立足學生實驗探究，關注生物學核心素養

吳益

為了推動教育和課程改革，教育部印發了《關于全面深化課程改革，落實立德樹人根本任務的意見（以下簡稱《意見》）。《意見》中提出了核心素養體系。核心素養體系的構建不僅是國際教育發展和變革的趨勢，其對于增強國家核心競爭力、提升我國人才培養的質量也是至關重要的。

1 核心素養及生物學核心素養的內涵理解

核心素養不同于一般的素養，是一個必要、關鍵且居于核心地位的復雜結構，是關于學生知識、技能、情感、態度、價值觀等多方面要求的結合體。它不是單一維度而是多元維度。北京師范大學生命科學學院劉恩山教授認為，“核心素養是一種跨學科素養，它強調各學科都可以發展的、對學生最有用的東西”。

“核心素養”是深化課程改革的核心內容，涉及“文化基礎、自主發展、社會參與”三大方面。“生物學核心素養”是公民基本素養的組成之一，是學生后天習得的終生受益成果，是學生在解決真實情景中的生物學問題時所表現出來的必備品格和關鍵能力。具體表現為四個方面：生命觀念、理性思維、科學探究、社會責任。

對于初中生物的教學現狀來說，教師除了讓學生獲得基礎的生物學知識，建立核心概念外，更應重視培養學生的科學探究能力。生物學是以實驗為基礎的一門學科，實驗是生物教學中的一個重要組成部分。在教學過程中，教師可創設一些探究實驗，激發學生的求知欲，促使學生積極參與、主動探究、勇于實驗、勤于思考。這對于提升學生探究能力及創新精神，培養生物學核心素養都具有非常重要的意義。

2 核心素養下實驗教學的實踐策略

2.1 立足觀察，樹立生命觀念

任何一種生物都是有生命的，研究生物學就是對生命現象及其規律的研究，這也是生命科學最獨特的本質——生命性。教師在教學過程中要引導學生樹立生命觀念，如結構和功能觀、進化和適應觀、穩態與平衡觀、物質和能量觀等，幫助學生用已獲得的生命觀念去認識生命世界、解釋各種生命現象。

在蘇科版《生物》七年級上冊第五章第四節有關“探究小腸適于消化吸收的結構特點”實驗中，當一整段長度約有15 m的豬小腸在教室里拉出來時，所有學生都很吃驚且積極性高漲。立刻以小組為單位進行細致觀察，清洗干凈小腸內側，用解剖剪縱向剪開，然后將小腸放入清水中，一會就看見“漂浮”在小腸內表面的絨毛。這時，教師引導學生將所觀察到的現象和小腸的功能聯系起來，使學生從根本上理解小腸是消化吸收主要場所的原因。教師適時引導學生聯系前面學到的根毛與根吸收水分的關系，結合觀察到的這些結構特點與小腸的功能之間的關系分析，能夠使學生形成一定的結構和功能觀，即“一定的結構必然有對應的功能，功能需要一定的結構來實現”的辯證思維方式。

可見，即使是非常簡單的觀察實驗教學，也可有助于學生更好地理解有機體生命活動的因果關系。

2.2 體驗經典，促進理性思維

生物學核心素養中“理性思維”是指重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態度，運用科學的思維方法認識事物，解決實際問題中的思維習慣和能力。科學的思維習慣是科學能力的一部分，是學生發展智力、培養辯證思維、獲取科學知識的前提。大多的科學思維都是從實驗開始的。生物學科的一些經典實驗既包含了豐富的生物實驗知識及方法，又體現了科學的理性思維。教師要充分利用這些資源，讓學生通過重做經典實驗，體驗發現科學知識的喜悅，激發學習生物學的興趣，培養一定的思維能力。

有關光合作用的探究是初中階段的經典實驗之一。光合作用的發現離不開幾代科學家地不斷探索，如海爾蒙特、普利司特里、薩克斯、恩吉爾曼等都為光合作用的發現作出了杰出的貢獻。教師可以引導學生站在科學家的角度去思考實驗的各個環節，培養學生的理性思維能力。

因此在“陽光在植物生長中的作用”的實驗教學過程中，筆者不僅讓學生體驗了薩克斯的經典實驗，并引導學生從所觀察的實驗現象中比較、分析總結出植物在光下才能制造有機物。這種觀察、比較、分析、推理等思維活動就是理性思維最重要的特征，也是學生最需要提高的能力。同時在實驗過程中，教師指導學生仔細思考實驗方案的科學與巧妙處：

