高中生物實驗教學中培養學科核心素養的策略

陳亞羨

摘 要：《普通高中生物學課程標準（2017版）》提出以核心素養為宗旨的基本理念，而生物學學科核心素養包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任。對高中生物實驗教學進行了研究，總結出四個策略：在實驗和觀察中學習生物知識和操作技能、重視教材中的經典實驗、設計實驗、重視理論與實際相聯系。

關鍵詞：高中生物；實驗教學； 學科核心素養

中圖分類號：G633.91 文獻標識碼： A 文章編號：1992-7711（2018）08-011-02

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在新一輪生物課程改革的形勢下，高中階段將核心素養為宗旨的課程理念放在所有理念之首，充分體現本課程的學科特點和育人價值。因此，探索培養學生生物學科核心素養應滲透到每一節課堂教學中。培養學科核心素養的途徑和策略有多種，其中通過生物實驗教學培養生物學科核心素養是最直接、最有效的途徑。

1. 明確高中生物學科核心素養的內涵

《普通高中生物學課程標準（2017版）》中對生物學科核心素養的四個維度做了詳細的解釋：“生命觀念”是指對觀察到的生命現象及相互關系或特性進行解釋后的抽象，是人們經過實證后的觀點，是能夠理解或解釋生物學相關事件和現象的意識、觀念和思想方法。“科學思維”是指尊重事實和證據，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、解決實際問題的思維習慣和能力。“科學探究”是指能夠發現現實世界中的生物學問題，針對特定的生物學現象，進行觀察、提問、實驗設計、方案實施以及對結果的交流與討論的能力。“社會責任”是指基于生物學的認識，參與個人與社會事務的討論，作出理性解釋和判斷，解決生產生活問題的擔當和能力。

2. 高中生物實驗教學中培養學科核心素養的策略

2.1通過實驗和觀察，學習生物知識和操作技能，樹立正確的生命觀念

生物知識包括基本的生物學原理和規律；操作技能包括正確使用顯微鏡等生物學實驗中常用工具和儀器等基本的實驗操作技能，以及體驗觀察和實驗等科學研究方法。在高中生物必修教材中，安排了大量的實驗、探究等活動，在教學過程中，確實保證實驗探究課的開展，對學生學習生物知識和提高實驗操作技能具有明顯的促進作用。例如在《觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂》中，學生按制作流程完成裝片的制作，先在低倍鏡下觀察，找到分生區細胞后再用高倍鏡觀察。在學生找到分生區細胞后，指導學生邊觀察邊移動裝片，先找到分裂中期的細胞，然后再找前期、后期、末期的細胞，最后找分裂間期的細胞，注意觀察各時期細胞內染色體形態和分布的特點。如果自制的裝片效果不太理想，可以觀察洋蔥根尖固定裝片。在此基礎上提出疑問：為什么有的同學制作的裝片中細胞絕大多數處于間期，很難找到分裂期的細胞？引導學生從根尖取材的時間、顯微鏡下移動裝片尋找不同的視野等方面來分析。此外，還可進一步引導學生思考：觀察細胞的有絲分裂為什么要用根尖分生區而不是成熟區或伸長區？在解決問題的過程中形成結構與功能相適應的生命觀念。

2.2重視教材中的經典實驗，幫助學生領悟科學研究的過程和方法，培養科學思維

新課程理念強調對生物科學史的學習，科學史的學習有利于學生了解科學研究的具體過程、研究的方法，對科學品質和科學思維的培養有著重要的作用。教材中介紹了科學史上很多著名的實驗，這些實驗都是理解科學研究過程，學習科學研究方法的很好范例：例如“孟德爾的豌豆雜交實驗”介紹了孟德爾所做的貢獻以及假說演繹的推理過程；“光合作用的探究歷程”則通過設計對照實驗證明了光合作用的產物除了氧氣外還有淀粉，同時利用同位素標記法設計兩組實驗，證明光合作用釋放的氧氣來自水。

