检验与深化知识理解

      学生按照修改后的方案进行果酒制作实验操作。制作环节涵盖原料处理、灭菌操作、酵母菌接种、发酵条件控制等步骤。发酵启动后，学生定期取样、记录发酵液的气味与色泽变化，同时利用培养基进行微生物分离培养，借助血球计数板对酵母菌进行显微计数。阶段性数据的积累为知识理解提供了持续的检验机会：酵母菌种群数量的实际变化曲线是否与教材中“S”形增长模型吻合？出现偏差时，是实验操作的问题还是对模型适用条件的理解有误？发酵液中检测到的非预期微生物种类，又如何用种间竞争的生态学知识加以解释？每一次数据与预期的比对，都促使学生在证据与已有认知之间建立更精确的对应关系，知识理解在反复校准中趋于准确和稳固。

      4. 整合实验数据，在成果分析中建构生命观念与学科理解

      实验数据采集完成后，各小组整理酵母菌种群数量变化曲线、微生物类群鉴定结果、不同实验条件下的果酒品质评价数据，以小组报告的形式呈现实验成果。学生从中提炼出具有普遍解释力的学科认识。酵母菌在发酵前期快速增殖、后期数量下降的现象，需要用物质与能量观加以解释；不同糖浓度处理组之间的产醇差异，需要联系酶促反应的底物浓度效应加以分析；杂菌污染对果酒品质的影响，可以从微生物之间的种间关系角度进行讨论。在这一过程中，结构与功能观、物质与能量观、稳态与平衡观不再是教材中抽象的学科术语，而是学生亲身验证、用于组织和解释实验证据的思维框架。教师引导各组进行成果交流与相互评议，在集体碰撞中强化生命观念、拓展对知识的理解。

      5. 项目总结与知识迁移，在新情境中检验知识内化水平

      项目收束阶段，学生对整个探究历程进行系统回顾，反思各环节中知识理解发生了怎样的变化—哪些原本模糊的概念在实验证据的支撑下变得清晰，哪些原本自信的判断在数据面前被修正。在此基础上，教师设置迁移性问题情境：如果将发酵对象从果酒更换为酸奶，乳酸菌与酵母菌在代谢方式上的差异将如何影响发酵条件的设定？如果要在工业规模上提高果酒产量，需要从哪些生物学原理出发优化发酵工程方案？学生结合在项目中建构的知识理解与思维方法和探究能力创造性地回应这些问题，在检验知识内化水平的同时引入新的内化元素。

      综上，项目式实验将知识学习、实验探究与素养发展统整在项目进程中，为高中生物学知识内化开辟高效路径。知识整合规划项目框架，生命观念导向认知进阶，科学思维与团队探究贯穿各环节的知识加工，多轮反馈保障理解的持续校准与迁移运用—四者协同作用，将知识内化从静态储存转变为在真实问题情境中的动态建构，帮助学生系统提升知识学习、思维发展、能力拓展的效能。

参考文献：

[1] 陈妍 . 基于项目式学习的高中生物学实验教学研究 [D]. 扬州：扬州大学 , 2024.

[2] 张怡心 , 刘静 . 新课标背景下高中生物学实验教学评价的挑战与策略 [J]. 科学咨询 , 2024, (22): 240-243.

[3] 王晶 . 以高中生物学实验教学培养学生的科学思维 [J]. 华夏教师 , 2025(10): 31-32.