核心素養(yǎng)背景下高中生物實驗探究教學(xué)

摘 要：生物教學(xué)的內(nèi)在規(guī)律決定了教師在開展教學(xué)活動的時候應(yīng)當(dāng)將實驗探究教學(xué)模塊重視起來，通過實驗思考、實踐活動等方式對學(xué)生的核心素養(yǎng)進行培養(yǎng)。作為新時代的教育工作者，應(yīng)當(dāng)基于教學(xué)要求、學(xué)生實際情況進行巧妙的實驗探究活動的設(shè)計，確保學(xué)生既可以對知識進行有效學(xué)習(xí)，也可以在實驗探究的過程中得到提升以及發(fā)展。本文以人教版（2019）高中生物必修一《分子與細胞》第五章《細胞的能量供應(yīng)與利用》第四節(jié)《光合作用與能量轉(zhuǎn)化》中的實驗“綠葉中色素的提取和分離”為例，就核心素養(yǎng)背景下的高中生物實驗探究教學(xué)進行討論，以供參考。

關(guān)鍵詞：高中生物；核心素養(yǎng)；實驗探究教學(xué)

在新課改逐漸深入的背景之下，教師在開展高中生物教學(xué)的時候，要積極轉(zhuǎn)變觀念，從關(guān)注知識的教授，變化為培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。說明教師的教學(xué)任務(wù)是：教學(xué)教材當(dāng)中的知識，推動學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展，讓學(xué)生得到全方位的發(fā)展。在生物教學(xué)當(dāng)中，實驗教學(xué)是半邊天，如果能夠有效地開展實驗教學(xué)活動，可以讓學(xué)生了解生物是具有科學(xué)性的，可以在一定程度上推動學(xué)生的核心素養(yǎng)的發(fā)展。為此，需要對實驗教學(xué)的開展意義進行深層次的探究，以發(fā)揮出其最大效用，提升學(xué)生的各項能力以及素養(yǎng)。

一、核心素養(yǎng)背景下高中生物實驗探究教學(xué)的價值

（一）促使學(xué)生全面參與，提升學(xué)生的科學(xué)思維

新課標明確提出，生物學(xué)科與其他學(xué)科不同，結(jié)論極其豐富，而且，其能夠構(gòu)建相應(yīng)的知識體系，這是體系當(dāng)中蘊含著有關(guān)于自然規(guī)律的、自然現(xiàn)象的認知的思維方式、探究過程[1]。通過有效地開展生物實驗探究活動，能夠?qū)⒖茖W(xué)思維利用起來，確保學(xué)生在學(xué)習(xí)過程當(dāng)中，樹立正確的意識，養(yǎng)成站在不同的角度上看待問題的習(xí)慣，形成嚴密的

思維。

（二）親歷實驗過程，掌握探究方法

最有價值的知識是關(guān)于方法的知識。在進行實驗教學(xué)的時候，可以讓學(xué)生通過精確控制變量，嚴密計劃操作，基于客觀事實，找到恒定的規(guī)律，掌握生物知識的學(xué)習(xí)方法。在學(xué)習(xí)過程當(dāng)中，只有學(xué)生真正地參與到教學(xué)環(huán)節(jié)里，從自身情況出發(fā)，經(jīng)歷實驗操作環(huán)節(jié)，并在這些環(huán)節(jié)當(dāng)中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，通過操作獲取信息，并對這些信息進行有效的檢驗以及假設(shè)，獲得一定的結(jié)論。

（三）促進自主學(xué)習(xí)，發(fā)展情感價值觀

在教學(xué)活動當(dāng)中，如果能夠?qū)崿F(xiàn)實驗教學(xué)的有效開展，就可以使學(xué)生的主體地位得到體現(xiàn)，并在各種各樣的操作過程當(dāng)中，如宏觀設(shè)計、微觀操作等，對于生活當(dāng)中的條件的利用進行了解，并實現(xiàn)實驗活動的有效開展，使學(xué)生的情感態(tài)度價值觀得到發(fā)展。首先，在學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中，關(guān)于生物學(xué)習(xí)的情感價值觀能夠得到發(fā)展。其次，學(xué)生的社會責(zé)任心能夠得到發(fā)展。社會責(zé)任，為高中生物核心素養(yǎng)的一部分，其對于學(xué)生借助生物學(xué)知識進行事物解釋、事物判斷而言，有著至關(guān)重要的作用。

二、核心素養(yǎng)背景下高中生物實驗探究教學(xué)的策略

（一）進行多維思考，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗方案

1.以問為引

問題具有引導(dǎo)性，能夠幫助學(xué)生活躍思路，從自己掌握的知識，以及生活經(jīng)驗入手，對相關(guān)內(nèi)容進行深層次的分析以及研究，為實驗活動的順利開展打下堅實基礎(chǔ)。在進行實驗方案的設(shè)計的時候，教師需要提出針對性的問題。

