學科核心素養下高中生物實驗教學探究

陳碧虹

（梅州中學 廣東梅州 514000）

核心素養屬于一個人綜合素養的體現，在高中生物課堂教學中，教學的有效性決定了學生核心素養培養，高中生物課堂中的實驗教學十分重要，很多生物的理論知識點都需要通過實驗教學進行驗證。學生在動手實驗的過程中發現問題、探究問題，提升生物知識應用能力，更好地把理論知識實踐化。教師在學科核心素養培養理念下，需要思考如何提升高中生物實驗教學質量，培養學生具備必備的能力和素養。

一、高中生物實驗教學核心素養培養的重要性

核心素養指的是學生在課堂教學當中除了要學習基本的理論知識之外，也需要具備適應社會發展和終身發展的關鍵技能，促進學生的全面進步。高中生物核心素養包含有社會責任、科學探究能力、理性思維和生命觀念，在學生學習生物知識時，能夠全面地了解生命的起源、發展和最終的形態，完善學生對于生命的認知，培養學生能夠愛護生命、珍惜生命。[1]培養學生生物學科核心素養，還能夠幫助學生具備理性思維，在學習各種生物知識時，教師采用多元化的教學手段，讓學生了解與生物相關的知識現象，并參與到實驗探究當中，培養學生探究意識。教師也要培養學生具備學科探究能力、問題解決能力，具備社會責任感，能夠針對復雜的事物進行理性的判斷，站在生物角度思考問題、解決問題，滿足學生未來發展需求。

高中生物課堂是基于科學探究為主的教學平臺，教師除了在課堂教學中帶領學生進行理論分析和自主學習之外，也需要充分掌握生物學科與生活實踐之間的邏輯關系。生物與其他學科相比跟生活實踐的聯系更加密切。學生們在課堂上學習的大部分生物知識都能夠在生活當中體現出來，因此教師需要根據具體的生物學現象，引導學生在生活當中自主觀察和研究，主動發現問題、解決問題，了解生物知識學習的價值，并通過強調學生的實踐能力培養，讓學生能夠形成思想、行為和個人知識上的協調性。教師在課堂教學當中要充分利用實驗教學內容，幫助培養學生的學習能力，豐富學生的實踐經驗，為學生提供更多能夠動手參與知識驗證的機會，通過學生自主實踐來發展個人思維能力。通過多樣化的實驗教學活動，加深對生物知識的學習和理解，幫助學生養成良好的學習習慣。在生物知識學習當中，學生的問題探究能力、分析能力和應用能力培養十分重要。[2]在實驗課堂教學當中基于核心素養優化教學工作，就是需要以學生為主，創新教學觀念和教學模式，及時了解當前學生的學習狀態，調整教學內容和教學形式，能夠及時地認識到自己在學習當中的優點和不足之處，實現多元化課堂教學目標，最終提升課堂教學效率和教學質量。

二、高中生物課堂實驗教學現狀

（一）對于生物實驗教學不夠重視

在傳統教學當中教師受到了教學制度的影響，過于重視學生的考試成績，還有一部分學校以招生比例作為教學主題，整體的教學環境都是以應試教育為主，把考試成績作為衡量學生學習能力的唯一標準。在課堂教學中雖然也涉及實驗教學內容，但是忽視了學生實踐能力的培養，只是簡單地把實驗過程展示出來，認為這樣既能夠讓學生學習到理論知識，也不影響教學進度，不愿意花費較多的時間讓學生參與到實驗教學當中，并且認為這樣更能保護學生的安全，家長和學生也認為這種教學方式是正確的。但是從長遠的角度來看，這樣的教學模式只能幫助學生掌握理論知識，忽視了實踐能力培養，導致出現高分低能的情況，嚴重影響學生的全面發展。

（二）教學方法比較單一

新課標政策的貫徹落實，要求教師在課堂教學當中需要大膽探索、大膽創新，除了重視學生理論知識學習之外，更需要培養學生的實踐能力，讓學生在學習中具備創新意識，促進學生的個性化發展。[3]但是由于受到客觀因素影響，例如教學條件不足，導致教師采用的教學方法比較單一，無法充分激發學生的學習積極性，學生在生物實驗教學當中參與度不強，無法把學習到的理論知識和實踐能力提升協調在一起，影響了學生的未來成長。

