落實實驗教學，提升學科核心素養
——基于2017年高考乙卷命題特點下的實驗教學思考

福建

高考改革以來，生物命題一直堅持著對學科本質的追求和學生科學素養的考查，能力立意已經成為命題的常態。2017年的高考試題依然保持著這種傳承并有一定程度的創新。試題延續2016年的風格，在基本概念、基本原理考查的基礎上，豐富設問形式，通過“原因分析”考查理性思維品質；重視對知識邏輯和思維過程分析的考查；注重實驗探究和分析推理，體現生物學科的科學本質。2017年全國高考理綜乙卷生物部分最大的亮點是突出對實驗探究能力的考查，涉及的試題有第3、4、29、32題和第38題（5）。其中，第3題結合曲線圖考查對實驗結果的分析；第4題以免疫學知識作背景，從對實驗現象的分析出發，分析實驗組與對照組差異產生的原因，主要考查學生在實驗過程中的邏輯分析能力和知識遷移能力，能力要求高于第3題；第32題涉及實驗數據的處理與統計分析；第38題考查肺炎雙球菌轉化實驗的原理及過程對基因工程的啟示；而第29題則是以RNA病毒和DNA病毒入題，考查實驗設計，要求寫出實驗思路和預期實驗結果并歸納實驗結論。這些實驗相關內容從不同角度層層遞進式地考查實驗與探究能力，體現了極高的能力立意。

這樣的命題特點與命題意圖對教師的教學具有明顯的導向性。在這樣的命題趨勢下，教師的教學又該怎么把握呢？

1.研讀《課程標準》和《考試大綱》，確定“三年一體化”實驗教學計劃

計劃是教學實施的行動指南，確定“三年一體化”計劃即指在認真研讀領會《課程標準》《考試大綱》要求的前提下，科學整合高中三年的教學內容，對知識、能力、學科素養等目標進行系統規劃、分段落實，以提升教學的目的性、計劃性和系統性，讓教師構建明朗的教學藍圖，能夠準確把握“教什么、怎么教” 。

《考試大綱》對實驗與探究能力的要求有這幾個方面：（1）能獨立完成“生物知識內容表”所列的生物實驗，包括理解實驗目的、原理、方法和操作步驟，掌握相關的操作技能，并能將這些實驗涉及的方法和技能進行應用。2017年乙卷生物部分試題完整地體現了這一要求。（2）具備驗證簡單生物學事實的能力，能對實驗現象和結果進行分析、解釋并能對收集到的數據進行處理。2017年全國乙卷第3題，分析以曲線圖呈現的實驗結果，即是對這一能力要求的考查。（3）具有對一些生物學問題進行初步探究的能力，包括運用觀察、實驗與調查、假說演繹、建立模型與系統分析等科學研究方法。如2017年全國乙卷第29題，設計實驗確定一種新病毒的類型。（4）能對一些簡單的實驗方案做出恰當的評價和修訂。我們要領會《考試大綱》的要求、正確把握實驗教學的能力維度，才能對與實驗相關的內容和資源進行合理地選擇和拓展，平衡實驗教學的深度和廣度，通過系統設計、統籌安排不同學習階段的教學目標和學習要求，合理規劃學生實驗能力發展的層次與梯度，在不同的教學階段進行不同的指導和訓練，使實驗教學循序漸進地進行。

2.認識學科本質，落實實驗教學

實驗思路的開發和實驗技能的提升離不開日常的實驗訓練。現階段學生實驗技能參差不齊的主要原因是實驗訓練水平不同。有些學校鑒于師資和設備問題，不具備開設《課程標準》要求的全部實驗的條件，實驗課大多由教師講，學生機械地記，對思維和能力的訓練效果甚微。有些學校為了彌補實驗課的不足，會給學生播放相關錄像，學生在觀看實驗錄像的過程中獲得相應的知識,這也是屬于機械記憶式的獲取知識途徑，談不上能力的訓練和學科素養的培養。其實是否開設與開足實驗課，不僅僅是客觀條件的限制，很大程度上與教師本身的教學理念和對學科本質的認識是息息相關的。很多教師覺得講實驗比做實驗效果明顯，尤其在復習教學中，更是以講代練應對考試。教師只有認識到生物學科的本質，認同生物是一門具有很強探究性的實驗科學，并認識到實驗的重要性及實驗探究的不可替代性，才能夠把探究理念和探究思維貫穿于日常的實驗教學中，并會想方設法完整教授《課程標準》中要求的實驗，從而做到真正基于提升探究能力、培養學科核心素養的目的來設計和落實實驗教學。

