核心素養視野下的生物實驗教學模式實踐探索

摘 要：中學生物學課程應聚焦學科核心素養，目的是強化學科育人功能。而學科核心素養的提煉，必須基于對學科本質的深入理解。科學探究是生物學科核心素養的重要組成，能夠發現現實世界中的生物學問題，針對特定的生物學現象，進行觀察、提問、實驗設計、方案實施以及結果的交流與討論。筆者以提升生物學科核心素養為目的構建了生物實驗教學模式。

關鍵詞：核心素養；生物實驗；教學模式

一、核心素養的含義

所謂“核心素養”，是學生適應信息時代和知識社會的需要，解決復雜問題和適應不可預測情境的能力和道德，它由跨學科核心素養和學科核心素養所構成。中國學生發展核心素養，以科學性、時代性和民族性為基本原則，以培養“全面發展的人”為核心，分為文化基礎、自主發展、社會參與三個方面。綜合表現為人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創新六大素養（圖1）。

核心素養就是通過學科素養的培養而形成的，學科素養是具有學科特色的核心素養，科學探究能力，技術能力，核心素養是跨學科共同的素養。學科素養包括學科的基礎知識、基本技能、基本經驗、基本品質、基本態度等幾個方面。如何通過培養學生的學科素養，最后形成我們所要求的核心素養呢？這需要通過課程目標的確立，教學方法的選擇和教學模式的建構，教學質量的保障和評價體系的建構。

圖1 學生發展核心素養核心內容

二、基于生物學科核心素養的生物教學模式及活動案例

1.中學生物實驗教學模式

生物學是一門和生活聯系緊密的實驗學科，有著與其他自然科學相同的性質。生物實驗教學不僅可以使學生獲得知識，培養實驗技能，而且可以培養學生良好的科學態度和習慣。掌握科學探究的思路和方法，形成合作精神，善于從實踐的層面探討或嘗試解決現實生活中的生物學問題；具有開展生物學實踐活動的意愿和社會責任感。

在某一種教學情境下，教師提出問題，學生運用學科背景知識和科學探究學習方式，讓學生主動研究和設計問題、解決問題等，并最終獲得相應的科學知識，在教學設計上突出知識的內在聯系性，使學生能夠綜合運用所學知識。以此提高學生的設計能力和解決問題能力。筆者根據核心素養與生物學科教學特點，可將生物實驗教學分為6個步驟執行，見圖2。

圖2 基于STEM教育的生物實驗教學模式

研究問題：用一兩張紙的文章篇幅，概括介紹實驗小組在研究課題的相關知識背景。引用查閱的資料。小組的研究文章需要有兩張圖片。

設計模型：為項目產品的設計、制作策略畫一張帶有標號的圖紙。

實驗結果：對小組的測試結果進行記錄、分析和解釋。

探究結論：概括實驗任務，并概述實際上發生的事情。這部分應當包括實驗目的、測試過程的簡單描述以及對實驗結果的解釋說明。

活動反思：思考學生小組選取的實驗方案和產品的設計，然后完成“反思”欄目中的內容。

評價活動：作為小組的一員，請反思自己的行為和表現，然后完成“核心素養自我評價量表”。

2.基于核心素養提升的實驗案例

實驗任務：制作蒸騰計測量植物蒸騰作用的速率

背景知識：

為了生存和繁殖，陸地植物必須應對很多自然問題。其中最大的問題是獲取水分以及避免干燥（水分流失）。為了解決類似問題，植物體需要消耗能量以及具備相應有效的結構和生理過程。從結構和功能上解決問題（如保持水分平衡）的方式稱為適應，適應性變化的學習是生物學中最有趣的部分。

大多植物的葉片具有稱為氣孔的表皮細孔，它由一對分離的保衛細胞組成，保衛細胞和它們之間的細孔共同組成了氣孔，CO2是光合作用的原料，空氣中的CO2通過保衛細胞組成的氣孔進入到光合細胞中，如果有充足的水分，保衛細胞會吸收水分而脹大，氣孔張開，CO2進入細胞，同時散發水蒸氣。當缺水時，保衛細胞萎蔫。于是保衛細胞貼合到一起，氣孔關閉，因此植物中水含量的多少決定了氣孔的開閉從而間接決定了氣體的進出。

氣孔開閉如圖3所示。當保衛細胞中溶質濃度高時，水分子通過滲透作用擴散進入細胞。水的流入導致細胞膨脹，兩個保衛細胞成弓形分開，因此形成一個小孔，氣孔打開，如圖（a）。在蒸騰作用發生時，水通過氣孔蒸發散失。當保衛細胞中溶質濃度低時，水往細胞外擴散，保衛細胞變得萎縮，氣孔關閉，如圖（b）。一系列環境因子可導致氣孔開閉。

3.結語

基于其在未來教育發展的重要性，越早在高中教學中進行就能越早提升學生的核心素養，使他們能在未來科技發展中占據一席之地。培養學生的核心素養，應為學生提供充分的科學探究的機會，使他們在實踐過程中不僅能夠獲取科學知識，還能體驗科學探究的樂趣，提升實踐能力。

中學生物實驗教學中體現核心素養培養，值得我們去認真思考與研究。基于核心素養的生物實驗教學模式不僅符合我國目前科學教育研究的新思路，也為我國中學生物課堂注入新的活力。提升學生發展核心素養，需要師生每一堂課的積累與努力。積極實踐實驗創新教育理念和教育方式，建構生物學科課堂教學模式，推進生物學科實驗教學，提升學生發展核心素養。

參考文獻

[1]趙中建.美國STEM教育政策進展[M].上海：上海科技教育出版社，2015：3-6.

[2]核心素養研究課題組.中國學生發展核心素養[J].中國教育學刊，2016（10）：1-3.

[3]李佳，張飛雄.例析以學生為中心的STEM課堂教學策略[J].中小學教師培訓，2017（10）：68-69.

[4]趙廣英.高中生物實驗教學中容易產生的幾個認識誤區[J].實驗教學與儀器，2017，34（5）：19.