基于核心素養下的高中生物實驗拓展式教學模式的實踐研究

于智勇+林穎韜

摘 要 高中生物實驗“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質”一節中，采用基于核心素養下的高中生物實驗拓展式教學模式，通過引導學生積極參與，在教師的啟發和引導下以教師為主導，學生為主體，在提升學生的生物核心素養方面具有一定的作用。

關鍵詞 核心素養 拓展 教學模式 實踐研究

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

生物學是一門以實驗為基礎的學科。傳統的實驗教學模式往往只注重科學知識的傳授，忽略了學生科學素養的培養。近年來，隨著高中生物教學改革的深化，實驗教學越來越受到重視，實驗課的教學模式也得到了豐富和深入的研究。現在倡導的生物學科素養包括：生命觀念，理性思維，科學探究能力及社會責任。其中的理性思維、科學探究能力的培養與實驗教學有著密切的關系。在高中生物實驗課教學中教師采用基于核心素養下的拓展式教學模式，能夠很好地解決其他教學模式中存在的問題，而且注重發揮學生的主體地位，注重培養學生理性思維和科學探究等方面的能力，提升學生的生物科學素養。以高中生物實驗“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質”為例，闡述這種教學模式在實踐教學中的應用。

1 拓展式實驗教學模式

拓展式實驗教學模式立足于培養學生的科學素養，通過實驗教學改進，對原有實驗進行拓展提出新的問題，進行新的實驗思考、設計和實施等，開展探究的過程。它側重于在教師的引導、輔助下，讓學生獨立地提出問題、作出假設、實驗設計、實施實驗、結果分析和討論交流等。

基于核心素養下的高中生物實驗拓展式教學模式，是以培養學生的生物學核心素養為重心，以課本實驗為基礎，立足于高中教學實際和學生實際，充分挖掘和拓展課本實驗，在實驗材料、實驗步驟、實驗方法、實驗結論、討論交流等方面發揮學生的積極作用，激發學生的探究興趣，培養和提升學生的生物學核心素養；同時，可以利用學科興趣小組或學生假期等課余時間，利用開放實驗室引導學生完成新課題的獨立探究等過程。這種教學模式適用于高中生物的所有實驗，根據教學大綱的要求，能夠在單位課時內完成。

2 拓展式教學模式的實施

該教學模式在實施前，教師首先要對學生的“實際”情況進行了解，通過“實際”分析，基于培養核心素養的前提下，教師采用優化的教學設計實施拓展式教學模式，從而達到學生提升核心素養的目的。

2.1 “實際”分析

2.1.1 教材分析

實驗“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質”是人教版普通高中課程標準實驗教科書高中生物必修1第二章第一節的內容，是完成“細胞中的元素和化合物”后，在“糖類、脂肪和蛋白質”內容學習之前所設置的第一個驗證性實驗。通過該實驗可以為學生后面學習細胞內的有機物等相關知識奠定一個感性認識。同時，該實驗在設置上注重對實驗材料的選擇、結果的預判和實驗方案的設計等，所以通過學生動手實驗，在教師的積極引導下積極探究，使學習充分體會探究的思想，初步掌握科學探究的一般方法和過程，培養探究能力，為今后學習打下良好的基礎。

2.1.2 學情分析

高一學生已經在初中階段學習過無機化學的一些反應，對一些化學試劑有初步的認識，同時在化學藥品的取用、儀器設備的使用以及實驗操作等方面也有一定的基礎。由于初中階段沒有學過有機化學知識，對本實驗的原理等方面的理解存在一定的困難，但這個年齡段的學生好奇心強，對未知世界充滿著探索求知的欲望，樂于接受探究實驗這種方法。在教師的充分準備下，通過該實驗的適當拓展，將為學生進一步探究知識打下一定的基礎。

此外，教師在上課前要對學生已有的相關知識、化學藥品取用、實驗能力等方面進行調查，對學生語言表達能力、合作學習等方面的能力要初步了解，進而在分組過程以及教學過程中能夠關注到每位學生，充分發揮學生的主體地位，培養學生多方面的能力，提升生物科學素養。

2.1.3 實驗條件分析

一般情況下，實驗材料較為豐富，通過采購或發動學生自帶等方式都可以解決。該實驗對實驗室設備的要求不高，所以該實驗容易開展。

2.2 拓展過程

2.2.1 知識方面的拓展

該實驗在知識方面的拓展主要在實驗原理方面。首先是還原糖和非還原糖的知識。生物組織中可溶性糖比較多，如葡萄糖、果糖、麥芽糖、半乳糖、乳糖，五種糖的分子內含有自由的或潛在的醛基或酮基，在化學反應中具有還原性，稱為還原糖；而蔗糖分子內沒有該基團稱為非還原糖，在化學反應中不具有還原性。

