基于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)探尋

周穎 蘇州工業(yè)園區(qū)婁葑學(xué)校

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中往往出現(xiàn)秩序混亂、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)不明確、分析不透徹等情況，不僅降低了教學(xué)效果，還對(duì)師生情緒、習(xí)慣養(yǎng)成等產(chǎn)生負(fù)面影響。教師應(yīng)順應(yīng)新課標(biāo)核心素養(yǎng)的提出，圍繞生物新課標(biāo)包含生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任4 個(gè)方面的核心素養(yǎng)目標(biāo)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)和實(shí)施，凸顯出實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用和地位。

一、開展平行實(shí)驗(yàn)，形成支撐概念生成的豐富事實(shí)

一個(gè)科學(xué)概念往往需要從大量豐富的事實(shí)依據(jù)來(lái)演繹歸納而生成。人類認(rèn)識(shí)活動(dòng)，總是先接觸到個(gè)別事物，而后推及一般，又從一般推及個(gè)別，如此循環(huán)往復(fù)，使認(rèn)識(shí)不斷深化。實(shí)驗(yàn)是探索事實(shí)獲取實(shí)證的重要途徑，在實(shí)驗(yàn)中選用多種材料，有助于學(xué)生認(rèn)知生命現(xiàn)象的普遍規(guī)律和概念的最后生成。

例1：探究光合作用的系列實(shí)驗(yàn)：天竺葵是首選實(shí)驗(yàn)材料，其實(shí)驗(yàn)效果也確實(shí)很好，但天竺葵一方面難覓，一方面葉片少，一個(gè)年級(jí)一二十個(gè)班短時(shí)間損耗很多，有時(shí)連剛長(zhǎng)出的小葉片都難逃“毒手”，最后就光禿禿只剩枝條，很難養(yǎng)活到第二年再用。在實(shí)踐中嘗試使用青菜葉、銅錢草、一串紅等相對(duì)常見、葉片多、易養(yǎng)活、成本低的植物作為實(shí)驗(yàn)材料的補(bǔ)充，意外發(fā)現(xiàn)效果不亞于天竺葵，同時(shí)增加了學(xué)生的參與面，最關(guān)鍵的是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到：光合作用是綠色開花植物普遍進(jìn)行的生理作用，從而為生成光合作用的重要概念做好積累和鋪墊。

例2：觀察花的結(jié)構(gòu)：教材中取材桃花，桃花本身品種繁多，碧桃是校園里的常見樹種，而碧桃花多數(shù)為重瓣花，對(duì)辨認(rèn)花的結(jié)構(gòu)有影響，紫葉李、垂絲海棠等花型雖小，五臟俱全且分明，可以考慮部分替代桃花，這樣就避免“啃食”一個(gè)品種，也為學(xué)生總結(jié)“花的一般結(jié)構(gòu)”做了極好的鋪墊。

例3：驗(yàn)證綠葉在光下吸收二氧化碳的實(shí)驗(yàn)中，檢驗(yàn)二氧化碳可用兩種試劑：澄清石灰水或溴麝香草酚藍(lán)（BTB）溶液。通過(guò)實(shí)踐操作，地生植物通入澄清石灰水效果明顯，用足夠大的密封塑料袋來(lái)替代廣口瓶，分別設(shè)置：甲：盆栽植物+透明密封袋+大號(hào)黑色塑料袋；乙：盆栽植物+透明密封袋；丙：空的透明密封袋。均放置在光下2 小時(shí)，用漏斗在密封袋一側(cè)開小口注入適量澄清石灰水，可取得理想的實(shí)驗(yàn)效果。通過(guò)實(shí)踐還發(fā)現(xiàn)用水生植物金魚藻做這個(gè)實(shí)驗(yàn)也方便易行，用三支試管加入等量已吹氣的BTB 溶液，其中甲乙試管內(nèi)放入適量金魚藻，丙試管內(nèi)不放，甲試管用黑紙包住，均在光下靜置2 小時(shí)，甲、丙試管BTB 溶液仍然呈黃色，乙試管變成藍(lán)色。通過(guò)并列式實(shí)驗(yàn)的設(shè)置，學(xué)生容易獲得豐富的“綠葉在光下吸收二氧化碳”的事實(shí)，從而從廣泛的事例中得出結(jié)論、生成概念。

