基于核心素養發展的高中生物實驗教學優化策略探討

張美芳

生物學科核心素養的形成，需要通過學習生物理論知識等，讓學生獲得終身受益的重要觀念與品質。結合教學實踐來講，具體體現在可以使用生命觀念闡釋生命世界，可以使用理性思考生命現象與規律，且具備一定的社會責任意識與擔當。基于此，教師要致力于建構高效課堂，進一步優化高中實驗教學。高中生物是高考的必考科目之一，在高中生物課程標準中指出，教師要以學科素養為導向，對課堂教學進行優化與改革。基于此，文章結合生物實驗，重點探討教學現狀和實驗設計的原則，并在此基礎上指出生物實驗的開展對策，以供參考。

一、高中生物實驗教學現狀

（一）師生互動形式主義嚴重

多數高中生物教師從主觀上已經意識到和學生互動的重要性，但是并未全面把握學生的學習情況，課堂師生互動存在較為嚴重的形式主義。另外，部分教師逐步嘗試項目導學法進行互動，但是從結果來看，很多教師并未構建出有效的問題情境，導致互動效果不理想。在這種情況下，難以培養學生的生物學科思維意識。出現這一情況的原因，和教師未能夠形成科學的教學觀念與知識觀念有密切關系，將教學目標狹隘地當作是知識的講解。

（二）探究教學流于形式

教師在探究教學的過程中，存在以下幾個方面的問題，探究點偏離，將動手實驗等同于探究式學習。這與教師過于注重一節課程中探究過程的完整性有關，這種情況下，整個實驗過程安排相對比較緊湊，學生深度思維不足，難以達到預期的探究學習效果。

（三）合作學習效率不高

結合高中生物公開課與優質課教學過程與評比結果來看，多數教師都會采取小組合作探究的方法，但是組織效果并不理想。其中主要原因是教師的教學觀念不正確，認為安排學生合作學習是為了充分體現出課程改革的思想，進而導致小組合作學習存在形式化問題。學生在合作學習中未能夠得到有效的訓練，不利于自身學習習慣的培養。與此同時，合作學習內容的難易程度并不容易把握，因而高中生物合作學習活動流于形式，學生參與有效性比較低。

（四）考核方式過于落后

在傳統的教學評價中，往往采取閉卷考試方法，受到題型與考試時間等因素的制約，主要的考核內容是高中生物的相關概念與理論知識，難以拓寬測試內容的廣度。高中生物是一門實踐性非常強的學科，如果只是采用筆試的方法，難以考查學生是否掌握了學科的技能學習目標。同時，這種考核方式并未體現出學科實踐性特征，不利于核心素養的形成。

二、高中生物實驗教學設計原則

（一）遵循科學和生活結合的原則

無論是哪一門學科，都應該始終遵循科學性原則，尤其是生物學科，其科學性更加突出。生物學科中的結論，是通過大量實驗獲得的，所以每一個結論都具有科學性與嚴謹性。教師在設計生物項目活動時，需要充分考慮到生活性與科學性，設計出學生能夠接受的內容，從而幫助學生更好地理解。尤其需要注意的是，教師設計的活動必須要尊重科學，保證嚴謹。比如：教師可以從生活中的案例入手，用科學的思想設計項目活動，不但可以幫助學生理解生活中所蘊含的生物知識，還可以促使學生更加深刻地感受到生物項目活動所具有的科學性特點。

（二）加強實踐性原則的滲透

生物學科具備極強的可實踐性，教師在設計項目活動時，需要遵循實踐性原則，保證學生可以通過實驗深入地感受到理論與概念的形成過程。在生物項目活動設計中，教師要注意項目的選擇，讓學生能夠更加用心地從實驗中獲得正確的理論。除此之外，教師可以結合教材中的內容，選擇生活中與之相似的場景，作為項目活動的主題。引領學生進行項目化學習，不但可以加深學生對生物知識的理解，還可以強化學生的團結協作意識等，切實發揮生活理念下初中生物項目活動的優勢。

（三）注重創新性原則的應用

創新是一個國家發展的動力，在教學中也同樣適用。只有進行不斷地創新，才可以幫助學生實現發展與成長。對此，教師在設計項目活動時，要注意教學方法的創新、材料的創新等，幫助學生掌握更多的生物知識。尤其是學生的學習效果一直得不到提升時，教師更需要反思教學內容與教學方法是否過于落后。除此之外，創新過程中必須充分考慮到學生的實際情況，只有這樣，才可以充分發揮項目活動創新教學的價值。

（四）項目活動目標具體化原則

在初中教學中，基于生活理念的生物項目活動目的在于幫助學生掌握一些基本的生活技能與實踐技能，同時，教育工作者需要組織多樣化的實踐活動，進一步強化學生的勞動技能。教師可以利用勞動教育的方式，培養學生的個性特點，從而激發學生的創新意識與探究能力。與此同時，為了更好地培養學生的學科核心素養，教師需要注意實驗原理的滲透，使其能夠充分認識到該學科是一門以實驗為主的科學，進一步幫助高中生形成理性思維。

三、高中生物實驗教學優化策略

（一）分析實驗原理，培養理性思維

生物是一門科學，科學知識的形成必須要以邏輯推理為基礎。與此同時，科學研究是以大膽的想象與嚴密的邏輯為基礎的。在高中生物實驗教學中，理性思維是一種非常重要的思考方式。

