核心素養(yǎng)背景下高中生物實驗教學(xué)探究

摘 要：實驗教學(xué)不僅能夠幫助學(xué)生直觀理解生物知識，掌握實驗技能，更重要的是能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們的探究精神、邏輯思維和實踐能力。基于此，本文在核心素養(yǎng)教育理念的指導(dǎo)下，深入探討了高中生物實驗教學(xué)策略，闡述了核心素養(yǎng)背景下加強高中生物實驗教學(xué)的重要性，隨后提出了實驗教學(xué)應(yīng)遵循的基本原則。針對教學(xué)策略，本文從深化概念理解、強化合作探究、剖析實驗方案、融合生活情境及問題導(dǎo)向教學(xué)等方面進行了詳細論述，旨在通過優(yōu)化實驗教學(xué)過程，全面提升學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；高中生物；實驗教學(xué)

隨著教育改革的不斷深入，核心素養(yǎng)作為新時代教育的重要導(dǎo)向，日益受到廣泛關(guān)注。高中生物實驗教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要途徑，其地位和作用日益凸顯。因此，在核心素養(yǎng)背景下，如何有效開展高中生物實驗教學(xué)，成為當(dāng)前教育領(lǐng)域亟待解決的重要課題。本文探究了核心素養(yǎng)背景下高中生物實驗教學(xué)，以期為高中生物實驗教學(xué)提供有益的參考和借鑒。

一、核心素養(yǎng)背景下高中生物實驗教學(xué)的重要性

（一）有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維

在核心素養(yǎng)的背景下，高中生物實驗教學(xué)顯得尤為重要，因為它為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維提供了寶貴的平臺。學(xué)生通過動手實驗?zāi)軌蛑庇^地觀察生命現(xiàn)象，提出問題并嘗試解決，這一過程不僅加深了他們對生物知識的理解，更重要的是激發(fā)了他們的好奇心和探究欲。實驗中的不確定性和挑戰(zhàn)促使學(xué)生跳出傳統(tǒng)思維模式，勇于嘗試新方法，培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造思維[1]。

（二）有利于深化學(xué)生對知識的理解

實驗不僅是理論知識的驗證過程，更是學(xué)生將抽象概念具體化的有效途徑。通過親手操作、觀察現(xiàn)象、記錄數(shù)據(jù)并分析結(jié)果，學(xué)生能夠更深入地理解生物學(xué)的原理、規(guī)律和機制。直觀且互動的學(xué)習(xí)方式，不僅增強了知識的記憶效果，還幫助學(xué)生建立了更加完整和牢固的知識體系。

（三）有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神

在核心素養(yǎng)的培育框架下，高中生物實驗教學(xué)對于提升學(xué)生的科學(xué)探究精神具有深遠影響。實驗過程本身就是一種科學(xué)探究的模擬，它要求學(xué)生具備問題意識，勇于質(zhì)疑，并通過設(shè)計實驗、收集證據(jù)、分析數(shù)據(jù)來尋求答案。過程中不僅鍛煉了學(xué)生的觀察力、分析力和解決問題的能力，更重要的是激發(fā)了他們對未知世界的好奇心和探索欲，培養(yǎng)了堅持不懈、追求真理的科學(xué)態(tài)度。因此，高中生物實驗教學(xué)不僅是知識傳授的載體，更是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究精神的重要陣地。

二、核心素養(yǎng)背景下高中生物實驗教學(xué)策略

在核心素養(yǎng)下，高中生物實驗教學(xué)應(yīng)遵循的基本原則主要包括以學(xué)生為中心，注重學(xué)生的個體差異，因材施教，確保實驗內(nèi)容的多樣性和層次性，以滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求[2]。同時，實驗教學(xué)應(yīng)緊密圍繞科學(xué)探究的核心素養(yǎng)，鼓勵學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)、觀察、提問、設(shè)計實驗并實施，培養(yǎng)他們的科學(xué)思維能力和探究精神。此外，實驗教學(xué)還應(yīng)強調(diào)生命性原則，引導(dǎo)學(xué)生正確認知生命現(xiàn)象與規(guī)律，樹立科學(xué)觀念。在實驗過程中，學(xué)生要嚴謹細心，理性運用所學(xué)知識解決問題，同時注重培養(yǎng)社會責(zé)任感，關(guān)注社會熱點，參與科學(xué)實踐，解決生活問題，形成生態(tài)意識和關(guān)愛生命的健康文明生活方式。通過遵循這些基本原則，高中生物實驗教學(xué)能夠全面促進學(xué)生素養(yǎng)的提升，為學(xué)生未來的學(xué)業(yè)和事業(yè)發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

