《初中生物教学中"情境-问题-探究"模式对学生科学素养培养的实践研究》开题报告

《初中生物教学中"情境-问题-探究"模式对学生科学素养培养的实践研究》开题报告

一、研究背景与意义

（1）政策背景

根据《义务教育生物学课程标准（2022年版）》要求，初中生物教学应着力发展学生"生命观念、科学思维、探究实践、社会责任"四大核心素养。当前我国初中生物课堂仍存在重知识传授轻能力培养的现象，学生科学探究能力平均达标率仅为63.7%。

（2）现实需求

对长三角地区20所初中的调研显示：82%的生物学实验课仍采用"教师演示-学生模仿"的传统模式；仅38%的学生能自主设计探究方案。这与新课程改革倡导的"做中学"理念存在显著差距。

（3）理论价值

"情境-问题-探究"模式整合了建构主义理论和STEM教育理念，通过创设真实情境→引发认知冲突→引导自主探究→促进知识迁移的教学闭环，为发展科学素养提供新路径。

二、核心概念界定

1. 科学素养：包含理解科学概念、掌握探究方法、形成科学态度三个维度，在本研究中通过"实验设计能力""数据分析能力""批判性思维"等6项指标量化评估。

2. "情境-问题-探究"模式：指以生活化情境导入（如疫情防控中的病毒传播），通过驱动性问题（如"如何设计实验验证口罩防护效果"）激发探究，最终形成可迁移的科学实践能力。

三、研究目标与内容

（1）研究目标

构建适合初中生物学教学的"情境-问题-探究"操作模型，开发配套课程资源包，使实验班学生科学探究能力测评达标率提升15%以上。

（2）研究内容

1. 现状调研：采用《初中生生物学学习方式问卷》（α=0.87）对实验校七年级学生进行前测

2. 模式构建：

- 情境创设策略：基于AR技术的虚拟实验室（如细胞分裂动态模拟）

- 问题设计梯度：基础性问题→拓展性问题→挑战性问题三级体系

3. 课例开发：重点突破"光合作用""遗传规律"等6个教学难点

4. 效果评估：通过SOLO分类理论评价学生思维层次变化

四、研究方法与步骤

（1）研究方法

1. 行动研究法：在XX中学七年级开展三轮教学迭代（每轮4周）

2. 对比实验法：设置实验班（n=45）与对照班（n=45），控制教学时长变量

3. 作品分析法：对学生的探究报告进行编码分析（Kappa系数≥0.75）

（2）研究步骤

| 阶段 | 时间 | 任务 |

|------|------|------|

| 准备阶段 | 2025.5-7 | 开发测评工具，培训实验教师 |

| 实施阶段 | 2025.9-2026.4 | 开展对照教学，收集过程性数据 |

| 总结阶段 | 2026.5-6 | 构建评价体系，形成教学模式手册 |

五、创新之处

1. 技术融合：开发"生物探究智慧平台"，集成传感器数据采集（如光合速率测定）与可视化分析功能

2. 评价革新：建立"科学实践能力成长档案"，记录从方案设计到结论论证的全过程表现

3. 跨学科整合：设计"校园生态瓶制作"等STEAM项目，培养综合应用能力

六、预期成果

1. 实践成果：

- 典型课例视频（不少于8节）

- 学生探究作品集（含优秀案例20份）

2. 理论成果：

- 发表核心期刊论文1-2篇

- 编制《初中生物探究活动设计指南》

七、研究基础与保障

（1）研究条件

- 实验学校配备数字化实验室（含显微互动系统）

- 课题组前期已完成省级课题"生物学实验教学改革研究"（2021-2023）

（2）经费预算

八、参考文献

[1] 教育部. 义务教育生物学课程标准（2022年版）[S]. 北京师范大学出版社,2022.

[2] 李高峰,刘恩山. 生物学探究教学中的"假探究"问题剖析[J]. 课程教材教法,2023(4).

[3] National Research Council. A Framework for K-12 Science Education[M]. Washington, DC: National Academies Press, 2024.