二、設(shè)計(jì)遞進(jìn)式實(shí)驗(yàn)，發(fā)展科學(xué)探究能力水平

科學(xué)探究是研究生命科學(xué)的基本方法，是未來(lái)公民在創(chuàng)新型社會(huì)中從事生產(chǎn)和生活應(yīng)具備的能力，實(shí)驗(yàn)是科學(xué)探究的重要途徑，設(shè)置遞進(jìn)式實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)，深入探索，不斷培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力。

例1：測(cè)定植物的蒸騰作用：設(shè)置到戶外在完整的植株上做對(duì)照實(shí)驗(yàn)，如在桂花、香樟等樹上選用粗細(xì)相近、位置相仿的兩根枝條，一枝去葉，一枝留葉，各套上透明塑料袋扎口。對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)而言，模擬自然環(huán)境或直接在真實(shí)環(huán)境中的實(shí)驗(yàn)更富客觀性，就如袁隆平院士常在田間地頭做實(shí)驗(yàn)一樣。此設(shè)計(jì)為探究植物蒸騰作用的主要部位是葉。在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)：選用相似的葉片，分別在上、下表皮及上下表皮涂上凡士林，以探究葉上下表皮蒸騰作用強(qiáng)度的差異，進(jìn)一步明確蒸騰作用的主要結(jié)構(gòu)是葉表皮的氣孔。

例2：鑒定食物的主要成分：巧用蘿卜，可以同時(shí)鑒定水、維生素C、無(wú)機(jī)鹽三種物質(zhì)的存在：先用蘿卜擠壓出汁液，鑒定出含有水；再吸取一滴蘿卜汁液滴在載玻片上，用酒精燈加熱烘烤至干，留下的結(jié)晶物質(zhì)說(shuō)明含有無(wú)機(jī)鹽；最后在滴加碘液變藍(lán)紫色的米飯上滴加蘿卜汁，藍(lán)紫色褪去則鑒定含有維生素C。學(xué)生分工合作，一物三用，層層遞進(jìn)，饒有趣味。大大提高了實(shí)驗(yàn)效率，優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)效果。

例3：觀察水中的小生物：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)首先出示兩張不明生物的載玻片，要求學(xué)生先觀察后對(duì)照模式圖進(jìn)行判斷。設(shè)置懸念，并以觀察比較的方式引領(lǐng)學(xué)生認(rèn)知，巧妙化解了學(xué)生盲目觀察費(fèi)時(shí)費(fèi)力的情況。

三、應(yīng)用圖表細(xì)化分析，注重科學(xué)思維的提升與訓(xùn)練

實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)生物學(xué)的重要方法，但實(shí)驗(yàn)本身不是教學(xué)目的，重要的是要引導(dǎo)學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)、觀察現(xiàn)象，收集數(shù)據(jù)，分析現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，悟出結(jié)論，在系列環(huán)節(jié)的訓(xùn)練中，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法和習(xí)慣，習(xí)得科學(xué)工作的基本范式。應(yīng)用圖表于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析中，大大提高分析的透徹度和清晰度。

例1：驗(yàn)證綠葉在光下吸收二氧化碳：有甲乙丙三個(gè)裝置，其中有兩個(gè)變量：光和綠色植物，暨包含兩個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，乙是公共的對(duì)照組，學(xué)生容易將兩個(gè)結(jié)論混為一談，且容易思維定勢(shì)，出現(xiàn)并不從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象去分析結(jié)論的情況。此時(shí)可用表格來(lái)梳理現(xiàn)象、引導(dǎo)分析，輔以板書生成，真正落實(shí)學(xué)生在探究過(guò)程中體悟科學(xué)思想與方法的初衷。

