基于核心素養(yǎng)導向的生物實驗教學探尋

周穎 蘇州工業(yè)園區(qū)婁葑學校

實驗教學中往往出現(xiàn)秩序混亂、實驗目標不明確、分析不透徹等情況，不僅降低了教學效果，還對師生情緒、習慣養(yǎng)成等產(chǎn)生負面影響。教師應順應新課標核心素養(yǎng)的提出，圍繞生物新課標包含生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任4 個方面的核心素養(yǎng)目標，優(yōu)化實驗教學的設計和實施，凸顯出實驗教學的作用和地位。

一、開展平行實驗，形成支撐概念生成的豐富事實

一個科學概念往往需要從大量豐富的事實依據(jù)來演繹歸納而生成。人類認識活動，總是先接觸到個別事物，而后推及一般，又從一般推及個別，如此循環(huán)往復，使認識不斷深化。實驗是探索事實獲取實證的重要途徑，在實驗中選用多種材料，有助于學生認知生命現(xiàn)象的普遍規(guī)律和概念的最后生成。

例1：探究光合作用的系列實驗：天竺葵是首選實驗材料，其實驗效果也確實很好，但天竺葵一方面難覓，一方面葉片少，一個年級一二十個班短時間損耗很多，有時連剛長出的小葉片都難逃“毒手”，最后就光禿禿只剩枝條，很難養(yǎng)活到第二年再用。在實踐中嘗試使用青菜葉、銅錢草、一串紅等相對常見、葉片多、易養(yǎng)活、成本低的植物作為實驗材料的補充，意外發(fā)現(xiàn)效果不亞于天竺葵，同時增加了學生的參與面，最關(guān)鍵的是讓學生認識到：光合作用是綠色開花植物普遍進行的生理作用，從而為生成光合作用的重要概念做好積累和鋪墊。

例2：觀察花的結(jié)構(gòu)：教材中取材桃花，桃花本身品種繁多，碧桃是校園里的常見樹種，而碧桃花多數(shù)為重瓣花，對辨認花的結(jié)構(gòu)有影響，紫葉李、垂絲海棠等花型雖小，五臟俱全且分明，可以考慮部分替代桃花，這樣就避免“啃食”一個品種，也為學生總結(jié)“花的一般結(jié)構(gòu)”做了極好的鋪墊。

例3：驗證綠葉在光下吸收二氧化碳的實驗中，檢驗二氧化碳可用兩種試劑：澄清石灰水或溴麝香草酚藍（BTB）溶液。通過實踐操作，地生植物通入澄清石灰水效果明顯，用足夠大的密封塑料袋來替代廣口瓶，分別設置：甲：盆栽植物+透明密封袋+大號黑色塑料袋；乙：盆栽植物+透明密封袋；丙：空的透明密封袋。均放置在光下2 小時，用漏斗在密封袋一側(cè)開小口注入適量澄清石灰水，可取得理想的實驗效果。通過實踐還發(fā)現(xiàn)用水生植物金魚藻做這個實驗也方便易行，用三支試管加入等量已吹氣的BTB 溶液，其中甲乙試管內(nèi)放入適量金魚藻，丙試管內(nèi)不放，甲試管用黑紙包住，均在光下靜置2 小時，甲、丙試管BTB 溶液仍然呈黃色，乙試管變成藍色。通過并列式實驗的設置，學生容易獲得豐富的“綠葉在光下吸收二氧化碳”的事實，從而從廣泛的事例中得出結(jié)論、生成概念。

二、設計遞進式實驗，發(fā)展科學探究能力水平

科學探究是研究生命科學的基本方法，是未來公民在創(chuàng)新型社會中從事生產(chǎn)和生活應具備的能力，實驗是科學探究的重要途徑，設置遞進式實驗，引導學生循序漸進，深入探索，不斷培養(yǎng)和發(fā)展學生的科學探究能力。

例1：測定植物的蒸騰作用：設置到戶外在完整的植株上做對照實驗，如在桂花、香樟等樹上選用粗細相近、位置相仿的兩根枝條，一枝去葉，一枝留葉，各套上透明塑料袋扎口。對科學實驗而言，模擬自然環(huán)境或直接在真實環(huán)境中的實驗更富客觀性，就如袁隆平院士常在田間地頭做實驗一樣。此設計為探究植物蒸騰作用的主要部位是葉。在上述實驗的基礎上進一步設置對照實驗：選用相似的葉片，分別在上、下表皮及上下表皮涂上凡士林，以探究葉上下表皮蒸騰作用強度的差異，進一步明確蒸騰作用的主要結(jié)構(gòu)是葉表皮的氣孔。

