指向學科核心素養的高中生物實驗教學

黃小葵

【摘要】本文主要講述了高中生物實驗的重要性、生物核心素養的內涵、在生物實驗教學中生物教師應如何滲透和提升學生的生物核心素養，并從激發學生學習興趣，樹立嚴謹的實驗態度等方面論述如何落實學科核心素養，以提高學生的綜合素質。

【關鍵詞】生物核心素養；高中生物實驗；滲透和提升；落實

隨著高中新課改的逐步深化，各學科核心素養的提升逐漸得到更多的關注和探究。同理，生物核心素養也日益被重視，在高中生物學習中，學生不僅要關注理論基礎知識的學習，更要重視實驗課的學習，因為高效的生物實驗課能很好地促進學生良好生物核心素養的養成。

一、高中生物實驗的重要性

1.促使學生深度理解生物知識

在生物理論教學中，有些概念、定理顯得非常抽象，這讓不少學生難于理解。對于這些難于理解的內容，教師可以讓學生通過實驗課學習，學生自己動手實驗，仔細觀察實驗的現象，并認真分析實驗的結果，得出實驗結論，最后驗證實驗結論是否與書上知識相符。同時，在實驗過程中，學生必須手、眼、耳、心、口并用，全方位進行學習，所以對知識的理解深度會不斷提升。這樣通過實驗理論聯系實際的學習方法，學生能深度理解概念、定理并建立起相關知識點間的關聯，增強學好生物的自信心，從而逐步養成良好的學科核心素養。

2.促進學生產生濃厚的學科興趣

長時間的理論課學習，學生難免會覺得枯燥甚至產生厭煩情緒，教師根據教學需要和可利用的教學設備和資源開展生物實驗課，可以促進學生產生濃厚的學科興趣。高中生物實驗可操作性強，直觀性強，教師在備課和教學時可發揮實驗教學的這些特點，設計多種多樣的探究實驗，通過自主探究、合作探究等方式，使學生產生很大的興趣，并能以飽滿的熱情開展實驗。如進行“酸奶的制作”“泡菜的制作”“果酒的制作”等與生活實際密切關聯的實驗時，同學們可以自行購買實驗材料（酸奶、白蘿卜、胡蘿卜、葡萄等）帶來學校，在實驗室完成實驗，同時完成實驗后也可以邊品嘗、分享自己的勞動成果，介紹所涉及的步驟、流程、原理，而這也能提升學生的生活動手能力和生活情調，無形中使學生對生物學科產生極大的興趣。

3.增強學生的動手實踐能力

生物是一門理論和實踐相結合的學科，實驗課的內容含有相應的理論知識，因此學生在做實驗前應該首先了解實驗涉及的原理，對實驗步驟也要清晰，才能胸有成竹地進行實驗。實驗進行時要善于觀察、思考、記錄實驗現象，并得出客觀的實驗結論。長此以往，學生自己的動手實踐能力得以加強，也形成了良好的實驗習慣。

4.有助于培養良好的合作精神

現在的生物學領域涉及的范圍廣泛，多學科交叉，不僅要求領域內合作，還要求不同領域之間科學家的合作。比如醫院的某疑難病例要進行手術，術前就要求各個科室的醫生會診，最大程度預判手術的結果，確保手術順利進行。為了培養學生在踏上工作崗位后的合作精神，生物實驗教學就應指向培養學生良好的合作精神。學生通過小組為單位進行實驗，小組內部成員之間分工合作，共同完成實驗，這均有助于培養學生的合作精神。

二、生物核心素養的內涵

新課程標準提出了生物核心素養有4點內容，即生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任。達成這4點內容的有效途徑之一是生物實驗的有效開展。

生命觀念是對生命現象、本質及運行規律的認知，相對于其他學科的核心素養，生命觀念是生物學科特有的，而且是本學科的標志。科學思維是指運用科學的思維方法認識事物，解決實際問題的思維習慣和能力，可分為：歸納和概括、演繹和邏輯推理、模型和建模、批判性思維及創造性思維。科學探究緊密聯系生物實驗教學，特別是在探究實驗教學中更能體現，在探究實驗中，學生通過提出問題、作出假設、設計實驗、實施實驗、得出結論、交流討論的一系列步驟中，體會科學探究的一般過程。社會責任是根據學生已有的生物學知識，開展生物學領域的社會實踐活動，解決生活中遇到的問題，擔負時代使命，建設美麗家園，保護好環境等。

上述這四大部分是一個有機整體，互為關聯，能共同促進學生生物核心素養的提升，因此，理解和把握好生物核心素養的內涵有助于學生正確認識生物實驗教學。

三、高中生物實驗教學如何滲透和提升生物核心素養

1.在實驗課的導入中滲透生物核心素養

實驗課和理論課一樣，巧妙的導入是成功課堂的一半，導入的方式有多種，其中設定問題情景是一種。設立問題時，問題要生動、形象，吸引學生的注意力，并能進行思考與回答，這樣的導入就巧妙地 滲透了核心素養。如在“植物細胞的吸水與失水”實驗課地導入環節，教師這樣提問：“萎蔫的青菜放在清水中浸泡一段時間的后，會變挺拔，為什么？而土豆絲用醋泡過后也會變軟，為什么？糖蒜腌制好后，為什么容器有明顯的空間？”通過回答老師的問題鏈，學生也逐漸建立和提升自己的生物觀念素養。

