核心素養下中學生物實驗信息化教學

劉勇環

摘? 要：自新課程改革實行以來，學生核心素養培養雖然逐漸成為高中生物學科的核心教學目標，但在高中生物實驗教學中，學生的核心素養提升卻仍然顯得比較緩慢，而依托教育信息技術，積極開展生物實驗信息化教學，正是改變這一教學現狀的有效途徑。基于此，文章簡單介紹了中學階段生物學科的核心素養，從促進學生核心素養發展的角度出發，對生物實驗信息化教學的意義進行了總結分析，最后還結合高中生物實驗教學的相關實踐經驗，為中學生物實驗信息化教學的有效開展提出了一些建議，希望能夠對素質教育理念在中學生物實驗教學中的有效貫徹落實起到一定的促進作用。

關鍵詞：核心素養;高中生物;實驗信息化教學

在教育現代化、信息化的背景下，中學生物教師要想實現新課改所提出的全新教學要求，幫助學生實現學生核心素養的不斷發展，不僅需要提高對生物實驗教學的重視，堅持理論與實踐相結合的教學策略，也必須要適應時代發展需求，將教育信息技術應用到教學中來，以真正實現信息化教學，尤其是在注重實踐探究的實驗教學中，對于教育信息技術的應用更是顯得極為重要，而面向生物實驗信息化教學展開相關研究，自然也是十分具有現實意義的。

一、生物學科核心素養概述

（一）生命觀念

生命觀念作為生物學科核心素養的重要構成元素，通常是指認識、理解、解釋生命現象或生物學相關事件的一種意識觀念，或是準確解釋生命現象特性、探究生命活動規律的一種思想方法，需要學生在學習、理解各種生物學基本概念的過程中逐漸形成，具體包括進化與適應觀、局部與整體觀、物質與能量觀等等。面對自然界中各種各樣的生物，學生只有具備了良好的生命觀念核心素養，才能夠對生物多樣性、復雜性、統一性及生物個體獨特性形成全面認知，進而為正確自然觀、世界觀的形成良好基礎。

（二）理性思維

理性思維簡單來說就是秉承科學、嚴謹、務實的求知態度及科學思維方法來認識事物、解決問題的能力素養。從中學生物教學的角度來看，學生通常需要在學習生物知識、解決生物學科相關實際問題的過程中，逐漸形成這一能力素養，并使其得到持續發展，還必須要充分尊重客觀實際及真實證據，將歸納概括、演繹推理等方法應用到知識學習與問題解決中來。對于中學生來說，只有具備了理性思維這一生物學科核心素養，才能夠正確看待各種生命現象，合理解釋生物學規律，在面對生物學相關社會議題時，對其做出科學、合理論證，在生物學習及個人發展方面都顯得十分重要。

（三）科學探究

科學探究作為認識事物、解決問題所必備的能力素養，在生物學核心素養中通常是指觀察生物學現象、發現生物學問題，并在此基礎上順利完成問題分析、實驗設計、實驗方案制定與事實、實驗結果總結與討論等一系列工作的能力素養。而要想形成這一生物學科核心素養，則需要學生對自然現象及相關生物學知識具有較強好奇心、求知欲，愿意為了了解自然現象、各種生物來參與到科學研究中來。

（四）社會責任

社會責任同樣屬于生物學科核心素養的重要組成元素，但與其他學科核心素養不同的是，社會責任核心素養主要是面向思想意識、觀念層面，是指在對生物學擁有正確認識的情況下，能夠利用自身所掌握的生物學知識、方法，對生物學相關社會事務做出理論評判、解釋，為生產生活問題的解決提供支持，以期達到造福人類的最終目標。在現實生活中，如參與環保實踐、宣傳關愛生命觀念、參與面向現實生活問題的科學研究等行為，都屬于具備社會責任能力素養的直接體現。

