高中生物實驗教學中核心素養的落實

夏云黎

【摘要】生物學是一門以實驗為基礎的學科，實驗教學是高中生物教學的重要組成部分。在高中生物教學中落實核心素養，是高中生物新課程標準的要求。目前高中生物實驗教學模式存在一定的問題，針對這些問題和生物學科核心素養的內涵進行教學改革，是提高高中生物實驗教學質量和學生核心素養的重要途徑。

【關鍵詞】高中生物?實驗教學?核心素養生物學知識是歷代生物學家通過觀察現實生活中的生命現象，設計科學實驗，探究生命活動規律總結出來的，所有的生物學理論都有一定的實驗基礎，故實驗教學在高中生物教學體系中占有重要地位。2018年1月頒布的《普通高中生物學課程標準（2017年版）》將“核心素養為宗旨”作為高中生物教學的四大基本教學理念之一，要求教師在高中生物教學過程中培養學生的核心素養。生物學科核心素養內涵豐富，包含多種生物學相關理念、思維和能力，故在高中生物實驗教學中落實核心素養，有利于提高學生的綜合能力，對提高高中生物實驗教學質量有重要意義。

一、高中生物實驗教學現狀

首先，高中生物是高中課程體系中的副課，所占比例較小，課時嚴重不足，但高中生物教學內容又較多，為了讓學生掌握盡可能多的生物學知識來應對高考，很多中學會通過壓縮生物學實驗課程的方式來增加理論課的課時，大大減少了學生接觸生物學實驗的機會，將高中生物這一理科課程轉變成了文科課程，導致學生普遍缺乏生物學思維能力，對生物學的理論基礎認識不清。

其次，受應試教育思想的影響，大部分中學多年來一直采用陳舊的實驗教學方式，即教師先講解實驗原理，然后演示完整實驗操作過程，最后讓學生通過模仿教師的操作完成實驗，進而保證實驗教學主要目標的達成，但這種實驗教學方式限制了學生思維與行為，無法體現生物學實驗的探究性，不利于學生創新思維和實踐能力的發展。

最后，受課時和教育資金的影響，很多復雜、耗材昂貴的探究性實驗不得不轉變成演示性實驗，使學生失去親自動手操作的機會，且學生都是分組進行實驗操作，每個學生只能操作實驗的某一步驟，甚至有的學生處于主觀或客觀原因根本沒有參與實驗操作，導致學生普遍欠缺實驗能力和動手能力。

二、生物學科核心素養的內涵

生物學科核心素養是基于生物學所表現出來的價值觀念、思維方式、科學能力和道德品質等提出的一種學科素養，是學生學習生物學知識所要獲得的關鍵素養，對學生的全面發展有重要意義。高中生物課程標準經過多次改革、優化，現認為生物學科的核心素養主要包括生命觀念、理性思維、科學探究和社會責任四方面，其中生命觀念是指通過觀察現實生活中的生命現象，探尋生命規律，并將其與現實世界聯系起來，形成以生命為核心的世界觀，學會從生命的角度去看待實際問題;理性思維是指通過分析、判斷和歸納等思維活動完成生物學知識的意義建構，并結合自身已經掌握的生物學知識，通過推理和建模等思維活動生成新的生物學知識;科學探究是指利用科學的方法探索未知的生命特征和規律，進而獲得對生命現象更深層次的理解;社會責任是指人類作為自然界生物中的一員，其行為會直接或間接影響社會中普遍存在的生命現象。

三、基于學生生物學科核心素養發展的高中生物實驗教學策略

1.構筑生命觀念

生物學科的生命觀念主要包括結構與功能觀、進化與適應觀、穩態與平衡觀、物質與能量觀，故在高中生物實驗教學中，教師應利用實驗的直觀性讓學生直接觀察到生命的結構，并結合其功能幫助學生構筑結構與功能相適應的觀念，如在“使用高倍顯微鏡觀察幾種細胞”實驗的教學中，先讓學生利用高倍顯微鏡觀察細胞的結構的多樣性，然后結合所觀察的細胞功能的講解，引導學生得出“細胞結構決定其功能”這一結論;利用現代信息技術設計“物種進化”模擬實驗，并通過多媒體設備演示物種在進化過程中周圍環境對其特征影響，進而引導學生形成“物競天擇，優勝劣汰”的觀念;同理也可利用現代信息技術構建“血糖平衡及調節”和“光合作用測試”模擬實驗，并通過多媒體體設備演示家兔血糖在胰島素和腎上腺素等藥物的影響下的變化和光合作用中物質與能量的轉換，進而引導學生形成“自我調節”和“物質與能量互相轉換”的觀點。

