例談如何培養高中生生物學科核心素養

摘 要： 本文作者以光合作用一節教學內容為例，從結構與功能相適應角度，引導學生產生關注生命的情感；在探究光合作用的發現歷程中，又注重培養學生對重要實驗的理性思維。與此同時，筆者還認為，高中生生物學科核心素養的培養，離不開思維的鍛煉，并應最終用于解決現實問題。最后，筆者也鼓勵廣大教者勇于將核心素養培養的理念用于教學實踐。

關鍵詞： 高中生；生物學科；核心素養

所謂核心素養是指面對復雜的、不確定的現實問題時，個體運用自身知識、觀念、思想、方法將問題解決，在此過程中所表現出來的綜合性品質或能力。而高中生生物核心素養則是指高中生在解決真實情境中的生物學問題時所表現出來的必備品格和關鍵能力。如何在教學中滲透和培養高中生的生物核心素養，這不僅符合新課改“以人為本”的基本教育理念，能促進生物學科進步，更能夠幫助高中生建立科學的世界觀，為生物科學領域培養輸送綜合實力強的高素質人才。下面，筆者以人教版高中生物學教材必修1《分子與細胞》第五章第四節內容教學為例，對如何培養高中生生物學科核心素養進行探討。

學生通過初中學習，已知道銀邊天竺葵葉邊緣無葉綠體不能進行光合作用。筆者在指出這是生物體結構與生物功能相適應之后，進而引導學生思考葉綠體作為能捕獲光能的結構，有哪些光合色素？葉綠體又是通過怎樣的構造來增加光合色素的含量？這些色素的含量又存在怎樣的特點，使得春夏時樹葉大多呈現綠色，秋冬呈現黃色。從而使學生感受到自然界中生命活動的神奇存在，進而產生關注生命、關愛自然的情感。

在光合作用的探究歷程教學中，筆者更注意的是培養學生的實驗思維，一步步分析出相關結論。比如對普里斯特利的實驗設計和實驗結果的分析——該實驗為對照實驗，對照組與實驗組的區別在于植物的有無，結果實驗組蠟燭不易熄滅、小鼠不易窒息死亡。同樣的裝置，結果不同，問題出在哪呢？筆者趁機指出對照的目的是為了消除無關變量對實驗結果的影響。實驗組、對照組無關變量的影響相同，差異是來自實驗自變量的效果。學生認識到自變量對實驗結果的影響，得到植物可以更新空氣的結論。當然，筆者還提醒學生，因為忽視了光的作用，所以導致后人在重復其實驗時，要么失敗，要么得出相反結論。薩克斯的實驗是將饑餓處理過的綠葉一半遮光一半曝光處理后用碘液檢測產物。通過引導學生注意實驗的兩個關鍵操作——遮光處理和饑餓處理，學生能理解遮光處理的目的也是設置對照實驗，饑餓處理的目的是消耗掉葉片中原有的營養物質，檢測到的淀粉（檢測時為了使顏色對比更明顯，專門使用了熱酒精進行脫綠處理）是光合作用的產物。光合作用的產物除淀粉外，還有氧氣，氧氣產生的必要條件和產所是什么？筆者順勢引出恩格爾曼的實驗，并指出他的實驗材料都是水綿和好氧細菌，A組在無空氣、黑暗條件，B組則在無空氣、曝光條件下進行，兩組的唯一區別在于光照的有無，很明顯也是一組對照實驗。這組對照實驗直接說明了光是光合作用的必要條件。實驗過程中，恩格爾曼用極細光處理A組，受光部位和未受光部位的存在，促使A組又形成一組對照實驗，并且得到光合作用的場所是葉綠體這一結論。光合作用產生氧氣，那么氧氣中的氧是來自光合作用的H2O還是CO2呢？筆者又引出了魯賓和卡門運用同位素標記法進行的相互對照實驗，解決了這個疑問。在魯賓和卡門的實驗中，實驗者分別用 18O 標記了H2O或者CO2，沒有同時標記的原因是若同時標記則不能區分產物中的O2中的氧是來自H2O還是CO2。在此基礎上，筆者繼續帶領學生思考光合作用中的碳又是如何轉移？多數學生很快能聯想到可用同位素標記法將CO2做上放射性標記進而研究出有機物中的碳是怎樣轉移得來。學生在積極思考中，逐步發展了自身的理性思維。

與此同時，在高中生物學教學中，教師必須培養學生的實驗思維，提升其科學探究的能力。在帶領學生進行“綠葉中色素的提取和分離”實驗時，筆者亦鼓勵學生在畫濾液細線時對該實驗進行了改進的嘗試。書上的實驗操作步驟是用毛細吸管吸取少量濾液，沿鉛筆細線均勻畫線，待濾液干后，再畫兩次。筆者及學生改進后的實驗操作是用刀片蘸取色素，直接在鉛筆細線上畫線，待濾液干后再重復畫。改進后的實驗操作與原操作相比，濾液細線畫得更加細、直、齊。此外，進行色素分離實驗時，筆者針對少數學生質疑不同色素帶是否是層析液在濾紙條上擴散留下的痕跡，特意增設了濾液細線及層析液浸沒濾液細線的對照實驗，學生清楚地看到了實驗結果，加深印象的同時也培養了學生嚴謹的實驗作風，合理地對實驗過程加以改進，有助于激發學生科學探究的熱情。

培養高中生生物學科核心素養的著力點是培養學生基于生物學的認識，嘗試解決現實生活問題，激發學生的家國情懷，增強其社會責任感。授“光合作用原理的應用”相關內容時，筆者在學生對影響光合作用的因素有一定了解的基礎上，和學生一起聯系生活，嘗試運用所學知識解決身邊實際問題——溫室大棚的塑料薄膜使用無色還是淺藍色？大多數學生分析認為，無色塑料薄膜可以使所有波長的光透過，給予溫室大棚更高的輻射溫度，對植物的快速生長更有利，因此使用無色塑料薄膜比淺藍色塑料薄膜效果好。但也有少數學生通過查資料認為，在低溫情況下，利用淺藍色塑料薄膜覆蓋育秧比無色塑料薄膜的效果好，因為淺藍色塑料薄膜能透過更多藍紫光，后者能抑制秧苗生長，使植株矮壯。通過查資料及平時的生活經驗，學生還提出了釋放干冰、燃燒秸稈、合理密植和施農家肥等一系列措施，筆者對“燃燒秸稈”這一措施進行了適當點評，引導學生形成生態環境的保護意識，并就間作、輪作等進行解釋，讓學生體會勞動人民如何在生產實踐中節約土地資源。鑒于我國人口眾多又是農業大國這一基本國情，提醒學生在學習和生活中要注意節約糧食。

高中生物核心素養的培養與教學實踐是緊密聯系的?；诤诵乃仞B的教學實踐要求我們這些二十一世紀的高中生物教師，不能僅僅滿足于教會學生書本上的知識，更應注重如何讓學生在解決問題的過程中，逐步“會學”，即讓學生學會把知識變成智慧。所以，如何設計好每一堂課，讓學習過程真正成為一個以知識理解為載體引導學生成長的過程是充滿挑戰、也富有意義的事！

作者簡介：

黃美麗，江蘇省昆山市，昆山市陸家高級中學。