（1） 為什么要進行暗處理一晝夜，然后再放入陽光下幾小時？

（2） 為什么要將葉片放在酒精中，而不是清水中？

（3） 為什么要隔水加熱酒精？

（4） 為什么要使葉片脫色？

結合這些問題，學生在實驗過程中不僅僅注重實驗現象的觀察和實驗任務的完成，還在經過縝密思考后抓住經典實驗的本質，進而有效地提高思維的深刻性。

2.3 鼓勵創新，提高探究能力

創新素養是核心素養的“核心”成分。實驗教學的創新也就成為當前實驗教學改革的重要趨勢。

擁有創新思路的探究過程，可以使學生不再拘泥于課本和經典，充分發揮其主觀能動性，樂于探究，敢于質疑，勇于創新，真正體現學生的主體地位。這需要教師創設創新實驗情景，引導學生在實驗內容、實驗器具、實驗方法、實驗手段等方面進行創新探究。

例如在蘇科版《生物學》八年級上冊第十八章中有“測定植物的蒸騰作用”實驗。傳統的實驗教學方法就是教師展示實驗裝置及實驗現象（圖1），然后學生根據所觀察到的現象得出植物能通過葉進行蒸騰作用散失水分。這種方法不能從真正意義上培養學生能力，于是筆者在教學過程中，引導學生觀察了兩個細節：① 演示裝置中錐形瓶的液面上滴加了幾滴食用油的作用是什么？能用其他方法來替代嗎？② 水分通過植物蒸騰了出來，錐形瓶的液面變化明顯嗎？如不明顯，我們該怎么改進？你還有更好的實驗設計嗎（圖1）？

學生的注意力馬上又轉移到實驗上，并迅速展開小組討論，利用教師事先準備好的實驗材料進行創新設計，改進實驗。經過小組交流、討論，完成了對實驗的創新改進，并動手實踐。第一種將錐形瓶換成了橫截面較小的試管，將塑料袋扎在瓶口上方的枝條上。第二種方法也是將錐形瓶換成了橫截面較小的試管，將試管口用一個帶孔的塞子塞緊，枝條從孔中插入試管內，將塑料袋扎在試管上。第三種方法是在前兩種方法的基礎上對實驗的設計做了進一步的完善（圖2），在實驗設計中又增加了一個實驗組即葉片相對較少的一組。

前面兩種優化實驗裝置，使實驗更趨于合理且更具有說服力。而第三種方法不僅有力的證明了植物通過葉進行蒸騰作用，同時也說明了在一定條件下，植物蒸騰作用的速度與葉片的多少成正比。

由此可見，如果教師在教學過程中注意對細節問題的深入分析和挖掘，適時引導，學生就會主動地參與實驗探究，拓寬思路，勇于自主設計并實施實驗，大膽創新，敢于批判。

2.4 模擬探究，增強社會責任

生物模擬實驗是將有些難以理解的內容或者是很難直接拿來做研究對象的實驗，通過某種方式模仿實驗的某些條件，將抽象的知識形象化、具體化的實驗方法。中學生物課程中并不是所有的實驗教學內容都可以用模擬實驗來替代。所以在教學過程中，筆者根據實驗教學內容設計不同的模擬實驗，不僅培養了學生的合作意識及科學的態度，而且能潛移默化地增強學生的責任感。

例如在蘇科版《生物學》八年級下冊第二十六章有關“模擬酸雨對種子萌發的影響”實驗中，筆者先讓學生收集酸雨的相關資料，了解酸雨是由于人類大量燃燒煤、石油、天然氣等燃料以及各種機動車排放尾氣形成的，人稱“空中死神”。由于酸雨的主要成分是腐蝕性較強的硫酸或硝酸，所以在實驗過程中教師指導學生利用危險性較小的白醋和蒸餾水配置“酸雨”。學生通過小組討論確定實驗方法及選用的材料，并設計一套完整的方案。

有一組學生配置了不同白醋濃度的“酸雨”（pH分別是2、3、4、5），和清水進行對照實驗。并將浸泡過的等量的花生、小麥等種子放入培養皿中，噴灑不同pH的“酸雨”及清水，置于室溫下。定期觀察，噴灑并及時記錄種子的萌發情況，記錄在表1中。通過種子萌發率進行比較，分析，最終得出實驗結果。

這種模擬實驗使學生能直觀的感受到酸雨的危害，從而使學生樹立保護環境的意識，積極參與環境保護的實踐活動，激發學生的愛國情懷，勇于承擔一定的社會責任。

3 結束

核心素養不僅強調知識技能的掌握，還重視情感、態度、能力的培養，更加完善和系統地反映教育目標和素質教育理念。因此，生物教師要充分理解核心素養內涵，在教學中結合學科特點密切關注、研究、把握和落實學生的核心素養，實現學生健康、全面的發展，讓學生終身受益。

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