2.提升理性思維能力

生物學科的理性思維能力包括批判性思維能力、推理演繹思維能力和模型建模思維能力，故在高中生物實驗教學中，教師應引導學生發現實驗材料與設計方案的不足之處，培養學生的質疑意識和能力，幫助其學會用批判的眼光看待生物學問題，如在完成“探究酶的專一性”實驗后，根據“淀粉遇碘會變藍”這一特點向學生提出“是否能用碘液替代斐林試劑來驗證唾液淀粉酶的專一性”，并引導學生發現這種方法只能驗證淀粉的特性，而不能驗證淀粉酶分解淀粉的特點，與該實驗的目的不一致，故不能作為替代實驗方案;引導學生通過觀察實驗現象提出合理猜想，并通過實驗驗證猜想的正確性，鍛煉學生邏輯推理和實踐能力，如在“觀察植物細胞的質壁分離與復原”實驗結束后提出“用甘油或KNO3溶液替代蔗糖溶液會對實驗結果造成什么影響”這一問題，并引導學生根據質壁分離的一般原理做成合理猜想，然后再為學生提供甘油和KNO3溶液，讓其自主設計實驗來驗證自己的猜想是否正確;引導學生學會模型建構的方法，并運用到實際建模中，提高學生的建模能力，如在“制作DNA雙螺旋結構模型”實驗中，教師僅提供五邊形、圓形、不同顏色長方形的硬紙板和細鐵絲、訂書釘等模型零件，讓學生根據教材對DNA分子的結構特點的描述自主組裝模型，最終在教師的引導下完成雙螺旋結構模型。

3.訓練科學探究能力

生物學實驗中的探究性實驗有利于培養學生的探究意識，鍛煉學生的科學探究能力，故在高中生物實驗教學中，教師應嘗試將驗證性實驗改為探究新實驗，使學生有更多的機會參與探究過程，如在“DNA的粗提取與鑒定”實驗的教學中，實驗前先讓學生思考“實驗用雞血、兔血，還是羊血”這一問題，并引導學生通過分析禽類和哺乳類動物血紅細胞結構的差異性來探究該實驗的選材原理;實驗中提出“玻璃棒該如何攪拌”這一問題，并引導學生根據DNA的鏈狀結構探究該實驗的操作原理。

4.培養社會責任意識

生物學實驗不可避免地會產生一些廢氣、廢液和廢料，對環境造成一定污染，故在高中生物實驗教學中，教師應積極滲透環保教育，精心挑選實驗材料和試劑，精確計算用量，減少實驗污染;科學處理實驗廢物，甚至變廢為寶，培養學生的環保意識。如在“使用高倍顯微鏡觀察幾種細胞”實驗的教學中選擇蘋果和白蘿卜等無污染材料;在“葉綠體中色素的提取與分離”實驗的教學中，用無水乙醇代替污染環境的丙酮來溶解色素;在“DNA的粗提取與鑒定”實驗的教學中，精確計算實驗所需二苯胺的量，避免剩余過多污染環境的二苯胺;在“觀察DNA、RNA在細胞中的分布”實驗的教學中，收集酸液用于洗滌實驗儀器。

綜上所述，目前高中生物實驗教學模式存在課程安排不合理、教學方法陳舊和學生缺乏動手能力等問題，不利于學生生物學科核心素養的發展。在高中生物實驗教學中，通過構筑生命觀念，提升理性思維能力，訓練科學探究能力，培養社會責任意識，能夠有效落實生物學科核心素養。

參考文獻：

[1]金捷.基于發展學生核心素養的高中生物實驗教學策略[J].文理導航，2018，（11）：68.

[2]陳亞羨.高中生物實驗教學中培養學科核心素養的策略[J].中學課程輔導，2018，（08）：11.

[3]黃金秋.基于核心素養的高中生物實驗教學實踐[J].中學教學參考，2018，（05）：88.