實驗教學中如何發展學生的核心素養

盧習剛

摘要：本文以高中生物實驗——“綠葉中色素的提取和分離”為例，采用基于高中生物實驗拓展式教學模式，從科學實驗、探究活動等方面進行實踐和探索，培養和發展學生的創新能力、批判性思維、信息處理及語言表達能力，提高學生的核心素養，提升生物課程的教學質量。

關鍵詞：高中生物；核心素養；實驗教學；教學模式

“核心素養”教育理念已成為社會關注的熱點，所謂“核心素養”，是指適應個人終身發展和社會發展所需要的“必備”品格與“關鍵”能力，是所有學生應具有的最關鍵、最必要的共同素養[1]。生物學是一門自然科學，是一門理論與實驗相輔相成才得以切實提高學生科研探究精神、創新意識、科學客觀精神等的科學，生物學核心素養包括四個要素組成，即：生命觀念、理性思維、科學探究、社會責任。這四個要素是一個統一的整體，生命觀念是生物學核心素養的基礎和支柱，其形成過程中離不開理性思維和科學探究，理性思維和科學探究互為倚重；理性思維是科學探究的重要內涵，科學探究是理性思維的實證過程，在形成生命觀念、進行理性思維和科學探究的過程中，最終形成一定的社會責任意識和義務。在一線教學中，如何使生物學核心素養在實驗教學實踐中更好地貫徹落實呢？筆者主要從科學實驗、探究活動等方面進行探索和實踐，培養和發展學生的創新能力、批判性思維、信息處理及語言表達能力，提高學生的核心素養，提升生物課程的教學質量。

一、積極改進實驗，培養學生的創新能力

大量教學實踐表明，學生積極參與科學實驗改進是培養其創新能力的最佳途徑。在實驗教學中，教師要通過創設條件，引導學生主動對教材中一些不夠完美的實驗進行改進，及時解決實驗中存在的問題，鼓勵學生創新實驗設計，不斷發展他們的創新能力。

例如：在探究綠葉中色素的分離實驗時，用干燥好的定性濾紙制作濾紙條，按教材要求開展實驗。但根據實際操作結果分析發現，分離的色素帶要么沒有、要么就是色素帶不夠清晰或者只能得到部分色素帶。于是筆者引導學生進行結果分析：是我們實驗操作不規范、所用試劑有問題嗎？還是定性濾紙做層析“載體”不合適？如果是用于層析的濾紙有問題，我們怎么辦？有同學說：“家里停電的時候，我們家用煤油燈，棉線燈芯一頭沒入煤油中可以將煤油引流到另一端點燃就可以。那我們也可以用這種方式將層析液引流到濾紙啊！”也有同學說：“試試粉筆吧！”……于是我們對實驗方案進行了創新，額外增加了2個方案。

方案一：將干燥好的定性濾紙保持圓形而不進行裁剪。在其中心位置打一小圓孔，用棉線做“燈芯”用以引流層析液，將色素樣品點樣在燈芯位置，然后按教材實驗要求操作對色素進行分離。

方案二：用新出廠的粉筆直接代替定性濾紙用作層析 “載體”， 然后按教材實驗要求操作對色素進行分離。

按這兩種方案操作的實驗結果取得了意想不到的效果。結合實驗過程中可能存在的問題進行分析，引導學生大膽的進行實驗改進，不僅開闊了學生的視野，而且使實驗本身更有了趣味性。利用生活經驗和發散性思維活動，充分調動學生運用所學所悟，自主解決問題，不斷發展學生的創造性思維。