以人教版《綠葉中色素的提取和分離實驗》為例，教師可以引領學生共同討論這個實驗的原理，比如，教師設計如下問題：

問題1：需要提取葉綠體色素，需要選擇植物的哪個部位進行提取呢？

問題2：依據葉綠體色素的溶解性，需要使用哪一種類型的溶劑呢？

利用這樣的問題設計，可以幫助學生對所學的內容和生活經驗進行回顧。在初中生物學習中，學生已經做過了“葉片中淀粉檢驗實驗”，通過回顧舊知，讓學生進一步鞏固“葉綠素能夠溶于酒精”這個知識點。接下來，教師可以與學生進行互動討論，引出以酒精作為提取液，使用有機溶劑研磨法提取色素的實驗原理。與此同時，教師可以讓學生小組探究“使用無水乙醇提取的原因是什么？”利用這樣的問題與課堂互動活動設計，幫助學生理解“必須要研磨破壞膜的結構才可以提取葉綠素”。

對生物實驗原理的研究，不但符合學生的心理認知特點，還將初高中的生物知識有效銜接，最終幫助學生自主建構概念，實現理性思維發展的目的。

（二）自主設計實驗，培養科學探究能力

引領學生自主設計實驗，能夠鍛煉學生的常規思維與創新思維，在這個過程中，教師要引領學生學會發現問題，探索新的問題解決辦法。與此同時，為了營造出良好的課堂氛圍，教師需要注意引導學生進行小組合作探究，實現思維的碰撞。當學生自主設計實驗方案后，其他同學對實驗方案進行評價與改正。這一過程中，教師需要高度重視學生參與實驗的基本情況，并在學生實驗結束之后，和學生共同分享實驗的心得。包括實驗的結果是否和預期一樣呢？是否發現了什么新的實驗結論呢？實驗差異形成的主要原因是什么呢？

以人教版《綠葉中色素的提取和分離實驗》為例，教師可以圍繞實驗結論，明確葉綠體色素與液泡中色素的差異，再設計如下的思考問題：

問題3：如果我們選擇其他植物葉片進行實驗，那么我們獲得的實驗結果是否會有不同呢？

為了幫助學生理解，教師可以展示其他植物綠色葉片色素分離結果圖片，讓學生探究月季枝條頂部紫色葉片和色素提取液的層析結果，讓學生總結不同種植物綠色葉片的色素類型等。通過這樣的教學設計，幫助學生感受生命之美。教師可以圍繞教材的內容，繼續設計探究性的問題。

問題4：如果使用其他的方法進行實驗，那么實驗的結論一致嗎？

在這一問題的導向下，教師可以進一步幫助學生了解柱層析技術，幫助學生感受這一技術在物質分離中的重要作用，增強學生對生物學與技術之間協同發展的認知與理解。

（三）立足基礎概念，形成生命觀念

高中生物中，“植物細胞的吸水和失水實驗”中包含了兩個概念，一個是原生質層，另一個是質壁分離。教師可以引領學生結合已有的概念認知，深入理解新的概念。在學習這節課內容之前，學生已經了解了滲透作用與半透膜的定義，接下來，教師要重點幫助學生掌握“成熟的植物細胞是一個滲透系統”。如果溶液的濃度相對比較高，那么細胞在溶液中會出現失水現象。接下來，教師可以引領學生理解“原生質層”這一定義，在教學中，教師要重點強調質并非細胞質，但是壁是細胞壁這個知識點。講解過程中，可以使用多媒體展示植物細胞結構圖，讓學生結合教材的概念指出哪里屬于原生質層。在這個直觀的圖片中，學生可以更好地理解原生質層。

植物細胞可以發送質壁分離與復原，但是動物細胞卻沒有細胞壁，不存在質壁分離的現象。通過實驗探究，引領學生提出問題與思考問題，最終形成結構和功能相一致的生命觀。高中生物實驗教學中，教師需要注意引領學生回顧所學的內容，將所有的生物知識點形成一個完整的框架，可以幫助學生在原有的基礎上加深對生命觀的理解與拓展。

（四）結合生活實踐，樹立社會責任感

引領學生通過實驗探究獲得答案，并結合自己的生活實際實現知識的遷移，與此同時，教師需要在教學中分享一些常見的生活現象，引領學生分析其中所應用的生活學原理。例如：平時常見的防腐腌制食品，使用的生物學原理是什么？學生根據已學的知識，可以快速說出是植物細胞的吸水和失水。這一生物學原理也可以應用于水肥管理，進一步增強學生對生物學魅力的感知與體驗。再比如，大棚種菜時，如何使用光合色素種類與含量的不同，提升蔬菜的產量呢？在這樣的生活案例中，教師可以進一步設計問題：綠色植物的價值，只是利用光合作用制造有機物嗎？綠色植物對自然界是否還有其他的意義呢？通過這樣的問題設計，引發學生思考如何保護植物以及如何實現人與自然和諧相處等。生物實驗教學中，培養學生的社會責任感，還能夠幫助學生積極主動地利用所學的生物知識解決生活生產問題。

結論

綜上所述，核心素養是學生必須要具備的思維與能力。教學中，教師要以核心素養為導向，分析師生互動以及實驗設計等方面的問題，并圍繞生物學科的四個核心素養，進一步對實驗過程和組織過程進行優化，比如：融入生活案例、結合基礎概念、引領學生自主設計實驗等方式，幫助實現學生思維與能力的培養。