發展學生核心素養的初中生物實驗教學優化的策略研究

沈瑜

1 引言

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》提出了生物學學科核心素養，分為生命觀念、科學探究、科學思維和社會責任四個維度。通過生物學實驗，理解和體悟生物學科的本質是培養核心素養的有效途徑。學生在親身體驗的過程中，可以感悟生命的價值和奇妙，逐步形成生物學學科核心素養。

2抓住實驗導入，構建生命觀念

生命觀念是指人們對觀察到生命總的認識或看法，是對生命現象及相互關系（或特性）進行解釋后的抽象。古人云：“學貴于思，思源于疑”。“疑”是點燃學生思維探索的火種，促使學生產生強烈的探索欲望。教師要充分利用導入環節，結合實驗，引導學生去解決疑問的同時，激發學生生命觀念的形成。

在進行“觀察植物細胞結構”相關章節時，筆者讓學生提前去市場或者野外，先挑選一些植物果實或種子如各種豆類、玉米，提前浸泡培養，要求學生在家中觀察種子發芽生長。學生在觀察中深入了解植物萌發、生長的一系列過程，認識了生命現象，感悟到生命的價值。然后，學生在課堂中將浸泡發芽后的種子帶入課堂，相互交流。這樣既注重了學生的實踐經歷過程，培養學生的觀察及動手能力，又可以幫助學生加深對生命觀念的感知，使學生在興趣的驅使下自主進行探究實驗。

這一教學優化策略基于核心素養中的生命觀念培養，通過實驗及反思，有利于學生正確地對生活中的生命現象進行解答，感恩生命、尊重生命、感受生命價值觀，從而培養其生命觀念。

3突出實驗主體，培養科學探究

將科學探究引入生物學科的核心素養，是為了促進學生學習方式的改變，使學生能主動地獲取生物科學知識，體驗科學過程與科學方法，形成一定的科學探究能力和科學態度與價值觀，培養創新精神。在優化實驗過程中，教師應重視學生的主體性，不論是在個人自主實驗還是小組合作實驗中，都必須有意識地培養學生科學探究意識。

如“觀察植物葉表皮的氣孔”實驗，首先需要在葉片上撕下葉的下表皮。這是觀察最關鍵的一步。為了節約時間，教師一般會先進行演示，然后再由學生自己進行操作。在操作中，由于葉片較小，教師與學生距離又較遠，學生實際操作并不理想。其實，教師可以先讓學生自己嘗試進行撕取，讓他們在反復嘗試中，總結經驗，增強動手能力，同時也提高了自主科學探究能力。

在小組合作實驗中，學生互相探討，進行探究實驗的設計與操作，創新思路的碰撞和實踐，更能幫助掌握科學探究的基本思路和方法。教師要注意及時引導，促進學生合理分工，確保每位學生都能積極參與實驗。如在“探究酒精對水蚤心率的影響”時，當一位學生探究時，其他同學可以作為監督者、記錄者和復驗者，讓每個學生都能明確自己的任務和責任，提高他們的參與度，增強他們學習的主體性，也提高了課堂學習效率。

這一教學優化策略基于核心素養中的科學探究培養，通過突出學生的主體作用，驅動學生主動參與實驗探究，培養其自主及合作探究思維及習慣，不讀死書，不做固定性實驗，從而培養其科學探究。

4重視實驗引導，發展科學思維

科學思維是指運用科學思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力，包括歸納與概括、演繹與推理、質疑與論證等內容。教師要對生物學的學科本質和教學本質有充分的認識和系統化的了解，圍繞核心素養的要求，引導學生組織并開展實驗教學，逐步發展學生的科學思維。

生物學學科核心素養是學生在生物學實踐探索中逐漸發展起來的。蘇科版七年級上冊第一單元第一章“生物學——研究生命的科學”第二節“生物學的基本研究方法”中的“嘗試探究水溫的變化對金魚呼吸的影響”是學生進入初中后的第一次科學探究實驗。學生的能力有所欠缺，但是這個年齡段的學生具有較強的好奇心。因此筆者在上一節課結束時，布置讓學生模仿巴斯德的科學探究過程，對自己感興趣的小問題進行實驗設計，并利用假期進行小組實驗。在此基礎上，課堂上學生再通過分組探究活動，進一步加深了對科學探宄實驗的理解。

為了便于學生更好地進行科學探究，形成科學思維，教師可以圍繞生物學學科核心素養的目標，設置問題情境，引導學生思考，反思實驗設計：

①如何避免水量、水質、管徑等因素對金魚呼吸次數的影響？

②如何計數金魚的呼吸？什么時候開始計數？

③準備設計哪幾種不同的水溫？如何使用溫度計？

④如何改變水溫，使金魚不受驚嚇，以保證所得數據可靠？

⑤小組如何分工？

經過討論，各小組初步討論、得出實驗探究方案。筆者邀請小組代表上臺進行講解。該組設計的方案是：在1 000 mL燒杯中加入常溫水，讀出初始溫度，然后挑選健康的試驗魚一條，放入燒杯中。經過15 min，觀察魚的鰓蓋活動（呼吸運動），記錄魚的呼吸次數（次/min），重復計數3次。向實驗組的燒杯里加入冰水，使水溫下降5℃，再記錄魚的呼吸次數（次/min）。

