通過實驗創新與實踐，培養學生生物學核心素養

管新芳

摘 要：本文從培養學生的科學素養為目的，總結了對教材中的一些實驗進行的合理優化、創新、拓展及思考，旨在培養學生的科學探究思維，提高學生科學探究能力。

關鍵詞：高中生物實驗;核心素養;理性思維;科學探究

1.問題的提出

《生物課程標準》中倡導的生物學科素養中的理性思維、科學探究能力的培養與實驗教學有著密切的關系。筆者對教材中的一些實驗進行了合理優化與創新，使學生學習興趣大增，對學生理性思維、科學探究能力的培養起了一定的作用。

2.對教材實驗的合理優化、創新與實踐

2.1改進實驗設計，培養科學探究意識

《重組DNA技術的基本工具》三種工具如何發揮作用，得到重組DNA分子，是本課題的難點。筆者改進了教材中模擬實驗，設計了以下由簡單至復雜的模擬操作，讓學生把抽象的知識直觀化，把復雜的東西簡單化，知識理解得更為透徹。DNA模型建構模擬實驗：

①使用EcoRⅠ限制酶切割DNA序列（此序列左右兩端用膠水粘成環狀模擬環狀質粒）

②使用EcoRⅠ限制酶切割DNA序列，從而獲取目的基因

③用膠帶紙模擬DNA連接酶將②獲得的目的基因與①切割后質粒連接成重組質粒

通過用同一種酶同時切割含目的基因的DNA片段和質粒，學生發現切割后目的基因和質

粒會自身環化，而且目的基因與質粒會出現任意連接。那么怎么做才能解決這些問題呢？筆者通過以上設計激發學生的興趣，培養科學探究的欲望，此時及時發給學生以下材料進行雙酶切模擬。

④雙酶切：兩種不同的限制酶同時切割含目的基因的DNA片段和質粒，并用膠帶紙模擬DNA連接酶將兩者連接成重組DNA分子

通過用兩種酶同時切割含目的基因的DNA片段和質粒，學生發現切割后的目的基因和質粒不會發生自身環化，也保證了目的基因和質粒進行正向連接。

通過以上實驗設計，真正“面對每一位學生”，讓每一位學生都能體驗和享受成功的愉悅，不僅讓學生掌握了知識點，更讓學生學會動手去創造、動腦去思考，從而培養了科學探究意識。

2.2改變實驗方式，培養科學探究思維

探究類實驗能更好地培養學生的科學探究思維。因此，教師可根據學生學情和實驗實際，盡可能的將驗證類實驗改變為探究類實驗，以更好地激發學生的探究興趣，解決學生學習中的困惑，培養學生的科學探究思維。

如，《酵母細胞的固定化》實驗成敗的關鍵是海藻酸鈉溶液的配制，教材中只有設置了一個濃度：0.7g/10ml。那么濃度過高或過低又會有什么的結果呢？筆者帶領學生進行了探究實驗：配制不同濃度的海藻酸鈉溶液0.4g/10ml、0.7g/10ml、1.0g/10ml。實驗得到的凝膠珠：第一組為圓形、顏色為較淺、近乎白色;第二組為圓形、顏色為黃色;第三組拖尾狀、顏色為黃色，比第二組略深。

這樣的結果激發學生思考，得到結論：A、海藻酸鈉濃度過高，實驗失敗，很難形成凝膠珠，常呈現拖尾狀。B、海藻酸鈉濃度過低，固定的酵母細胞太少，凝膠珠顏色較淺。

在此基礎上，學生進一步探究了注射器推進速度、距液面高低對凝膠珠形狀的影響

科學教學必須讓學生參與以探究為目的的研究活動，使他們同老師和同學一起互相啟發、互相促進，這樣才能更好地培養科學探究思維。

2.3改良實驗裝置，培養科學探究能力

實驗教學在使學生學會驗證一個結論和探索某一生物規律、現象的同時，更重要的是培養學生追根刨底的科學探究精神、能力，并嘗試創新。

如，《比較過氧化氫在不同條件下的分解》實驗中，由于裝置不嚴密，過氧化氫分解產生的氧氣容易逸出試管，很難全部留在試管中用于衛生香的復燃，從而影響實驗的觀察效果甚至可能導致衛生香不復燃。大量氧氣產生時，用帶火星衛生香檢測也有一定的危險。

為了解決以上問題，筆者引導學生利用化學排水法收集氧氣的實驗，對第3、4支試管進行了實驗裝置的改良，模式圖如下：

改良后的實驗裝置，不用帶火星的衛生香復燃來檢測，只需觀察相同時間內Ⅰ、Ⅱ試管中排出的水的體積即可比較不同催化劑的催化效率高低，直觀又安全。

通過這樣的改進，發揮實驗教學的優越性，盡最大可能培養學生的科學探究能力。

2.4改換實驗材料，培養科學探究素養

新課標倡導，面向全體學生，讓他們進行探究性學習。筆者通過改換實驗材料，引領學生走出教材，走進自然，提高了實驗的可行性，拓展了學生的創新能力，培養了學生的科學探究素養。

如，《葉綠體中色素的提取與分離》，教材常用菠菜，因季節原因，夏、秋、冬初、春末，市場上菠菜或沒有或價格較貴。筆者引導學校利用校園中的植物，采摘各類葉片做實驗，以不同葉片為自變量，比較不同葉片色素的種類和相對含量的差異，篩選出最佳的當地實驗材料。

3.實踐思考

在以核心素養為目標的教學改革中，怎樣更好地進行生物實驗教學，并將科學探究能力的培養有效地融入教學中，是每位教師的重要課題。

實踐證明，通過以上策略對實驗教學進行的創新，能有效地激發學生的學習興趣，讓學生生成深度學習，形成一定的實驗探究能力，也能高效地提高生物學課堂的有效性。

參考文獻

[1]李傳印.改革生物學實驗教學提高學生的科學素養[J].生物學通報，2004，39（3）：42-43.

[2]皮建輝，向孫軍，楊其仁，等.創新實驗教學途徑的探索與實踐[J].實驗科學與技術，2007，5（2）：63-65.