二、核心素養視野下開展中學生物實驗信息化教學的重要意義

（一）推動教學內容拓展

在生物實驗教學中，教師雖然普遍習慣于圍繞教材內容來選擇實驗、組織實驗教學活動，但由于教材內容相對有限，很難滿足學生了解、認識自然界的需求，而生物實驗本身又存在著一定理解難度，有些學生完成實驗后，仍然會出現無法理解實驗背后生物學規律的情況，因此要想使學生的核心素養得到較好發展，單純圍繞教材展開實驗教學往往會顯得比較困難。而開展生物實驗信息化教學，則可以加深互聯網與實驗教學間的聯系，在教學內容中引入各種合適的網絡教學資源，利用先進教學輔助設備、設施，將網絡教學資源以更加直觀、形象的形式呈現出來。這樣既可以豐富生物實驗教學的課程資源，充分滿足學生認識、了解自然界的需求，也可以為學生理解實驗原理提供幫助，對學生核心素養發展是非常有利的。

例如在進行“觀察細胞的有絲分裂”這一生物實驗的相關教學時，如果教師能夠借助視頻、圖片等形式的網絡課程資源，對細胞有絲分裂過程、動植物細胞有絲分裂差異等方面的知識進行介紹，那么學生的生物學知識儲備就會變得更為豐富，而在觀察實驗現象時，對染色體螺旋纏繞、紡錘絲附著在染色體著絲點上等現象的判斷及相關原理理解也會變得更加準確。

（二）保證學生探究興趣

學生的生物學科核心素養發展，通常都需要在學習探究、實踐的過程中逐漸實現，尤其是在生物實驗教學中，探究實踐對學生核心素養提升更是尤為重要，而要想讓學生積極參與學習探究、實踐，則必須要保證其對實驗具有較強的探究興趣。因此從核心素養培養的角度來看，開展生物實驗信息化教學的意義，往往還能夠在對學生探究興趣的激發、培養上。例如在進行“探究酵母菌細胞的呼吸方式”這一實驗的相關教學時，學生面對實驗過程常常會產生枯燥的感覺，學習興趣并不高。但教師如果能夠積極開展實驗信息化教學，例如播放交警在路上查酒駕時拿著酒精測試儀檢測的視頻，學生立即提起精神，能夠很好完成課堂教學導入，那么學生就會逐漸沉浸到情境之中，對實驗現象背后的實驗原理產生求知欲，想要通過動手實驗來科學探究實驗原理，而這也正是其產生探究興趣的直接體現。

（三）提高課堂教學效率

中學階段的生物實驗雖然大多都比較簡單，但對于參與實驗經驗較少、動手實踐能力比較薄弱的中學生來說，仍然會具有一定的難度，教師為了讓學生真正參與到實驗活動中來，實現學科核心素養的提升，通常都會在課前對實驗的基本步驟、操作要點進行簡單講解，如果學生剛剛接觸生物實驗，甚至還需要進行實驗步驟、實驗用具操作方法的現場示范。在整個實驗前講解過程耗時較長的情況下，即便教師能夠在學生參與實驗活動的過程中對其進行適時的指導，實驗課的課堂教學效率也同樣會顯得比較低。而開展生物實驗信息化教學，則可以突破傳統生物實驗教學模式的限制，利用各種多媒體課件或虛擬仿真軟件，將實驗操作要點、實驗步驟等方面教學內容以更加真實的方式呈現出來，引導學生借助這些軟件、課件進行課前預習，初步了解即將進行的實驗。

例如在進行“葉綠體色素的提取和分離”這一實驗的相關教學時，教師就可以提前錄制微課視頻，對實驗各環節的操作進行演示、簡單講解，并將微課視頻提前下發給學生，要求其進行預習。這樣一來，由于學生在上課前已經對實驗擁有了一定的了解，因此教師可以直接組織學生開展實驗活動，而課堂教學效率也會在不影響教學質量的情況下，得到顯著提升。

三、核心素養視野下開展中學生物實驗信息化教學的具體實踐

（一）生動解析基本概念

對于生物教師來說，要想有效開展中學生生物實驗信息化教學，首先就需要打破以語言講解為主的基礎知識教學固有思路，將各種信息化的教學技術手段，創新應用到與生物實驗相關的基本生物學概念教學中來，以幫助學生樹立正確的生物觀念。

