核心素養(yǎng)視閾下的生物創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)探究

徐文新

摘 要：在核心素養(yǎng)視閾下審視生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)，既是提升生物教師執(zhí)教能力的關(guān)鍵，也是拓展生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)。因此，結(jié)合具體的生物實(shí)驗(yàn)個(gè)案，闡述了將生物學(xué)核心素養(yǎng)有效地融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)。提出基于“理性思維、科學(xué)探究”創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，其中包括核心素養(yǎng)理念如何融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)和在核心素養(yǎng)理念下如何評(píng)估生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩個(gè)重要的內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：高中生物；核心素養(yǎng)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

一、核心素養(yǎng)對(duì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的影響

1.改編實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)“科學(xué)探究”

課標(biāo)提出的科學(xué)探究是指能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中的生物學(xué)問(wèn)題，針對(duì)特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)行觀察提問(wèn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施，以及進(jìn)行結(jié)果的交流與討論。探究性實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生探究能力和探究精神的主陣地，將教材中的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探究性實(shí)驗(yàn)，既是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上的創(chuàng)新，又是教學(xué)形式上的創(chuàng)新。例如，“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于色素的提取，若依照教材上的研磨法，步驟繁瑣，需要較多的綠葉和無(wú)水乙醇，用的藥品種類比較多，且研磨操作對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)有一定困難，提取液中色素含量不高，色素分離不明顯。教師可啟發(fā)學(xué)生圍繞“如何改進(jìn)色素提取的方法”進(jìn)行探究，對(duì)比不同材料的提取效果。還可鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行拓展探究：探究不同綠色植物色素的種類和含量的差異；探究不同溫度對(duì)色素提取液顏色及各種色素含量的影響；探究不同加熱時(shí)間對(duì)色素含量的影響；探究加入碳酸鈣對(duì)各種色素含量的影響；探究研磨對(duì)各色素的影響；探究不同層析液對(duì)色素分離的影響；探究不同層析介質(zhì)對(duì)結(jié)果的影響等。

定量實(shí)驗(yàn)是研究對(duì)象的性質(zhì)、組成和影響因素之間的數(shù)量關(guān)系，而定性實(shí)驗(yàn)只能回答“是不是”或“有沒(méi)有”的問(wèn)題。將定性實(shí)驗(yàn)改為定量實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛲ㄟ^(guò)數(shù)字、圖表等直觀的數(shù)據(jù)精確反映實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)而說(shuō)明相應(yīng)的生物學(xué)問(wèn)題，有助于學(xué)生學(xué)會(huì)分析數(shù)據(jù)、用數(shù)據(jù)表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，有利于學(xué)生邏輯思維的培養(yǎng)。目前，傳感器越來(lái)越多地進(jìn)入中學(xué)課堂，成為定量檢測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的設(shè)備。常見(jiàn)的傳感器有溫度傳感器、濕度傳感器、pH傳感器、CO2濃度傳感器、O2濃度傳感器等。將定性實(shí)驗(yàn)的結(jié)果檢測(cè)方法改為使用傳感器檢測(cè)，便可將實(shí)驗(yàn)改為定量實(shí)驗(yàn)。“探究酵母菌的呼吸方式”“探究影響酶活性的條件”“環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響”等實(shí)驗(yàn)結(jié)果的檢測(cè)，均可通過(guò)此方法改進(jìn)。這些實(shí)驗(yàn)借助傳感器實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)，并由計(jì)算機(jī)生成曲線，不僅可以提高實(shí)驗(yàn)效率，還能提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，取得更佳的教學(xué)效果。

2.生活為背景突顯“社會(huì)責(zé)任”