其次，斐林試劑檢測還原糖的原理，即在堿性溶液中可溶性還原糖將銅元素微粒還原，同時生成Cu2O等產物。Cu2O的顏色取決于該物質的顆粒大小，反應速度快時生成的Cu2O顆粒較小，呈黃綠色；反應速度慢生成的Cu2O顆粒較大，呈紅色。

再次，雙縮脲試劑檢測蛋白質的原理，蛋白質結構中的肽鍵的結構與雙縮脲結構相似，能夠在堿性新制氫氧化銅懸濁液中與[Cu（OH）4]2-結合生成紫色絡合物。

關于非還原糖的檢測可以根據學情，教師適當拓展或者引導學生進一步進行課后探究。

對于能力方面的拓展，主要是規范學生操作，例如化學藥品的取用，實驗中加入試管的液體量的控制，震蕩搖勻的方法，水浴加熱等操作的規范性。

對于實驗材料方面的拓展，在實驗前教師要鼓勵學生進行預習，同時鼓勵學生自帶實驗材料。一般高中生物試題中，經常提到還原糖檢測實驗中，不能用西瓜汁、番茄汁、胡蘿卜汁等作為實驗材料。但在實際實驗中，學生用以上三種材料做實驗時，也能得到明顯的實驗現象，所以，在檢測還原糖的實驗可以用這些材料。另外，對于生物組織中含有的抗氧化劑（如類胡蘿卜素，維生素C，花青素，番茄素等）在用維生素C片與斐林試劑進行實驗時，同樣發生反應生成Cu2O沉淀。學生只有親自做了該實驗，才會真正理解用這些材料所進行的實驗也是有效的、合乎預期效果的。通過這些實驗材料進行實驗更能激發學生理性思維，培養學生真正的科學態度與科學精神。同時通過循序漸進地引導，使學生逐漸學會科學探究過程及正確的探究方法。

2.2.2 方法拓展

在該實驗在探究過程中，對于生物組織中糖類、脂肪、蛋白質等的檢測除了教材中提到的方法之外，教師可以引導或指導學生嘗試其他方法。例如在對生物組織中糖類的檢測方面還可以利用銀鏡反應、Molisch反應、蒽酮反應、Benedict反應等檢測；脂肪的檢測還可以用油點試驗方法、乳液形成試驗方法；對于蛋白質檢測還可以利用Millon反應、茚三酮反應和黃蛋白反應。

2.2.3 情感、態度、價值觀方面的拓展

該實驗上課前，教師需要關注小組內學生之間的協作。學生的學習小組的成員分工要明確，要有討論、交流過程，要有得出結論的過程，不但要進行組內成員之間的交流，最后還要在班級各小組之間進行進一步交流和討論，進而提升學生合作學習能力、協作意識的進一步培養。在課堂上，教師要適當創設情境，用三聚氰胺事件、“大頭兒”等事例，說明生物組織中糖類、脂肪、蛋白質對我們人體的重要性，教育學生要有社會責任感，要善待生命，善待他人。

3 拓展式教學模式應用的注意點與建議

3.1 應用中的注意點

該教學模式在高中生物實驗課實施中，要注意以下幾點：① 觀察類實驗要注意在儀器使用、裝片制作、切片等方面拓展；② 對于驗證性實驗可以采用探究方式進行，圍繞“三維目標”進行拓展；③ 探究性實驗要挖掘教材，引導學生正確觀察，記錄真實的實驗現象，不要想當然將實驗現象作為“標準答案”，著重培養學生實事求是的科學態度；④ 要注重發揮學生的主體地位，避免將實驗課變成知識傳授課；⑤ 實驗操作完成后要留有時間讓學生相互交流，彼此學習，如學生仍有疑問，教師應該積極引導和鼓勵學生進一步探究。

3.2 建議

① 該實驗教學模式立足于高中教學“實際”，拓展實驗要當成進行全新的實驗探究；② 該模式學科興趣小組和開放實驗室相配合進行更好；③ 實驗前，教師要引導學生針對教材實驗進行預習，要積極提出問題，并結合所提出的問題設計解決方案；④ 按照教學計劃，要有的放矢進行拓展，部分拓展內容可以在非實驗的課堂上進行滲透。

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