在教學(xué)“綠葉中色素的提取和分離”相關(guān)內(nèi)容的時候，教師就可以在學(xué)生進行實驗探究之前創(chuàng)設(shè)問題情境，通過多媒體技術(shù)的運用將玉米地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，并放大綠色的玉米植株、白化玉米植株，讓學(xué)生在觀看圖片的過程當(dāng)中，了解原來一個健康的植物的葉片，一般都含有色素。在這基礎(chǔ)上，教師可以將如下的問題呈現(xiàn)在學(xué)生面前：“植物綠葉中的色素包括哪些？請結(jié)合自己的生活經(jīng)驗，說一說在進行本實驗的時候，可以將其分為哪兩個部分？”基于問題的引導(dǎo)，學(xué)生可以從實際情況出發(fā)，將其分為兩個環(huán)節(jié)，第一個環(huán)節(jié)是“提取色素”，第二個環(huán)節(jié)是“分離色素”，之后，教師就可以進行巧妙的引導(dǎo)，使學(xué)生詳細深入地觀察操作臺上放著的材料，與此同時，翻閱書籍，基于相關(guān)知識對材料的用途進行闡述[2]。

2.調(diào)整優(yōu)化

在學(xué)生對相關(guān)材料有了一定的了解之后，教師就可以讓學(xué)生對教材當(dāng)中的基本方案進行閱讀，從其出發(fā)進行改進、調(diào)整、優(yōu)化，以進一步培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)意識，實現(xiàn)在實驗教學(xué)活動當(dāng)中培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)的目的，為學(xué)生的成長以及發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)。

在教學(xué)“綠葉中色素的提取和分離”的時候，教師可以發(fā)揮引導(dǎo)作用，讓學(xué)生從三個方面入手進行分析、優(yōu)化，增強實驗方案的有效性。首先，可以讓學(xué)生對實驗環(huán)節(jié)進行分析，并從實際情況出發(fā)簡化環(huán)節(jié)。其次，可以讓學(xué)生增加一些材料，使實驗觀察的方式變得更加豐富，以便學(xué)生加強對知識的認知。最后，可以關(guān)注責(zé)任的提升，使學(xué)生基于綠色環(huán)保理念對實驗活動進行優(yōu)化。以實驗簡化為例，教材當(dāng)中的提取色素分為三步，即稱5克綠色，在研缽當(dāng)中加入少量的碳酸鈣、二氧化硅，放入五毫升至十毫升的無水乙醇進行研磨。之后，通過單層尼龍布進行過濾，使其過濾的試管當(dāng)中。雖然其可以提取液色素，但是其提取含量并不多，在進行點樣的時候很容易出現(xiàn)暈染現(xiàn)象，使得色素分離不夠明顯，同時，研磨之后還需要再次進行過濾。為實現(xiàn)實驗效率的進一步提升，教師完全可以參與到學(xué)生的學(xué)習(xí)過程當(dāng)中，與學(xué)生一同探究無水乙醇的量在葉色素含量提取方面的影響、綠葉表面水分的影響[3]。在分析探究的過程當(dāng)中，學(xué)生能夠各抒己見，并從生活經(jīng)驗出發(fā)，有效地創(chuàng)新研磨方案。比如，稱好綠葉，然后在干燥機當(dāng)中放入綠葉，將干燥機的溫度設(shè)置為70度，然后，倒入五毫升的無水乙醇，進行研磨，此時，可以使綠葉變成溶液。之后，靜置溶液，制作濾紙條，然后進行點樣操作。

（二）進行實驗探究，引導(dǎo)學(xué)生提升自身素養(yǎng)

實驗探究是學(xué)生基于教材內(nèi)容進行動手操作、有效觀察、深入思考的環(huán)節(jié)，其涉及教學(xué)做思四個方面的內(nèi)容，教師應(yīng)當(dāng)發(fā)揮引導(dǎo)作用，使學(xué)生通過實踐，不斷地提升自身的核心素養(yǎng)。

1.小組合作

學(xué)生的能力、優(yōu)勢不同，在進行實驗探究的時候難免會出現(xiàn)較大的差異，為了確保每名學(xué)生都能夠在實驗探究活動當(dāng)中發(fā)揮自身效用，真正地看到實驗現(xiàn)象，得到進一步的成長，以及發(fā)展，教師可以在開展教學(xué)活動的時候?qū)⑿〗M合作法利用

