核心素養下如何開展生物實驗教學

曹冬梅

摘 要： 在現代素質教育中，中學生的素養培養是教育中非常重要的一環，其中核心素養在高中生物學教育中起到非常大的作用，而學科素養是高中生必備的基礎素養。本文主要闡述了核心素養下如何開展生物實驗教學。

關鍵詞： 核心素養;實驗教學;生物

一、 背景資料

“核心素養的提出，是中國教育、育人理念與國際接軌的重要表現，標志著國內教育方向從對知識、技能的關注轉移到對‘人本的關注。”清華大學心理學系主任彭凱平說。新課程下，生物實驗教學應當以培養學生的核心素養為基本目標，強調學生主動參與實踐，積極動手動腦。

生物學科是一門重實驗的學科，必修部分的實驗尤其多，甚至每節課都可以用實驗來貫穿課堂教學。實驗教學是教師結合課堂教學內容的需要進行的一種形象生動的教學手段。有一些重要的生物學核心概念，可通過實驗教學形成，如：“有氧呼吸”與“無氧呼吸”這兩個核心概念，可在實驗中讓學生用親身實踐來感受它。

二、 高中生物新課程的實驗分類

根據教育部的劃分標準，高中生物新課程的實驗根據學生實驗目標的不同，共分三大類：

（1） 技能性實驗：以實踐操作訓練為主。

（2） 驗證性實驗：以檢驗已知的事實、概念或原理的真實性為主的驗證性實驗。

（3） 探究性實驗：以引導學生通過探究獲得新知和接受科學方法訓練為主的探索性實驗。

三、 實驗設計的兩個原則

（一） 對照性原則

對照是實驗控制的手段之一，目的還是在于消除無關變量對實驗結果的影響。

1. 空白對照 指不做任何實驗處理或加入等量蒸餾水及生理鹽水的組。例如，在“DNA的粗提取與鑒定”的實驗中，向甲試管溶液中加試劑，而乙試管溶液不加試劑，一起進行沸水浴，比較它們的變化。這樣，甲為實驗組，乙為空白對照。空白對照能明白地對比和襯托出實驗組的變化和結果，增強了說服力。

2. 自身對照 指實驗中不另設對照組。如“植物細胞質壁分離和復原”實驗，就是典型的自身對照。三次借助顯微鏡觀察，第二次觀察到的質壁分離的細胞與第一次正常情況下的細胞對照，第三次質壁分離復原的細胞可以與第二次質壁分離的細胞作對照。這種自身前后對照，方法簡便，對照組為前一次的操作，實驗組為后一次的操作。

3. 條件對照 指雖給對象施以某種實驗處理，區別于蒸餾水的空白對照，但這種處理是作為對照意義的。例如，“肺炎雙球菌的體外轉化”這一實驗設計方案是：

甲組（實驗組）：S型活菌+DNA;

乙組（條件對照組）：S型活菌+DNA+DNA酶;

顯然乙組為條件對照。通過比較、對照、更能從反面說明實驗結論——DNA是遺傳物質。

4. 相互對照 無需設置空白對照，而是幾個實驗組之間對照，在等組實驗法中，大都是運用對照，如“達爾文的植物向光性實驗”的實驗中，幾個實驗組所采用的都是相互對照，較好地排除了無關變量的影響，使結果更加精準。

（二） 單一變量的原則

實驗中的變量可分為自變量、因變量、無關變量等，要想實驗結果準確，讓人信服，需嚴格控制好無關變量相同且適宜，即確保實驗中只有一個自變量的原則。

四、 實驗教學中創新設計

（一） 材料的創新

要求學生探尋實驗教學的創新點，培養學生的創新能力，首先對實驗材料不拘泥于教材。如：“葉綠體中色素的提取和分離”教材以新鮮的菠菜葉為實驗材料，菠菜受季節性和生長周期的限制，而反季節的蔬菜大多來自大棚種植，本身葉片多呈黃綠色，效果不佳。教師可以根據季節和地域之間的差異調整材料的準備，也可讓學生自行準備，有的學生會準備教材中沒有的實驗材料，如：韭菜、天竺葵、法國冬青、大葉黃楊和木耳菜等。這樣學生就進入了主動思維而非被動接受的狀態。如果一開始就限定實驗材料，學生只會機械地按部就班，至于有沒有更好的實驗材料，學生就不太可能去思考。

（二） 變定性實驗為定量實驗

現在的實驗越來越注重將實驗中的數據進行量化，使學生在量化中了解事物的本質。在“呼吸作用”一節的實驗中，以往實驗者均根據澄清石灰水變渾濁的程度來判定呼吸類型，但這種方法因材料本身量少產CO 2差異不明顯，導致現象不明顯。經過改良后，更多實驗者將操作裝置連接上CO 2傳感器，將定性實驗變為定量實驗，直觀準確。

（三） 方法的改進與創新

教材中很多實驗方法固然可行，但經過反復思考，能否找到更加優化的方法？如：“色素提取與分離”這一實驗中層析液的成分為有機溶劑，易揮發且有毒，若將層析液裝入試管里，就要考慮濾紙條的長度要適當加長，帶來的弊端是濾紙條難固定，易脫落，使得濾液細線淹沒在層析液面以下，色素溶解在層析液中，分離不到4種色素。改進：將層析液放入大燒杯，用培養皿蓋蓋住，以減少層析液的揮發。將濾紙條跟大燒杯的高度進行對比，皿蓋上固定一根線，這樣濾紙條可以固定在皿蓋上，不易脫落。優點：操作簡單，大燒杯可以放在講臺多個同學可以共用一個燒杯，要求幾組同學同時把濾紙條放入大燒杯中，減少層析液的揮發，減少有害氣體的吸入，有利于青少年的身心健康。

五、 生物實驗教學中的反思與評價

教師常常只重視實驗的成敗與否而不重視個人失敗原因的分析，更不重視對某些異常情況的探究，使學生往往關注實驗的結果而忽略對細節的評價。如果在“色素的提取與分離”這一實驗中，部分學生分離出的色素帶不完整，部分學生分離出的4條色素帶都很淺，個別學生沒有分離出色素帶。對此，教師應該引導學生分析原因。

核心素養的提出到具體落實，且如何更好地開展生物學實驗教學，需分階段、分步驟、分地域地層層推進。

參考文獻：

[1]羅天然.論以“核心素養”培養為目標的生物實驗創新[J].學苑教育，2017（5）：10.

[2]史佳琴.淺議高中生物教學中如何培養學生的核心素養[J].新課程，2016（36）：234.