三、學科核心素養下的高中生物實驗教學措施

（一）結合多媒體教學設備輔助提升學生實驗能力

近年來在教育體系的發展中信息技術的應用越來越普遍，在生物知識學習當中很多實驗的內容是無法在現實生活中展現出來的，再加上學校基礎教學條件因素的限制，一部分學生無法獨立完成實驗過程。[4]通過使用多媒體教學手段，能夠輔助生物實驗教學工作的開展，把信息技術優勢發揮出來，讓學生隨時隨地地在線觀看實驗教學視頻，滿足學生的個性化學習需求。通過教學視頻展示生物實驗過程，能夠讓學生詳細地觀察其中關鍵的操作步驟以及操作細節，詳細地了解每一個實驗的鏈接，幫助提升學生的實驗操作能力。例如在學習《酵母菌的純培養》過程中，課本中的理論知識學習，并不能給學生留下深刻的印象，通過多媒體的技術展示，能夠讓學生清晰可見地了解酵母菌的形態特點，掌握酵母菌的培養方法。教師首先為學生展示視頻中通過顯微鏡觀察的酵母菌形態，從甜酒釀的枝葉當中取出汁液滴在蓋玻片上，通過低倍鏡的展示清晰地看到汁液中包含的酵母菌。然后接下來切換到高倍鏡的觀察鏡頭，能夠看到酵母菌單個的橢圓形細胞。接下來通過教學視頻了解酵母菌培養過程和注意事項。通過多媒體教學設備的使用，能夠幫助加強學生的學習印象，也能夠解決課堂教學當中教學設備不完善的問題，讓每一個學生都能夠詳細地觀察實驗的過程，讓理論知識學習變得更加生動有趣。

在高中生物課堂上還有很多新概念的內容抽象性非常強，學生理解起來有一定的難度，教師也需要借助于多媒體教學設備，把抽象的核心概念內容，通過圖片、動畫、視頻的方式展現出來，讓生物知識學習更加具體形象。例如在學習《基因工程》單元知識點的過程中，想要讓學生更加直觀地理解和認識基因工程方面的核心概念，就需利用多媒體教學設備為學生播放DNA 轉錄與翻譯等動態變化的動畫過程，幫助學生加強對核心生物概念的理解，提升學習效果。

（二）結合生活實踐開展生物實驗教學

生物知識與現實生活密切相關，教師可以根據學生當前的學習認知，讓學生發現現實生活中比較常見的生物現象，配合開展生物實驗教學工作。對于學生來說，詳細地觀察生活當中的生物現象，還能夠認識到生物知識學習的重要價值，并站在生物學角度理解各種事物的變化，培養學生具備科學思維。[5]在學生觀察生活的過程中，也能夠把學習的生物知識應用到現實生活中，培養學生的實踐能力和創新意識。

例如在學習《綠葉中色素的提取和分離》時，教師在一開始提出問題，利用學生生活中比較常見的枯樹葉和新樹葉引出葉片當中包含色素的知識點，調動起學生的學習熱情，在課堂教學中利用實驗來了解葉綠體色素的構成。在為學生講解實驗過程時，通過使用提問啟發的方式，讓學生了解在實驗過程中需要的儀器設備、藥品等，并正確地掌握每一種藥品的作用。教師為學生提供充足的時間，讓學生自主完成基本的實驗。尤其是在使用濾紙條的過程中，教師可以把學生分成學習小組，讓各個小組進行詳細的觀察，并給予教學指導。教師還需要為學生提供自主思考的時間，除了課本上的基本實驗之外，在濾紙條形狀不同的情況下，詳細探究實驗的不同結果，鍛煉學生發散性思維的同時提升學生的參與積極性，并強化學生的動手實踐能力。學生在自主分析過程中發現，濾紙條的形狀對于層析的效果會產生不同的影響。跟普通濾紙片相比，圓形的擴散速度更快，引導學生站在不同的角度看待問題。

（三）借助于實驗教學不斷引導學生深入探究

生物知識是從實驗中產生和發展的，因此實驗是生物知識學習的前提條件和重要基礎，在高中生物課堂教學當中，實驗教學屬于不可缺少的重要一部分，能夠有效地提升學生的學習質量，幫助學生掌握關鍵能力。[6]在新課改政策下，教師需要改變傳統教學觀念，重視理論知識教學的同時也不能忽視實踐能力培養，通過生物實驗教學平臺，為學生提供更多自主實驗的機會，讓學生自主完成實驗過程。從實驗假設、實驗計劃設計、實驗設備操作、實驗現象觀察、實驗數據記錄和實驗結果探究等，通過自主學習分析，把學生的主觀能動性發揮出來，幫助學生認清楚生物理論知識和實踐之間的重要關系，引導學生不斷深入探究生物知識，具備科學思維能力。