二、鼓勵學生質疑，發展學生的批判性思維

批判性思維是指對于某種事物、現象和主張發現問題所在，同時根據自身的思維邏輯作出主動的思考[2]。批判性思維使學生學會理性、客觀地對待他人的看法和觀點，既勇于堅持自己的正確觀點，并對他人的錯誤觀點提出質疑，又勇于放棄自己的錯誤觀點，接受更合理的科學觀點和解釋。例如：在學習色素的提取實驗時，有同學對加入少許SiO2和CaCO3的作用提出了質疑。認為不加少許SiO2和CaCO3并不會影響實驗的效果。于是筆者引導學生開展分組實驗，讓提出質疑的同學按照自己的想法進行實驗，然后將其實驗結果與按教材要求操作的同學的實驗結果進行比較。分析實驗現象，結果顯示未按實驗要求加入少許SiO2和CaCO3的那組同學分離出來的色素非常少，并且很快顏色褐變，與按教材要求操作的實驗結果比較相差甚遠。筆者認為：教師有必要也必須要積極引導學生通過合理的反思、理性的質疑和辯證的揚棄等方法來培養批判性思維能力。

三、體現自主學習，培養學生的信息素養

新課程要求我們，正視學生所處的信息環境現狀，把“信息素養”作為繼“讀、寫、算”之后的第四種素養。在實驗教學中教師應加強與信息環境現狀的聯系，促進學生自主學習，提升學生的信息素養。例如：2011.廣東卷29題中，小李同學擬研發綠色食用色素，（1）小題問：提取食用葉綠素的X應該為 ，原因是 。答案是：X應該為對人無害的有機溶劑（或食用酒精）。原因是：葉綠素易溶于有機溶劑時應該考慮溶劑對人體的影響。顯然如若按照刻板的理解，會將答案寫成X應為無水乙醇或丙酮，原因是葉綠素易溶于無水乙醇或丙酮等有機溶劑，而忽略了“食用”二字需考慮的食品安全問題。此題既扣合教材考點又聯系生活實際，要求學生能理論聯系實際處理信息，解決實際問題。又如： 某同學在探討層析液作用時，提出“上網時查詢到紙層析法是一種分配層析，存在分配系數。分配系數大的色素分子，隨層析液向上移動得快，而分配系數小的色素分子，隨層析液向上移動得慢。這與老師所講的不同色素分子在層析液中的溶解度不同而達到色素分離的目的有差別，為什么？”針對這類問題，當無法用現有高中知識進行很好解釋說明時，筆者鼓勵學生組成興趣小組利用課余時間借助于網絡媒體查閱相關資料，通過自主學習、交流合作、教師指導相結合的方式，挖掘學生獲取信息并處理信息的能力，促進學生自主學習、培養學生的信息素養。

四、開展合作與交流，提高學生的語言表達能力

現代心理學認為，語言的準確性體現著思維的周密性，語言的層次連貫性體現著思維的邏輯性，語言的多樣性體現著思維的豐富性。教學實踐發現，在合作與交流中，學生往往會出現心里明白，但又無法用科學、規范、精準、嚴謹的語言表述的窘境。例如：在實驗結果的分析過程中，筆者讓學生討論不能在濾紙條上成功分離出4條色素帶的原因。先以各實驗小組同學為單位，組內交流討論總結原因，再由各小組推薦發言人進行陳述。各發言人中部分表現不佳，情況大致如下：

1.所選材料顏色不夠綠且偏黃，葉片放置時間太久色素含量不多（事實上，實驗室提供的是新鮮嫩綠的菠菜葉）；

2.色素提取實驗過程中研磨時間太少或者研磨不充分；

3.未加入SiO2粉末，色素被液泡里的酸性物質破壞（學生還弄不清楚SiO2和CaCO3的作用）……從學生表現分析，基本上能較規范完成實驗操作，但語言表達方面表現欠佳。筆者認為教師有意圖的創設合作交流情景實施教學，讓學生敢于開口說話、表達，在教師科學引導下是有助于學生提高表達能力的。

核心素養培養具有時代特征，與社會發展及其變革有著密切聯系，體現了社會發展對人素質的根本需求。教師只有不斷提升自身素養水平，才能具備較強培養學生核心素養的能力，幫助學生開發可促進其終身發展的能力。

參考文獻：

[1]馬福貴.基于學習進階理念促進學生科學核心素養的發展[J].北京教育，2015（7）：35-36.

[2]肖薇薇.批判性思維缺失的教育反思與培養策略[J].中國教育學刊，2015（1）.