筆者及時引導學生對此方案提出質疑。有學生提出，水量不等，沒有滿足單一變量原則;還有學生提出，金魚在水里游，往里加冰水，會讓金魚受刺激，還有學生提出，為什么不能同時使用兩個燒杯放入兩條金魚做實驗。每次提出問題后，筆者都適時進行點評，同時巡視、觀察學生實驗操作中，鼓勵學生嘗試設置多組對照實驗并對其進行驗證，嘗試設計圖表等多種形式展現探究活動的實驗結果，培養學生的科學實驗思維。

探究活動結束后，各小組代表匯報本組的實驗結果，總結歸納結論。教師及時聯系生活中，補充金魚生存的相關知識，提出養好金魚的措施，滲透生命觀念和社會責任。

這一策略優化主要基于核心素養中的科學思維，教師通過課堂互動、師生共同探討、適時引導等方式，在學生進行實驗設計中培養學生的自主合作探究能力，啟發學生創新實驗方法和科學思維，從而培養其基于科學思維的生物核心素養。

5結合生活實際，提高社會責任

生物學學科核心素養的培養目標最終是讓學生通過學習正確的認識生物學的本質，從而自覺擔負起學習生物并學以致用的義務，承擔相應的社會生態保護責任。在實驗教學中，教師要幫助學生深入理解實驗目的，并遷移應用，讓學生成為“全面發展的人”，提高社會責任意識。

在開展“生物生存的家園——生物圈”教學的時候，筆者將制作生態瓶的相關材料帶入課堂，一下子激發了學生的學習興趣。隨后，教師提出讓學生進行比賽，打造一個完美的“小型生物圈”。在反復交流、討論、修改中，學生發現根本無法設計出一個完美的方案。教師適時進行指導，引申到“生物圈Ⅱ號”，啟迪學生認識到只有生物圈才是人類和其他生物共同生存的家園，激發學生強烈的社會意識——保護地球，保護生物圈。

學習“觀察食用菌”時，教師可以讓學生了解菌類繁殖生長習性，并學習致用，制作食用菌，還可以及時讓學生利用動植物及菌落群繁殖生長習性設計如何改善環境，解決現實問題，更好地方便人們的生活。又如，教師通過“探究草履蟲對外界刺激作出的反應”實驗讓學生了解環境變化對生物的影響，直觀感受到保護環境的重要性。

這一策略優化主要基于核心素養中的社會責任培養，通過實驗，聯系生活實際問題，尋找解決方法，將既有知識和技能與實際情況相結合，有利于學生對于社會的深入認識，從而培養其基于社會責任的生物核心素養。

6教學反思

以“嘗試探究水溫的變化對金魚呼吸的影響”實驗為例，在科學探究中，筆者讓學生在質疑中驗證、在演繹中推理、在歸納中概括，并在活動中灌輸生命觀念，在活動后聯系實際，鼓勵及激發學生學會從生活中發現問題并培養良好的學習觀察習慣。

筆者在這個實驗前后都讓學生對科學探究實驗進行了拓展探討。經過對實驗的進一步優化設計，教師給予學生充分的信任，反而能夠更加激發學生的科學探究能力，從而能夠使實驗的過程更具變化性和創新性，實驗的結果更切合生活實際，課程的目的更加清晰。可見，開放性的實驗教學設計是培養學生自主探究能力的良好途徑，同時對教師的課堂教學及反應能力提出了更高標準，這樣才能為學生創造更加優化的實驗教學環境。

在核心素養的導向下，生物學的教學需要極大關注學生的全面發展。教師不能用傳統課程抽象知識灌輸的方式繼續授課，應該充分利用實驗教學這一有效載體，在理解教材的基礎上，明確各知識點所要達到的核心素養教學目標，抓住實驗導入，注重實驗主題，重視實驗引導，結合生活實際，通過運用各種創新教學方法，在持之以恒的優化及創新初中生物實驗課堂中，培養學生形成良好的生物核心素養。

參考文獻：

[1] 張曉鷗.在初中生物教學中培養學生的理性思維核心素養——以《細菌》一課教學為例[J].中國現代教育裝備，2017，（4）：62-63.

[2]羅齊芳.初中生物教學中發展學生核心素養的實踐與反思——“生命觀念”在初中生物教學中的核心地位[J].數理化解題研究，2017，（32）：97-98.

[3]李健，葉琦.利用PBL教學模式提高學生核心素養初探——以“藻類、苔蘚和蕨類植物”教學設計為例[J].凱里學院學報，2017，（6）：164-166.

[4]羅天然.論以“核心素養”培養為目標的生物教學實驗創新[J].學苑教育，2017，（5）：10-11.

[5]趙曉潘.基于核心素養的初中生物課堂教學——以“人體的激素調節”為例[J].中學生物學，2018，（6）：14-15.