起來。

在教學(xué)“綠葉中色素的提取和分離”的時候，教師需要明確，該實驗當(dāng)中涉及多個操作步驟，且每個步驟當(dāng)中都有明確的、具體的要求。所以，采用小組合作學(xué)習(xí)法進行探究是有著一定的積極意義的，其能夠促進同伴之間進行交流溝通，也可以發(fā)揮每名學(xué)生的優(yōu)勢，使學(xué)生在完成實驗的過程當(dāng)中得到提升。在開展小組合作探究時，教師應(yīng)當(dāng)遵循一些原則，首先是要分工合作。通過分工合作，能夠增強實驗操作的整體性，而且確保每個環(huán)節(jié)是妥當(dāng)?shù)摹⒖茖W(xué)的，能夠進行順利的轉(zhuǎn)換。其次是共同確認。在進行關(guān)鍵的操作的時候，操作人員需要進行操作，其他人員需要進行確認，只有確保沒有什么問題之后，才能夠進行操作。比方說放入濾紙時，小組成員就需要共同確認濾紙的細線有無觸及層析液，重案蓋玻片的時候，要等待原有綠葉干涸。在學(xué)生進行小組合作探究的時候，教師也不能當(dāng)甩手掌柜，而是要參與到實驗探究的過程中，及時了解學(xué)生的探究情況，明確學(xué)生是否遇到的問題。如果發(fā)現(xiàn)學(xué)生遇到了問題，卻無法短時間內(nèi)解決，教師就需要給予相應(yīng)的指導(dǎo)。

2.分析細節(jié)

把握實驗操作的細節(jié)是實驗活動是否成功的關(guān)鍵。而想要對實驗操作的細節(jié)進行有效把握，就需要學(xué)生對實驗操作的原理進行充分理解，就需要具備清晰的思維，有條不紊地進行實驗。反過來，可以進行細節(jié)的深度分析，幫助學(xué)生了解自己進行實驗的存在哪些的披露，不斷地推動學(xué)生的思維能力的發(fā)展。因此，在進行生物實驗探究活動的時候，教師需要從學(xué)生的實際情況入手，發(fā)揮引導(dǎo)作用，讓學(xué)生對實驗的細節(jié)進行分析以及研究。

在教學(xué)“綠葉中色素的提取和分離”的時候，教師就可以將這樣的方法利用起來。開展實驗活動之前，教師可以將提前準備好的自主學(xué)習(xí)單利用起來，讓學(xué)生在此基礎(chǔ)上，對細節(jié)進行詳細深入的分析。這也就是說，學(xué)生在對實驗步驟進行完成之前，需要花費一定的時間對實驗的細節(jié)進行分析研究，了解其中存在怎樣的問題，然后思考這些問題的解決方法，對其進行逐一排查。比方說，對綠葉當(dāng)中的色素進行分離的時候，教師就可以在自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)當(dāng)中提出五個問題，一是在進行色素分離的時候，為什么要利用濾紙條？二是在借助濾紙條對色素進行分離的時候，為什么要減去某一端的兩個角？在畫濾液細線的時候，為什么要重復(fù)地進行，而且重復(fù)的次數(shù)是兩次或者三次？為什么不能讓綠波細線觸及層析液？教師需要明確，這些問題，如果不能讓學(xué)生進行解決，那么學(xué)生在實驗操作的過程中，勢必就會遇到問題。所以，教師可以采用邀請優(yōu)秀學(xué)生進行解答的方式，也可以采用親自進行講解的方式。

（三）進行觀察記錄，引導(dǎo)學(xué)生進行有效探討

觀察記錄環(huán)節(jié)能夠讓學(xué)生有效地對相關(guān)信息進行收集，同時，圍繞這些內(nèi)容進行深入探討，可以強化學(xué)生對知識的理解，提高學(xué)生的各項能力。因此，作為教育工作者，應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生進行自主交流，并對其他小組的分離結(jié)果進行觀察，通過探究、展示、描述掌握相關(guān)知識。