（一）深化學(xué)生對生物學(xué)概念的理解，形成生命觀念

在核心素養(yǎng)的背景下，高中生物實驗教學(xué)應(yīng)致力于深化學(xué)生對生物學(xué)概念的理解，通過直觀的實驗操作和現(xiàn)象觀察，將抽象的生物學(xué)理論轉(zhuǎn)化為生動具體的生命體驗。這一過程不僅幫助學(xué)生構(gòu)建起對生命世界的全面認知框架，更促使他們在探索與發(fā)現(xiàn)中逐步構(gòu)筑起穩(wěn)固的生命觀念，理解生命的本質(zhì)、規(guī)律與價值，為培養(yǎng)具有科學(xué)素養(yǎng)和社會責(zé)任感的未來公民奠定堅實基礎(chǔ)[3]。

例如，在高中生物《細胞的多樣性和統(tǒng)一性》的教學(xué)中，以具體實驗“觀察不同種類細胞的形態(tài)與結(jié)構(gòu)”為例，實驗中，學(xué)生被分組并分配多樣化的細胞樣本，包括植物細胞（如洋蔥表皮細胞）、動物細胞（如人血細胞涂片），以及微生物細胞（如細菌培養(yǎng)物）。通過使用高倍顯微鏡，學(xué)生逐一觀察這些細胞的形態(tài)、大小、細胞核的位置、細胞器的分布等特征。在細致的觀察中，他們發(fā)現(xiàn)盡管細胞類型繁多，形態(tài)各異——有的呈扁平狀，有的圓潤光滑，有的則帶有復(fù)雜的細胞壁和細胞器排列——但所有細胞都共享著一些基本的結(jié)構(gòu)和功能特點，如細胞膜的存在、細胞質(zhì)的流動性以及遺傳信息的儲存與表達機制。這一實驗不僅讓學(xué)生直觀地感受到細胞的多樣性，更重要的是，它促使學(xué)生在對比與歸納中領(lǐng)悟到細胞的統(tǒng)一性。學(xué)生認識到，盡管生命形態(tài)千變?nèi)f化，但細胞作為生命的基本單位，在結(jié)構(gòu)和功能上存在著普遍的聯(lián)系和規(guī)律。這種從具體到抽象、從個別到一般的認知過程，不僅能加深學(xué)生對細胞生物學(xué)基本原理的理解，也能培養(yǎng)他們的科學(xué)思維能力和邏輯推理能力。

（二）加強合作探究，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)精神

在核心素養(yǎng)的培育框架下，高中生物實驗教學(xué)尤為注重強化學(xué)生的合作探究能力，以此作為激發(fā)其科學(xué)精神的重要途徑。通過小組合作的形式，學(xué)生被鼓勵圍繞實驗?zāi)繕?biāo)共同設(shè)計實驗方案、分析數(shù)據(jù)、討論結(jié)果，不僅鍛煉了他們的團隊協(xié)作能力，還促使學(xué)生在面對問題時學(xué)會相互啟發(fā)、集思廣益[4]。

在高中生物教學(xué)中，以《被動運輸》一章中的“探究植物細胞的吸水和失水”實驗為例，該實驗通過模擬自然環(huán)境下的水分變化，引導(dǎo)學(xué)生觀察并理解植物細胞如何通過滲透作用實現(xiàn)水分的被動運輸。實驗開始前，教師向?qū)W生介紹滲透作用的基本原理以及植物細胞的結(jié)構(gòu)特點，特別是細胞壁與原生質(zhì)層在水分運輸中的作用。隨后，學(xué)生被分為小組，每組分配了新鮮的植物組織（如紫洋蔥鱗片葉外表皮）、蔗糖溶液、清水、顯微鏡、載玻片、蓋玻片等實驗材料。實驗過程中，小組合作顯得尤為重要。學(xué)生需要共同設(shè)計實驗方案，包括如何制備植物細胞裝片、如何設(shè)置不同濃度的蔗糖溶液以模擬不同的水分環(huán)境，以及如何觀察并記錄細胞在不同條件下的形態(tài)變化。在操作過程中，學(xué)生輪流進行顯微鏡觀察，細致記錄下細胞在清水中的正常狀態(tài)、在較低濃度蔗糖溶液中的略微膨脹狀態(tài)，以及在較高濃度蔗糖溶液中的質(zhì)壁分離現(xiàn)象。同時，他們還相互討論實驗結(jié)果，嘗試用滲透作用的理論來解釋觀察到的現(xiàn)象。通過這一系列的合作探究活動，學(xué)生不僅能掌握滲透作用的基本概念和植物細胞吸水失水的機制，更重要的是，他們在實踐中學(xué)會如何運用科學(xué)知識去設(shè)計實驗、分析問題、得出結(jié)論。從理論到實踐、再從實踐回歸理論的學(xué)習(xí)過程，能極大地激發(fā)他們的科學(xué)興趣和探究欲望。