例2：鑒定食物的主要成分：巧用蘿卜，可以同時鑒定水、維生素C、無機鹽三種物質(zhì)的存在：先用蘿卜擠壓出汁液，鑒定出含有水；再吸取一滴蘿卜汁液滴在載玻片上，用酒精燈加熱烘烤至干，留下的結(jié)晶物質(zhì)說明含有無機鹽；最后在滴加碘液變藍紫色的米飯上滴加蘿卜汁，藍紫色褪去則鑒定含有維生素C。學生分工合作，一物三用，層層遞進，饒有趣味。大大提高了實驗效率，優(yōu)化了實驗效果。

例3：觀察水中的小生物：實驗設計首先出示兩張不明生物的載玻片，要求學生先觀察后對照模式圖進行判斷。設置懸念，并以觀察比較的方式引領(lǐng)學生認知，巧妙化解了學生盲目觀察費時費力的情況。

三、應用圖表細化分析，注重科學思維的提升與訓練

實驗是學習生物學的重要方法，但實驗本身不是教學目的，重要的是要引導學生操作實驗、觀察現(xiàn)象，收集數(shù)據(jù)，分析現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，悟出結(jié)論，在系列環(huán)節(jié)的訓練中，培養(yǎng)學生科學的思維方法和習慣，習得科學工作的基本范式。應用圖表于實驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析中，大大提高分析的透徹度和清晰度。

例1：驗證綠葉在光下吸收二氧化碳：有甲乙丙三個裝置，其中有兩個變量：光和綠色植物，暨包含兩個對照實驗，乙是公共的對照組，學生容易將兩個結(jié)論混為一談，且容易思維定勢，出現(xiàn)并不從實驗現(xiàn)象去分析結(jié)論的情況。此時可用表格來梳理現(xiàn)象、引導分析，輔以板書生成，真正落實學生在探究過程中體悟科學思想與方法的初衷。

例2：探究種子萌發(fā)的外界條件：以柱形圖列出各條件下的萌發(fā)率，學生根據(jù)圖表分析得出：種子萌發(fā)需要適量的水、適宜的溫度等條件，而光照、無機鹽的條件不是必要條件，至于空氣是否是必要條件，還要通過討論做進一步探究。

例3：觀察霉菌：可以選取多種地方及食材上的實驗材料，如面包饅頭、發(fā)芽的花生、醬油瓶口、衣服皮靴等。從生活入手，就地取材，實驗中觀察多種霉菌形態(tài)結(jié)構(gòu)，并從調(diào)查中獲知霉菌與人類生活生產(chǎn)的密切關(guān)系，提高辯證思維能力，同時為學生樹立科學生活觀念打下基礎。

四、滲透人文教育，注重發(fā)展與提升社會責任意識

社會責任是所有學科都需要聚焦的核心素養(yǎng)，生物學課程中的“社會責任”具有鮮明的學科特征，是指基于生命科學的基本認識，參與個人生活與社會事務討論，做出科學解釋和判斷，解決問題的擔當和能力。實驗教學中有意滲透人文教育，細節(jié)處理使之成為學生個人成長和社會進步的正能量。

例1：探究魚類適應水中生活的特征：教材中已經(jīng)刪去了解剖的環(huán)節(jié)，教師要引導學生展開充分的思考和討論，設計出對魚傷害最小的實驗方案，培養(yǎng)學生尊重生命、善待生命的意識。同理，探究螞蟻的覓食行為，探究蚯蚓適應土壤中生活的特征等實驗，不僅要制止學生實驗中玩弄小動物的行為，而且要教育學生在實驗過程中善待生命，結(jié)束后將動物放歸自然等。

例2：模擬皮膚是一道保護屏障，模擬傳染病的傳播途徑，模擬探究煙草、酒精對人體健康的危害等：教材設置模擬實驗本身體現(xiàn)了人文關(guān)懷的思想，教師要加強對模擬對象的分析引導，在細節(jié)中滲透衛(wèi)生保健常識，促進學生形成科學生活的觀念和習慣。

例3：探究某種環(huán)境污染對生物的影響：此類實驗建議教師結(jié)合當?shù)貙嶋H問題開展，如模擬不同濃度的酸雨對植物種子萌發(fā)的影響等，引導學生在實驗操作和分析中形成正確的生態(tài)意識，參與力所能及的環(huán)境保護活動。

實驗教學是發(fā)展學科核心素養(yǎng)的重要陣地，是學生自主學習豐富探索體驗的平臺，心理教育學認為：“告訴我，我會忘記；分析給我聽，我可能記住；如果讓我參與，我就會真正理解。”學生上到實驗課的興奮程度也證實了這一點，學生親自參與實驗，主動思考分析，實驗教學才能發(fā)揮其應有的作用。因此，教師要扎實推進實驗設計的優(yōu)化，吸引學生更主動地參與實驗的設計、實施、改進和分析，逐步達成樹立生命觀念、形成科學思維、養(yǎng)成探究習慣，擔當社會責任等學科核心素養(yǎng)的教育目標。