2.在實驗過程中滲透和提升生物核心素養

實驗的過程能很好地滲透和提升學生生物核心素養，如教師在講解“生命活動的主要承擔者—蛋白質”時，老師拿出生雞蛋，把蛋白打在培養皿中，并在培養皿中加入食鹽，攪拌后出現白色絮狀物。教師提問：“這些白色絮狀物是什么？”學生通過分析，得出這是蛋白質的結論。在這個實驗過程中，學生能逐步建立起生物觀念素養。

在科學史中，科學家所進行的實驗思路就體現出其中蘊含的科學思維。如：在學習光合作用的發現史時，同學們在學習過程中，通過一步一步質疑，一步一步解決問題，直到發現真相，能最后歸納出光合作用的總方程式。在發現史中眾多科學家的實驗就很好地體現了科學推理和創造性科學思維，是學生高效學習的素材。

同理，學生的實驗過程也是一種探究，在實驗過程中就培養了學生的科學探究能力。如教師進行“植物細胞的吸水與失水”這一實驗時，教學過程可以這樣設計，首先發現現象：①我們吃完糖后，嘴巴內壁會變得干、皺，過一會喝水后又會復原；②西紅柿拌糖后會出水，這都是為什么？學生回答，這是因為植物細胞放入外界溶液濃度大于液泡內的溶液濃度時，發生了滲透失水，導致液泡內的水分跑到細胞外造成的。同時我們知道，滿足植物細胞發生滲透性吸水和失水的條件有兩個：半透膜和膜兩側的濃度差。接著，教師提出下一個問題：那么哪個部分相當于植物細胞的半透膜？教師根據這個問題指導學生作出假設，假設原生質層相當于半透膜。假設的下一步是設計實驗，設計實驗來驗證假設。學生設計好實驗后，接著進行實驗：材料是紫色洋蔥，先制作臨時裝片，然后在蓋玻片的一端滴加蔗糖溶液，另一端用吸水紙吸。觀察到的實驗現象是視野中紫色大液泡逐步變小，發生質壁分離。再滴加清水，觀察到的實驗現象是視野中紫色大液泡逐步變大，發生質壁分離復原，并用表格說明實驗現象，最后分析數據得出結論。所以，在一步步的實驗過程中就培養了學生的科學探究能力。

生物實驗教學能有助于培養學生社會責任意識，如在“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質”實驗教學中，教師上課時可以理論聯系實際，糖類的檢測可以聯系到糖尿病，蛋白質檢測時可以聯系到尿蛋白，尿毒癥等，讓學生自己體會健康的重要性。又如“綠葉中色素的提取和分離”的實驗教學中，根據不同色素，顏色不同，含量不同，在農業上的應用不同，讓學生認識到節約能源的重要性、并養成愛護生物圈，認識金山銀山不如綠水青山的生態價值。

生物實驗教學是學生生物學習不可缺少的部分，教師通過引導學生分析實驗現象和規律來提升核心素養。如在“探究環境因子對光合速率的影響”實驗教學中，可探究的環境因子有：光照強度、溫度、二氧化碳濃度等。在實際的實驗中，采取了梯式裝置，并且底部有可控制的光源，能同時滿足探究多因子對光合速率的影響。該實驗得出的結論是在一定范圍內，隨著光照強度或溫度或二氧化碳濃度含量的升高，光合速率不斷增大。通過該實驗，能進一步加深學生對光反應和暗反應的認識，提升了學生生物觀念素養。通過分析光照強度、溫度、二氧化碳的濃度這些變量的關系，提升了學生科學思維素養。通過提出問題，作出假設，設計實驗，進行實驗，并得出結論，提升了學生的科學探究素養。根據實驗結論，學生可以思考如何結合生產實踐，如何幫助農民農作物增產措施，服務于三農，提升了學生的社會責任素養。

3.實驗課后作業中滲透和提升生物核心素養

生物實驗課后作業是課堂內容的鞏固和延伸，是教師對學生的評價之一，作業有課外書面作業和實踐作業。書面作業是學生對實驗內容的理解、加深和遷移，是高考考察范圍之一。老師在選書面作業時要有針對性，要少而精。如實驗“使用高倍鏡觀察幾種細胞”的書面作業，要把顯微鏡、高倍鏡使用的練習題布置給同學們做，以鞏固和遷移顯微鏡的知識。同學們在完成作業的過程中，不僅鍛煉了自主、合作等能力，還形成良好的學習習慣，是提升學生核心素養的有效途徑。實踐作業要做到理論聯系實際，培養學生的動手能力和學習能力。如：在還原糖鑒定實驗中，用斐林試劑檢測還原糖。教師上完課后可以因地制宜布置實踐作業，比如海南椰子樹比較多，到了椰子成熟的季節，為了了解清楚一天之內哪個時刻摘椰子最甜，可測定椰子水在一天之中各個時刻糖的含量（間隔2小時測一次）。學生可以用斐林試劑對不同時刻的椰子水進行糖類的測定，從而確定最佳摘椰子的時刻，最大程度保持椰子水中水的糖類。學生在實踐過程中，進行大量的實驗、記錄、分析數據及合作、總結，推理提升了學生的理性思維能力，也進一步提升了學生的科學探究能力。