在學習經典實驗的過程中，教師可以設計學生探究活動，讓學生宛如親歷科學家探索的歷程，體會科學探索的艱辛與樂趣，從而使學生加深對科學知識的掌握和科學方法的運用。例如，在《生物膜的流動鑲嵌模型》一節中對生物膜結構的探索歷程的教學，教師通過介紹相關科學家的實驗明確了生物膜的主要成分是蛋白質和磷脂之后，提出問題：磷脂在細胞膜上是如何分布的？設計探究活動一：要求學生用畫圖的形式表示許多磷脂分子在空氣和水界面上單分子的排布情況。在明確細胞膜中的脂質分子必然排列為連續的兩層后，設計探究活動二：要求學生用畫圖的形式表示許多磷脂分子在水溶液中形成相對穩定的排布情況。以下是學生通過探究共同得出的磷脂分子在細胞膜上的排布圖。

明確了磷脂分子在細胞膜上的分布后，繼續探討蛋白質在磷脂雙分子層中的位置，進行探究活動三：嘗試用畫圖的形式構建生物膜的模型。在此探究學習過程中，學生的科學探究能力進一步增強，且學生對生物膜磷脂雙分子層的理解和應用能力也得到了提高，同時也為后續知識的學習奠定了堅實的基礎，為“生物膜的流動鑲嵌模型”的提出和理解做了非常好的鋪墊。

2.3設計實驗，注重科學探究

掌握正確的科學思維方法，培養學生科學探究能力，是培養生物學科核心素養的一個重要內容。掌握科學探究的一般過程包括：提出問題、作出假設、設計實驗、進行實驗、分析結果得出結論、表達和交流。在教學中，教師應積極組織學生進行探究性學習，使學生了解探究的過程，學會分析問題，確認變量，設計可行的實驗方案，根據實驗結果作出合理的判斷。例如：在探究影響酶活性的條件時，引導學生聯系生活經驗思考：感冒發燒時，為什么不想吃飯？于是學生提出問題：溫度會影響酶的活性嗎？作出假設：溫度會影響酶的活性。然后確定自變量是溫度，選擇實驗材料，設置對照組、實驗組，進行實驗觀察，得出結論。學生通過積極參與，掌握單一變量原則、對照原則和科學性原則，在科學探究過程中培養生物學科核心素養。

2.4重視理論與實際相聯系，增強社會責任

“理論聯系實際”是高中生物教育的傳統精髓，這里的“實際”主要是指教材涉及的各項實驗以及人們的社會生活實踐。通過將理論知識與實驗和生活相結合，從而深化學生對理論知識的理解，認識生物學知識與技術進步和社會發展的關系，強化應用意識和實踐能力。例如：在探究環境因素對光合作用強度的影響中，引導學生在已學知識和生活經驗的基礎上通過調查和搜集資料，了解農業生產上提高農作物光合作用強度的措施，分析各項措施分別改變了影響光合作用的什么因素。學生提出諸如燃燒秸稈、增施肥料、合理灌溉、冬天大棚種植人工控制光照、溫度等措施，并針對這些建議進行可行性分析，提出優化措施。燃燒秸稈不能充分利用秸稈中的能量，又會造成環境污染；增施肥料如果是多施化肥，容易使土壤板結，保水、保肥、透氣性不好，也容易使地下水、河流、湖泊呈富營養化，造成環境污染。優化措施是將秸稈還田，多施有機肥，這樣做的優點是能改良土壤，培肥地力，不會造成環境的污染，減少因生產化肥造成的能量消耗，并能有效的促進植物生長，變廢為寶減少了生活垃圾。結合農業生產上提高農作物產量的措施來探究影響光合作用強度的環境因素，能提升學生理論聯系實際的能力、激發情感、增強社會責任意識。

[參考文獻]

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[3]俞紅成.高中生物學科核心素養的教學培養策略[J].中學生物教學，2016（8）：18-19.