例2：探究種子萌發(fā)的外界條件：以柱形圖列出各條件下的萌發(fā)率，學(xué)生根據(jù)圖表分析得出：種子萌發(fā)需要適量的水、適宜的溫度等條件，而光照、無(wú)機(jī)鹽的條件不是必要條件，至于空氣是否是必要條件，還要通過(guò)討論做進(jìn)一步探究。

例3：觀察霉菌：可以選取多種地方及食材上的實(shí)驗(yàn)材料，如面包饅頭、發(fā)芽的花生、醬油瓶口、衣服皮靴等。從生活入手，就地取材，實(shí)驗(yàn)中觀察多種霉菌形態(tài)結(jié)構(gòu)，并從調(diào)查中獲知霉菌與人類生活生產(chǎn)的密切關(guān)系，提高辯證思維能力，同時(shí)為學(xué)生樹立科學(xué)生活觀念打下基礎(chǔ)。

四、滲透人文教育，注重發(fā)展與提升社會(huì)責(zé)任意識(shí)

社會(huì)責(zé)任是所有學(xué)科都需要聚焦的核心素養(yǎng)，生物學(xué)課程中的“社會(huì)責(zé)任”具有鮮明的學(xué)科特征，是指基于生命科學(xué)的基本認(rèn)識(shí)，參與個(gè)人生活與社會(huì)事務(wù)討論，做出科學(xué)解釋和判斷，解決問(wèn)題的擔(dān)當(dāng)和能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有意滲透人文教育，細(xì)節(jié)處理使之成為學(xué)生個(gè)人成長(zhǎng)和社會(huì)進(jìn)步的正能量。

例1：探究魚類適應(yīng)水中生活的特征：教材中已經(jīng)刪去了解剖的環(huán)節(jié)，教師要引導(dǎo)學(xué)生展開充分的思考和討論，設(shè)計(jì)出對(duì)魚傷害最小的實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)學(xué)生尊重生命、善待生命的意識(shí)。同理，探究螞蟻的覓食行為，探究蚯蚓適應(yīng)土壤中生活的特征等實(shí)驗(yàn)，不僅要制止學(xué)生實(shí)驗(yàn)中玩弄小動(dòng)物的行為，而且要教育學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中善待生命，結(jié)束后將動(dòng)物放歸自然等。

例2：模擬皮膚是一道保護(hù)屏障，模擬傳染病的傳播途徑，模擬探究煙草、酒精對(duì)人體健康的危害等：教材設(shè)置模擬實(shí)驗(yàn)本身體現(xiàn)了人文關(guān)懷的思想，教師要加強(qiáng)對(duì)模擬對(duì)象的分析引導(dǎo)，在細(xì)節(jié)中滲透衛(wèi)生保健常識(shí)，促進(jìn)學(xué)生形成科學(xué)生活的觀念和習(xí)慣。

例3：探究某種環(huán)境污染對(duì)生物的影響：此類實(shí)驗(yàn)建議教師結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際問(wèn)題開展，如模擬不同濃度的酸雨對(duì)植物種子萌發(fā)的影響等，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作和分析中形成正確的生態(tài)意識(shí)，參與力所能及的環(huán)境保護(hù)活動(dòng)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)的重要陣地，是學(xué)生自主學(xué)習(xí)豐富探索體驗(yàn)的平臺(tái)，心理教育學(xué)認(rèn)為：“告訴我，我會(huì)忘記；分析給我聽，我可能記住；如果讓我參與，我就會(huì)真正理解。”學(xué)生上到實(shí)驗(yàn)課的興奮程度也證實(shí)了這一點(diǎn)，學(xué)生親自參與實(shí)驗(yàn)，主動(dòng)思考分析，實(shí)驗(yàn)教學(xué)才能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。因此，教師要扎實(shí)推進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，吸引學(xué)生更主動(dòng)地參與實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、實(shí)施、改進(jìn)和分析，逐步達(dá)成樹立生命觀念、形成科學(xué)思維、養(yǎng)成探究習(xí)慣，擔(dān)當(dāng)社會(huì)責(zé)任等學(xué)科核心素養(yǎng)的教育目標(biāo)。