（三）剖析實驗方案，培養(yǎng)邏輯思維

高中生物實驗教學(xué)策略中通過剖析實驗方案來培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，強調(diào)學(xué)生在進行實驗前不僅要了解實驗?zāi)康暮筒襟E，更要深入探究實驗設(shè)計的邏輯依據(jù)、變量控制、預(yù)期結(jié)果及其背后的科學(xué)原理。通過引導(dǎo)學(xué)生對實驗方案進行細致入微的分析，鼓勵他們質(zhì)疑、假設(shè)并嘗試解決，培養(yǎng)他們的批判性思維、邏輯推理和問題解決能力。

以“探究溫度對酶活性的影響”為例，教師向?qū)W生呈現(xiàn)一個初步的實驗方案，該方案概述實驗?zāi)康模ㄌ骄坎煌瑴囟认旅傅拇呋首兓嶒灢牧希ㄈ绲矸勖溉芤骸⒌矸廴芤骸⒌庖骸⒉煌瑴囟鹊乃⊙b置等），以及基本的實驗步驟。然而，這僅僅是一個起點，真正的重點在于引導(dǎo)學(xué)生對實驗方案進行深入剖析。學(xué)生被鼓勵從實驗設(shè)計的邏輯性出發(fā)，思考為什么要選擇這些特定的材料、為什么要設(shè)置這樣的溫度梯度、如何確保實驗中的單一變量原則、如何準(zhǔn)確測量和記錄酶活性等關(guān)鍵問題。在小組討論中，學(xué)生積極發(fā)言，提出自己的見解和疑問，如“為什么不用其他酶來替代淀粉酶？”“如何排除溫度對反應(yīng)物本身性質(zhì)的影響？”等。通過集體智慧的碰撞，學(xué)生逐漸完善了實驗方案，使其更加嚴謹、科學(xué)。在剖析實驗方案的過程中，學(xué)生不僅可以加深對酶特性及其影響因素的理解，更重要的是，他們的邏輯思維能力得到顯著提升。他們學(xué)會如何運用邏輯推理來分析實驗設(shè)計的合理性、如何提出假設(shè)并設(shè)計實驗來驗證假設(shè)、如何收集和分析實驗數(shù)據(jù)以得出結(jié)論。從“知其然”到“知其所以然”的轉(zhuǎn)變，正是核心素養(yǎng)所追求的目標(biāo)之一。通過此類實驗教學(xué)的實施，學(xué)生能掌握生物學(xué)知識，更能培養(yǎng)批判性思維、創(chuàng)新思維和解決問題的能力，為他們未來的科學(xué)探索之路奠定堅實的基礎(chǔ)。

（四）融合生活情境，增強實踐應(yīng)用

實驗內(nèi)容與現(xiàn)實生活情境相融合，以增強學(xué)生對知識的實踐應(yīng)用能力，旨在通過模擬或引入日常生活中的實際場景，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)生物學(xué)知識的同時，能夠深刻理解其在實際生活中的應(yīng)用價值，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們將理論知識轉(zhuǎn)化為解決實際問題的能力[5]。通過融合生活情境的實驗教學(xué)，學(xué)生不僅能夠鞏固所學(xué)知識，還能提升他們的社會責(zé)任感和解決實際問題的能力，為未來的生活和工作做好充分準(zhǔn)備。