在教學(xué)“綠葉中色素的提取和分離”的時候，教師就可以在看到學(xué)生利用層析液分離出綠葉中的色素之后，使其對試驗結(jié)果進行交流溝通，并在此基礎(chǔ)上查看其他小組在進行色素分離的時候獲得了怎樣的結(jié)果。在學(xué)生交流完之后，教師可以隨機抽選兩個小組，邀請其上講臺進行分享，說一說本小組觀察到的實驗結(jié)果是怎樣的，并對結(jié)果進行公布、描述[4]。比如，某小組的學(xué)生作出了如下報告：“濾紙最上方是橙黃色色素帶，中部是黃色色素帶，然后是藍綠色色素帶和黃綠色色素帶。”其他小組則從色素帶的寬度出發(fā)，對色素含量進行了說明。在此基礎(chǔ)上，教師可以對相關(guān)知識進行補充，讓學(xué)生了解各色素顏色及其對應(yīng)的色素種類。與此同時，可以在圓形濾紙中間滴上色素液、層析液，引導(dǎo)學(xué)生對實驗結(jié)果進行進一步觀察、驗證，最后對結(jié)果進行展示。不過，教師還需要明確，雖然學(xué)生可能會收集一些符合科學(xué)知識的證據(jù)，但是該實驗操作還是對學(xué)生提出了一定的要求的，所以部分小組會出現(xiàn)實驗不成功的情況，搜集到異常數(shù)據(jù)。比如，有的小組研磨得不夠充分，使得色素與無水乙醇無法進行充分的溶解，因此在濾紙上，色素并不是很完善；有的小組在進行實驗操作的時候沒有考慮到實際情況，選擇的濾紙條的長度不夠，色素帶自然也不夠完善。在遇到這些情況的時候，教師也需要進行針對性的教育，以幫助學(xué)生了解自己在實驗過程中哪步?jīng)]有做到位。

（四）進行拓展練習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生進行深入學(xué)習(xí)

拓展練習(xí)是為了進一步強化學(xué)生對知識的認知，提升學(xué)生的理解水平。所以，在完成實驗探究活動之后，教師可以從實驗結(jié)果、學(xué)生在實驗過程中的表現(xiàn)出發(fā)引入針對性的習(xí)題，讓學(xué)生從心理的角度，再次思考實驗活動。

在教學(xué)“綠葉中色素的提取和分離”的時候，教師就可以進行拓展實驗練習(xí)，讓學(xué)生對色素溶液的光譜吸收特點進行探究，對色素溶液的熒光現(xiàn)象進行觀察。在進行該練習(xí)的時候，學(xué)生會從前面學(xué)過的知識入手進行詳細深入地分析，選擇針對性的材料，如剩余色素提取液、白光手電筒、藍紫光手電筒、激光筆、白紙等。在開展生物實驗活動的時候，學(xué)生需要采用顏色不同的光源，將其照射在色素提取液以及無水乙醇上。照射，可是需要一定的方法的，即需要從上往下進行，同時，操作的時候，要觀察背景紙上的光點，明確其變化情況。在這種情況下，學(xué)生能夠?qū)G葉體色素吸收光譜進行感知。而且，學(xué)生還可以選擇樓道直射光的環(huán)境之下，將色素提取液放置在該環(huán)境下，同時，借助直射光、反射光對色素提取液進行觀察、分析。而且，在操作的時候，要確保色素溶液與人的身高相等。在透射光側(cè)，可以看到色素溶液是綠色的；在反射光側(cè)，色素溶液是血紅色的。這也就是說，葉綠素的顏色是熒光的。在這樣的實踐活動當(dāng)中，可以使學(xué)生進一步感知實驗探究的魅力及樂趣，并加強學(xué)生對于色素的光學(xué)性質(zhì)的認知，為其明確色素在光合作用當(dāng)中的意義打下了堅實基礎(chǔ)。

結(jié)束語

綜上所述，可以看出，核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是學(xué)生形成適應(yīng)社會、終身發(fā)展的品格以及能力的基礎(chǔ)，在進行高中生物實驗探究活動的時候，教師需要將核心素養(yǎng)的培養(yǎng)重視起來，從新課改要求、生物教學(xué)特征出發(fā)，巧妙地設(shè)計活動，以確保學(xué)生能夠?qū)ο嚓P(guān)知識進行有效的學(xué)習(xí)，強化相關(guān)方法的理解，形成一定的學(xué)科核心素養(yǎng)。因此，上述就此進行了深入研究，提出了一些科學(xué)合理的方法，進行多維思考，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗方案；進行實驗探究，引導(dǎo)學(xué)生提升自身素養(yǎng)；進行觀察記錄，引導(dǎo)學(xué)生進行有效探討；進行拓展練習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生進行深入學(xué)習(xí)等，教師在開展教學(xué)活動的時候可以將其利用起來，以不斷地提升高中生物實驗教學(xué)的有效性，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

參考文獻

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[3]秦偉強.基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的高中生物學(xué)實驗教學(xué)：以“綠葉中色素的提取和分離”實驗為例[J].理科考試研究，2020，27（23）：63-65.

[4]柴媛媛.PBL教學(xué)模式下的高中生物實驗教學(xué)策略：以“綠葉中色素的提取和分離”為例[J].中學(xué)生物學(xué)，2019，35（2）：36-37，61.