例如在進行“使用顯微鏡觀察多種多樣的細胞”這一實驗時，教師就可以先帶領學生利用顯微鏡來觀察多種細胞，之后再借助多媒體教學設備，將各種細胞在顯微鏡中呈現出的影像照片集中展示出來，鼓勵學生結合所學知識及剛剛在實驗中觀察到的現象，對不同圖片中展示的細胞進行準確識別，說出各種細胞的共同點與差異。這樣一來，學生能夠發現所有細胞都有細胞膜、細胞質、細胞核三大共同結構，而教師只需適時的引出生物統一性觀點，就能夠對學生的生命觀念核心素養發展起到促進作用。

（二）引導學生科學探究

在開展生物實驗信息化教學的過程中，教師同樣還可以借助各種教育信息技術，對學生探究引導的具體方式加以創新，使其能夠更好地參與到以實驗為核心的科學探究活動中來。

例如在進行“觀察DNA和RNA在細胞中的分布”這一實驗的相關教學時，教師就可以改變傳統的實驗教學導入方式，將情境教學法應用實驗教學中上來，先為學生播放與細胞內部結構相關的動畫視頻（網上搜集整理或自主制作均可），并借此創設出“探索細胞王國”的相關教學情境。待學生沉浸到情境中后，再提出“DNA和RNA分別位于細胞王國的哪個位置？”“細胞中的DNA與RNA的結構有什么不同？”“DNA與RNA的組成成分有哪些不同？”等類似問題，以及有關實驗的簡單構想與思路，使學生產生進行實驗的強烈意愿，并迅速進入到思考探究的狀態中來，對實驗方案的完善、實驗活動的落實完成展開深入探究。而在參與實驗活動、展開實踐探究的過程中，由于學生必須要保證每一個實驗環節的設計科學性與執行規范性，還需要獨立或是與同學合作逐步完成實驗，因此其理性思維與科學探究核心素養都能夠得到很好地鍛煉。

（三）重視現實問題分析

在開展中學生物實驗信息化教學的過程中，很多學生雖然能夠在教師指導下，按步驟順利完成實驗活動，但對于實驗原理、實驗過程的理解與認識卻仍然比較淺顯，往往并不理解進行每一步實驗操作的原因，一旦將實驗帶入到類似的現實問題中來，那么學生很容易陷入迷茫的狀態，不知該如何解決。針對這一情況，教師還需充分發揮生物實驗信息化教學在教學內容拓展方面的優勢，借助多媒體課件、微課視頻、虛擬仿真軟件等教學輔助工具、資源，將實驗相關的現實問題呈現出來，之后再鼓勵學生結合所學知識來思考現實問題的解決思路。

例如在進行“探究水族箱（或魚缸）中群落的演替”這一實驗的相關教學時，由于課上觀察水族箱中變化并不現實，很難展現出“群落演替”的相關實驗現象，更無法與現實問題緊密聯系起來，因此教師完全可以對實驗教學思路加以創新，在網絡上搜集實驗的相關視頻資源，并將其制作成微課或其他形式的多媒體課程資源，將整個實驗的過程展現出來，并帶領學生觀察長期實驗的現象（群落變化情況）。如條件允許，還可以提前將水族箱放在班級中，并利用智能手機等設備，與學生共同記錄水族箱中每天的變化。等到生物群落演替現象發生后，再將視頻資源制作成微課，在課上組織學生觀看，把實驗現象與聯系生物入侵問題聯系在一起，鼓勵學生思考生物入侵可能造成的危害及解決生物入侵問題的有效策略。這樣一來，整個實驗過程及實驗現象都能夠在時長較短的視頻中清晰呈現出來，教師只需引導學生結合視頻中的實驗現象，對生物入侵等現實問題展開思考，就可以幫助學生深刻認識到生物知識、生物實驗在現實生活中的重要意義，產生運用所學生物知識來解決現實問題的意愿，而其社會責任素養也會隨之得到良好發展。

四、結語

總而言之，隨著新課程改革的不斷深入，中學生物學科的核心素養已經十分明確，但對于教師來說，要想有效開展中學生物實驗信息化教學，并借此來促進學生的學科核心素養發展，仍然需要充分認識到生物實驗信息化教學在學生探究興趣激發、教學效率提升、拓展教學拓展等方面的重要作用，在生物學基本概念解析、學生科學探究引導、現實問題分析等方面采取合適的教學策略。

（責任編輯：汪旦旦）

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