例如，以《植物生長素》一章的“探究生長素類似物對扦插枝條生根的影響”實驗為例，該實驗不局限于實驗室內(nèi)的理論探究，而是巧妙地融合了日常生活中的園藝實踐情境。教師引導(dǎo)學(xué)生思考，在家庭或社區(qū)園藝活動中，如何促進扦插枝條快速生根是一個常見且實用的問題。隨后，學(xué)生被鼓勵設(shè)計并實施一項實驗，探究不同濃度和種類的生長素類似物對扦插枝條生根效果的影響。實驗過程中，學(xué)生需要根據(jù)生活經(jīng)驗或查閱資料，了解生長素類似物的基本性質(zhì)和作用機制，然后設(shè)計實驗方案，包括選擇適宜的扦插枝條、配制不同濃度的生長素類似物溶液、設(shè)置對照組和實驗組等。在實驗操作過程中，學(xué)生需學(xué)會如何準(zhǔn)確配制溶液、處理扦插枝條、控制實驗條件等實驗技能。通過這一實驗，學(xué)生不僅能加深對植物激素調(diào)節(jié)機制的理解，更重要的是，他們能學(xué)會如何將所學(xué)的生物學(xué)知識應(yīng)用于解決實際生活中的問題。他們開始意識到，生物學(xué)不僅僅是書本上的理論知識，更是與日常生活緊密相連、能夠指導(dǎo)實踐的實用科學(xué)。

（五）問題導(dǎo)向教學(xué)，激發(fā)思維火花

高中生物實驗教學(xué)中積極倡導(dǎo)問題導(dǎo)向的教學(xué)方法，強調(diào)以問題為驅(qū)動，引導(dǎo)學(xué)生在實驗中主動發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題并最終解決問題。通過設(shè)計一系列具有啟發(fā)性、層次性的問題鏈，促使學(xué)生深入思考實驗現(xiàn)象背后的科學(xué)原理，培養(yǎng)他們的問題意識、探究精神和創(chuàng)新思維。在問題導(dǎo)向的實驗教學(xué)中，學(xué)生不再是被動接受知識的容器，而是成為主動探索、積極思考的學(xué)習(xí)主體，他們的思維能力在解決問題的過程中得到全面鍛煉和提升。

以“探究孟德爾遺傳實驗”模擬實驗為例，實驗中，教師并未直接講授孟德爾的遺傳定律，而是設(shè)置一系列引人深思的問題，如“為什么純種高莖豌豆與純種矮莖豌豆雜交后，子一代全為高莖？”“如果子一代自交，子二代為何會出現(xiàn)高莖與矮莖的性狀分離，且比例接近3：1？”這些問題像是一串串鑰匙，打開了學(xué)生探索遺傳奧秘的大門。學(xué)生被分為小組，在問題的引導(dǎo)下，開始設(shè)計并實施模擬孟德爾遺傳實驗的方案。他們使用不同顏色的豆子或卡片代表不同的遺傳因子，模擬豌豆的雜交和自交過程。在實驗過程中，學(xué)生不斷遇到問題、提出問題，如“如何確保每次雜交都是隨機的？”“如何統(tǒng)計和分析實驗數(shù)據(jù)以驗證遺傳規(guī)律？”通過小組討論和教師的適時指導(dǎo)，學(xué)生逐步解決問題，并觀察與孟德爾遺傳定律相符的實驗現(xiàn)象。在這一過程中，學(xué)生不僅掌握遺傳實驗的基本技能，更重要的是，他們的思維被充分激活。他們學(xué)會如何從實驗中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，并運用所學(xué)知識去分析問題、解決問題。問題導(dǎo)向的教學(xué)模式，不僅培養(yǎng)了學(xué)生的探究精神和創(chuàng)新思維，還讓他們深刻體會到了科學(xué)研究的樂趣和成就感[6]。

結(jié)束語

綜上所述，核心素養(yǎng)背景下高中生物實驗教學(xué)的有效開展，對于促進學(xué)生全面發(fā)展、培養(yǎng)其科學(xué)素養(yǎng)具有重要意義。通過深化概念理解、強化合作探究、剖析實驗方案、融合生活情境及實施問題導(dǎo)向教學(xué)等策略，可以顯著提升實驗教學(xué)的質(zhì)量和效果，有效培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念、科學(xué)精神、邏輯思維和實踐應(yīng)用能力。未來，高中生物實驗教學(xué)應(yīng)繼續(xù)圍繞核心素養(yǎng)的培育目標(biāo)，不斷創(chuàng)新教學(xué)方法和手段，努力構(gòu)建更加高效、開放、探究的實驗教學(xué)環(huán)境，為學(xué)生的全面發(fā)展提供更加堅實的支撐。

參考文獻

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