課標(biāo)提出的社會(huì)責(zé)任是對(duì)學(xué)生個(gè)人乃至社會(huì)最重要的“核心素養(yǎng)”。學(xué)生在日常生活中會(huì)遇到很多與生物學(xué)相關(guān)的問(wèn)題，涵蓋醫(yī)藥衛(wèi)生、食品安全、環(huán)境保護(hù)、社會(huì)倫理等各個(gè)方面，教師可適時(shí)將現(xiàn)實(shí)問(wèn)題作為情境結(jié)合實(shí)驗(yàn)開(kāi)展STSE教育。能使學(xué)生綜合、正確地看待科學(xué)、技術(shù)、環(huán)境和社會(huì)發(fā)展之間的相互影響，能正確看待科學(xué)技術(shù)的社會(huì)化問(wèn)題，合理協(xié)調(diào)科學(xué)技術(shù)與社會(huì)、環(huán)境之間的關(guān)系。

例如，生活中污水的排放是否達(dá)標(biāo)？對(duì)周圍河道生物種類的影響如何？可以調(diào)查河道中的生物類群與水質(zhì)情況，建立兩者之間的聯(lián)系，將結(jié)果反饋給相關(guān)部門(mén)，參與社會(huì)環(huán)境的保護(hù)。再如，生活垃圾一般是以土地填埋作為最終處置方法，那么，這樣的處理是否會(huì)破壞環(huán)境？填埋前做怎樣的處理會(huì)更有效？教師可以此問(wèn)題作為實(shí)驗(yàn)背景，對(duì)教材中“微生物的分解作用”實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，將實(shí)驗(yàn)中的落葉換成不同種類的生活垃圾，組織學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究。

二、基于核心素養(yǎng)的效果評(píng)估

基于核心素養(yǎng)的效果評(píng)估可以發(fā)現(xiàn)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題。對(duì)于生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言，它的效果可以從兩個(gè)層面上進(jìn)行客觀的評(píng)估：一個(gè)是對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的簡(jiǎn)單評(píng)估，即實(shí)驗(yàn)是否成功。另一個(gè)是基于核心素養(yǎng)理念對(duì)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整體評(píng)析。而且對(duì)實(shí)驗(yàn)效果的評(píng)估還要與具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相聯(lián)系，即核心素養(yǎng)視閾下的實(shí)驗(yàn)評(píng)估，不能簡(jiǎn)單地以成敗論英雄。例如，“葉綠體中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生最后可能沒(méi)有獲得四條色素帶，可能只有下面的三條，如果從最后的結(jié)果來(lái)看也許是失敗的，但是如果能夠從結(jié)果中思考問(wèn)題所在并探究原因，那么這個(gè)實(shí)驗(yàn)所帶給學(xué)生的知識(shí)和能力提高就會(huì)比成功的個(gè)體更多。核心素養(yǎng)具有綜合性的特點(diǎn)，它既涉及知識(shí)的學(xué)習(xí)，又涉及能力的養(yǎng)成和價(jià)值觀的形成。

綜合來(lái)看，在核心素養(yǎng)視閾下評(píng)估生物實(shí)驗(yàn)應(yīng)該關(guān)注三個(gè)層面的問(wèn)題：首先是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的問(wèn)題。雖然生物教材里實(shí)驗(yàn)安排都是單一性的，在具體的教學(xué)過(guò)程中，生物教師應(yīng)該盡可能把這些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行綜合性安排。其次，實(shí)驗(yàn)操作的問(wèn)題。雖然生物實(shí)驗(yàn)都有一定的操作步驟，但如何操作，還需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容進(jìn)行綜合性思考。特別是對(duì)于綜合實(shí)驗(yàn)而言，更是如此。最后，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評(píng)估。生物實(shí)驗(yàn)與其他學(xué)科的教學(xué)實(shí)驗(yàn)一樣，其最終的目的都是培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題也好，解決問(wèn)題也罷，在另一個(gè)層面上，它是培養(yǎng)學(xué)生思維素養(yǎng)的基礎(chǔ)?！昂诵乃仞B(yǎng)”視閾下審視生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)，既是提升生物教師執(zhí)教能力的重要途徑，又是解決生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題的開(kāi)始。

編輯 謝尾合