四、高中生物實驗教學如何落實生物核心素養

既然生物實驗教學如此重要，那么如何落實生物核心素養，才能使生物核心素養得以滲透和提升呢？

1.激發學生的學習興趣

興趣是最好的老師，傳統填鴨式的教學方法已經不能滿足學生的需求，教師在實驗教學過程中需多想想辦法，改進實驗教學方式，激發學生的學習興趣，在快樂的學習中落實生物核心素養。如在“比較過氧化氫在不同條件下分解”實驗中，教師可采用啟發式和探究式的教學方法，引起學生的興趣，并進行實驗設計。教師提問：“雙氧水，也叫過氧化氫，在初中化學學過，可用于外傷傷口的消毒。消毒時，會出現白色的泡沫，白色泡沫是什么？”學生回答：是氧氣。教師：“氧氣的分解速度受多種條件的限制，如溫度，催化劑（三氯化鐵，過氧化氫酶）的影響，今天我們就通過比較過氧化氫在不同條件下的分解速率來探究什么條件下催化效率最高。”這樣貼近生活的導入，引起學生的興趣。該實驗設計的過程中要涉及到對照實驗，還要遵循單一變量原則，要讓學生懂得哪些是自變量，因變量，無關變量等，學生在分析實驗過程中思維活躍，興趣高漲。

2.要有嚴謹的實驗態度

生物學實驗具有嚴密的科學性，容不得一絲的大意。實驗過程中每個步驟的處理，每個步驟的作用、意義，以及和上下步驟的聯系都要很清晰，必須嚴格按照實驗步驟進行實驗。如“果酒和果醋的制作”實驗中有一個步驟沖洗，沖洗是先去除枝梗再沖洗葡萄，還是先沖洗葡萄再去除枝梗呢？我們知道沖洗的目的是去掉葡萄表面的污物，如果先去除枝梗再沖洗葡萄，污物會污染去除枝梗地方的果肉，造成發酵的失敗，所以應該先沖洗葡萄再去除枝梗。這樣在實驗過程中學生逐步形成嚴謹的科學態度和一絲不茍的工作作風，培養了學生的科學探究精神，落實了生物核心素養。

3.多學科交叉，實現教學融合

生物學科包含了數學、物理和化學等多學科的交叉。比如孟德爾遺傳規律中應用了數學統計的方法，種群數量的變化中建構種群增長的數學模型，S型增長曲線等都是生物和數學的結合的例子。生態系統的信息傳遞中物理信息，光學顯微鏡的構造就是生物和物理的結合。斯帕蘭札尼實驗肉塊的消失是化學消化的結果，是生物與化學的結合。通過多學科交叉，其他學科的知識運用到生物學中，學生對知識的理解能力，遷移能力，綜合運用能力得到加強，學生的理性思維得到鍛煉，從而落實了生物核心素養。

4.充分把信息技術應用于生物教學

生物實驗課相對比理論課，需要實驗場地、實驗用具，否則無法在普通的教室完成。實驗室配備相應的信息技術，比如：多媒體，局域網等措施，這樣的教學環境不僅提高了教學質量，還鍛煉學生的各個方面能力，更容易落實生物核心素養。如：攝影技術，我們知道生物的生長，死亡過程要經歷很長的時間，肉眼不易觀察。可通過攝影技術拍成照片或視頻，然后再通過后期處理，把生物長時間的生長和死亡壓縮成短時間的視頻，我們就可以用肉眼看到生物的生長和死亡的過程。這樣，通過信息技術可以培養學生的生命觀念素養，學會尊重，珍愛生命，生物核心素養得到落實。

綜上所述，高中生物實驗教學指向了學科核心素養，能使學生在實驗中不斷提升自己的動手能力，增長了知識，培養了興趣，能從根本上樹立了生命觀念，養成了科學思維，進行了科學探究，培養了社會責任感，從而有效提高學生的綜合素質。

【參考文獻】

[1]王曉.高中生物實驗教學中提升生物學科核心素養的策略分析[D].聊城：聊城大學，2020.

[2]白文.高中生物實驗教學中的核心素養教育[J].教學研究，72.

[3]韓秋霞.社會責任素養在高中生物實驗教學中的參透研究[D].重慶：西南大學，2020.

[4]魏家蕓.淺析高中生物實驗教學的重要性[J].中學課程輔導，2016.

[5]馬曉倩.高中生物教學落實核心素養的策略研究[J].創新教育，2020（10）.