基于生物核心素養的試題分析及實驗教學策略研究

趙文端

摘? 要：《普通高中生物學課程標準》中提出了以核心素養為宗旨的基本理念，科學探究是生物核心素養的重要組成部分，也是中學教學的重要目標。本文從試題分析和實驗教學策略等方面對中學實驗教學進行闡述。

關鍵詞：核心素養;實驗與探究;實驗教學

高中生物學對實驗與探究能力的考查，既對高中畢業生學科關鍵能力進行測量，又為選拔高校優秀人才提供參考和依據，還能積極地引導高中生物學加強實驗教學，從而更好地達成生物學核心素養培養。下面以2021年廣東卷為例，從生物核心素養角度分析實驗試題及實驗教學策略。

一、實驗試題分析

（一）緊扣課本實驗探究，回歸課本原理是高考的基礎

2021年廣東卷涉及的課本實驗探究活動多。以下就2021年廣東卷第9題（例1）進行分析。

例1? 秸桿的纖維素經酶水解后可作為生產生物燃料乙醇的原料。生物興趣小組利用自制的纖維素水解液（含5%葡萄糖）培養酵母菌并探究其細胞呼吸（如圖）。下列敘述正確的是（? ? ? ）

A. 培養開始時向甲瓶中加入重鉻酸鉀以便檢測乙醇生成

B. 乙瓶的溶液由藍色變成紅色，表明酵母菌已產生了CO2

C. 用甲基綠溶液染色后可觀察到酵母菌中線粒體的分布

D. 實驗中增加甲瓶的酵母菌數量不能提高乙醇最大產量

例1考查的是必修1探究酵母細胞呼吸類型的實驗。例1中酵母菌細胞呼吸的類型等是生物學的基礎知識，也是解答第9題必備知識。在基于必備知識的基礎上，對知識的綜合運用能力、分析和解決問題的能力以及表達和交流的能力，是在形成知識框架基礎上的拓展和延伸。在這個過程中，始終貫穿著生物學學科素養，如例1要求考生根據所學的生物學知識和實驗過程來探討秸桿纖維素經酶水解后可作為生產生物燃料乙醇原料的問題，就是考查的以專業的方法解決實際問題的科學思維和科學探究的品質。

（二）實驗探究結合語言表達能力是考查的重點

生物學科核心素養還體現在利用科學規范的專業術語對問題進行分析、論證和表達，具體表現在對實驗過程和實驗結果的論述和表達。因此專業嚴謹的語言表達能力是進行科學實驗交流的基礎，也是高考生物學考查的重點和難點。以下就2021年廣東卷第19題節選（例2）為例進行分析。

例2? 人體缺乏尿酸氧化酶，導致體內嘌呤分解代謝的終產物是尿酸（存在形式為尿酸鹽）。尿酸鹽經腎小球濾過后，部分被腎小管細胞膜上具有尿酸鹽轉運功能的蛋白URAT1和GLUT9重吸收，最終回到血液。尿酸鹽重吸收過量會導致高尿酸血癥或痛風。目前，E是針對上述蛋白治療高尿酸血癥或痛風的常用臨床藥物。為研發新的藥物，研究人員對天然化合物F的降尿酸作用進行了研究。給正常實驗大鼠（有尿酸氧化酶）灌服尿酸氧化酶抑制劑，獲得了若干只高尿酸血癥大鼠，并將其隨機分成數量相等的兩組，一組設為模型組，另一組灌服F設為治療組，一段時間后檢測相關指標，結果見圖。

回答下列問題：

（3）與空白對照組（灌服生理鹽水的正常實驗大鼠）相比，模型組的自變量是__________________。與其它兩組比較，設置模型組的目的是_____________________。

（4）根據尿酸鹽轉運蛋白檢測結果，推測F降低治療組大鼠血清尿酸鹽含量的原因可能是___________________，減少尿酸鹽重吸收，為進一步評價F的作用效果，本實驗需要增設對照組，具體為______________________。

例2以常見的人類疾病高尿酸血癥和痛風問題為問題情境，考查細胞膜的功能以及實驗設計的相關知識，側重對實驗探究過程中具體問題的深度思考和分析。細胞膜的功能、對照組、實驗組設置的原則等是解決第19題的必備知識。基于必備基礎知識的前提下，審題識圖能力、專業嚴謹的語言表達能力是解決本題的關鍵能力，這也體現了生物學科的核心素養。引導學生對現實生活的思考與關注，養成高度的社會責任感，體現了生物學科的社會責任的核心素養。本次考試提醒考生在學習的過程中應注意加強語言表達能力和實驗思維能力的訓練，提高在真實情境中解決問題的能力。

二、實驗教學策略

目前在中學生物實驗教學過程還是普遍存在忽視實驗教學的問題，主要原因有開展實驗教學的要求比較高，實驗耗材大，實驗時間長，實驗教學效果差等。很多學校老師不愿意也沒有條件開展實驗，常常采用老師講實驗，學生背實驗的方式。高考應充分發揮其引導教學的核心功能，促進教學的改進。學校和教師應該創造條件盡可能的開展課程標準中所要求的實驗。

（一）開展分組實驗體現實驗過程

實驗操作是培養實驗與探究能力的重要途徑，實際操作對于深入思考生物學問題，理解生物學理論知識，實現學以致用的目標非常重要，在教學過程，對于一些操作性強的實驗，學校和老師應當開展學生分組實驗，比如使用光學顯微鏡觀察各種細胞;提取和分離葉綠體色素等。在教學過程中，將理論與實際相結合，培養學生設計實驗方案，解決實驗中遇到的問題的能力。

（二）利用道具構建模型模擬實驗

科學史實驗也是生物實驗的重要組成部分，在中學階段還原實踐科學史實驗是比較困難的。教師可以借助一些簡單的模型道具來展示一些經典的實驗思路和原理。例如艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉化實驗中運用的加法原理和減法原理等實驗原理，可以用卡紙制作模型模擬主要的實驗過程，激發學生的探究欲，培養學生的邏輯推理、發散思維、實驗設計與分析等探究能力，有助于學生真正理解知識的內涵，從而突破重點。

（三）利用信息技術創設實驗情境

縱觀高中實驗教學工作的開展，很多生物實驗教學具有一定的難度，比如說微生物的培養，利用植物組織培養技術培育菊花或其他植物幼苗等。學生的的學習受到影響對一些專業的實驗裝置和實驗過程比較陌生。利用信息技術可以有效整合各類媒體資源，使教學內容更加直觀形象，也在一定程度上解決了實驗內容抽象、難懂的問題，提高學生學習的熱情，培養學生一定實驗思維。