3.開發實驗資源，拓展教學維度

教學中怎樣培養學生的探究興趣和理性思維呢？關鍵要看教師的教學理念與教學思維。實驗教學不能僅停留于實驗的操作層面和實驗結果的達成，更重要的是要引導學生去發現和解決實驗中存在的問題，通過問題驅動，引發學生更深層次的思考和探究，真正訓練學生的思維。

3.1 挖掘教材資源，優化探究情境

實驗教學中，教師要根據教學經驗，挖掘探究亮點，選擇合適的探究情境，激發學生的探究熱情和興趣。教材中許多科學史實驗都蘊含著科學家的思維和智慧。如細胞膜的流動鑲嵌模型、光合作用的探究過程、DNA是遺傳物質的相關實驗、生長素的發現等所蘊含的科學家的思維過程是值得學生學習、借鑒的。因此，教學中教師可以這些經典科學史為載體，引導學生以科學家的角色去思考，還原實驗過程；要根據經驗和設置適合學生實際的探究情境，引導學生發散思維、借鑒科學家的思維和智慧深入探究，從而培養學生的理性思維和探究精神，真正達成生物學科素養。

3.2 捕捉課堂生成，激發探究興趣

每個實驗中都蘊含著豐富的教學資源，教師要善于發現和利用課堂中的教學資源，激發學生的探究意識，讓探究成為學生興趣使然下的一種自發性的學習行為，而不是為了探究而探究。例如在“影響酶活性的條件”的探究實驗中可通過討論實驗材料的選擇讓學生明白探究溫度對酶活性影響時不宜選用過氧化氫酶；可通過討論檢測試劑的選擇拓寬學生的設計思路；亦可借鑒“用淀粉酶探究pH對酶活性的影響”的失敗結果，引導學生分析、解決問題，在思維層面上深入探究，提升探究能力，發展理性思維。在“探究酵母菌細胞呼吸的方式”的實驗中，無氧環境的處理設置等，都是引導學生聯系實際，深入探究的很好契機。只要教師本身對探究能力有正確的定位，就會設法激發學生的探究興趣，引導學生去“知其然，更知其所以然”。

3.3 注重規范訓練，培養理性思維

生命觀念、理性思維、科學探究和社會責任是生物學教學中培養學生核心素養的主要方面，科學探究和理性思維是生物學科的突出特點。理性思維是一種建立在證據和邏輯推理基礎上的思維方式，如2017年全國乙卷第3、4題所考查的思維層次就是一種從事實到原理規律的歸納和概括層次的思維能力。歸納和概括的思維要求學生能從生物學事實中歸納、概括，形成基本規律、基本觀點。除了在實踐中形成這樣的意識與能力外，合理訓練也是不可替代的。例如開展針對實驗專題的說題訓練，學生的分析闡述過程也是訓練理性思維與規范表述的極佳教學手段。蘇聯教育學家蘇霍姆林斯基在《給教師的建議》中說：“讓學生體驗到一種自己在親身參與掌握知識的情感，乃是喚起少年特有的對知識的興趣的重要條件”。教學實踐經驗表明，不管教師的講述多精辟生動，也只能讓學生達到領會水平，而要形成技能并達到應用水平，學生一定要經過實踐，就像實驗技能的形成一定要在動手實驗過程中實現一樣。而讓學生說題，就是一種思維層面的探究與實踐，是培養學生獨立思考、比較分析，進行知識的遷移應用，形成個人見解的思維能力過程。又如假說-演繹法是遺傳學分析中用到的重要方法，對提高學生的科學素養具有重要意義。教學中要善于利用經典實驗，如孟德爾分離定律、自由組合定律、摩爾根果蠅雜交實驗與基因在染色體上等，訓練學生模仿、學習科學家的思維，實踐應用假說演繹，提升思維品質。如光合作用發現史的教學中，可以利用相關實驗引導學生分析實驗結果，歸納實驗結論，提高思維的針對性。亦可以重點選擇薩克斯的實驗和恩格爾曼的實驗讓學生從實驗目的、原理、過程、結果、結論及實驗設計等方面具體分析、比較，使學生拓寬探究思路，完善實驗思維。

總之，教師要立足于教材實驗和科學史，夯實實驗技能；懂得挖掘有用的課程資源，利用資源突破教學重難點，優化實驗教學；更要合理整合資源，拓寬教學思路，使實驗教學更具針對性、趣味性和探究性。要采用多樣化的教學手段使學生融會貫通、靈活運用，有意識地堅持知識、能力與方法“三位一體”，引導學生走向深度學習，發展理性思維，提升學科核心素養。