例如，在學習《觀察根尖分生區組織細胞的有絲分裂》時，有關于細胞的有絲分裂知識屬于高中階段生物知識學習的核心內容，也是接下來細胞分子組成、結構等知識學習的重要基礎。教師可以帶領學生通過實驗學會如何制作洋蔥根尖細胞的有絲分裂裝片，掌握基本的實驗過程和顯微鏡操作技巧，嘗試分析植物細胞不同的有絲分裂階段呈現出來的細胞結構特點。實驗的目的更重要的是鍛煉學生的實驗能力，而不僅僅只掌握實驗過程。教師引導學生自主制定出實驗的過程，并在實驗設計內容的基礎上確定出教學重點，制作出根尖臨時裝片，并學會使用高倍顯微鏡。學生在教室的指導下完成整個實驗過程，有效提升學生的科學實驗素養水平。

（四）利用思維導圖學習核心概念，養成良好的學習習慣

高中生物知識的連續性非常密切，如果單純地按照教材安排的順序學習各個核心生物概念，那么會影響學生對于不同生物核心概念內容的理解和認知，也會影響學生生物知識的應用能力和問題解決能力。[7]因此教師可以選擇使用思維導圖的方式，幫助學生更加靈活地形成知識構架，充分理解生物核心概念，完善生物知識體系，提升學習效果。例如在學習《胚胎工程》知識點時，教師在一開始進行教學導入：“小時候我們都問過媽媽自己是怎么來的，后來到了學校，我們知道了人都是通過受精卵逐漸發育成長而來的。現在隨著科學技術的創新進步，發展出了胚胎工程，從傳統的體內受精發展到了體外受精，為人們的科研工作開展提供了重要的技術支撐。接下來我們學習一下胚胎工程。”想要學習胚胎工程的不同步驟，需要首先掌握體內受精的過程，胚胎工程就是體外受精和早期胚胎培養的過程。其中涉及的內容比較多，教師可以帶領學生建立思維導圖的方式，學習胚胎工程知識點從體內受精的過程開始，逐漸拓展知識點，聯系到胚胎工程。通過思維導圖的方式，能夠幫助學生更好地理解在本節課知識點當中包含的核心概念，提升學生對于核心概念的理解效果，并幫助學生養成良好的學習習慣，構建出完善的知識構架，為接下來的生物知識學習打下良好的基礎。

（五）通過小組實驗方式培養學生的合作能力

一部分生物實驗的過程比較復雜，學生獨立無法完成任務，需要組建學習小組，利用團隊之間的合作完成知識點的學習。教師在課堂上為學生劃分出不同的學習小組，明確實驗學習任務，讓成員能夠了解自己在小組學習當中承擔的責任，在學習中相互協助，能夠有效地減少實驗的時間，培養學生的互動能力、交流能力和團隊合作能力，提升學生核心素養。[8]

《探究植物細胞的吸水和失水》教學過程中，教師把學生分成不同的學習小組，學生們剛接觸探究實驗的學習，因此對于探究實驗的學習步驟和學習方法并不了解。通過小組合作完成對植物細胞吸水和失水的實驗設計、實驗操作，小組內部分析實驗的過程，仔細觀察并把每一步的觀察結果記錄下來，總結出植物細胞發生滲透作用的原理。既能夠為學生提供真實的實驗體驗，培養學生的訓練能力和創造性思維能力，同時也能夠提升小組內部的表達能力、交流能力、合作能力，提升實驗學習效果。

（六）及時總結提升教學效率

在實驗結束之后需要詳細地記錄實驗的現象和結果，教師需要把教學引導作用發揮出來，幫助學生總結本節課教學知識點，科學合理地分析實驗結果。[9]如果實驗最終結果與自己預測的不一致，可以指導學生重新進行分析和探究，思考自己的實驗當中是否存在記錄錯誤或者是操作不當的情況。在條件允許的情況下，教師也可以帶領學生進行多次實驗，培養學生的探究意識和科學精神，提升最終教學質量。一部分學生在經歷實驗失敗之后會打擊學習熱情，教師需要幫助學生重建學習自信心，繼續在生物知識學習當中進行探究，培養學生具備勇于面對困難、不怕吃苦的學習精神，不斷提升教學效率。

結語

綜上所述，在高中生物實驗教學當中，教師需要結合實驗教學優勢，采用更多趣味性強的教學手段，挖掘學生的學習潛力，提升學習的實踐操作能力，讓學生理解生物實驗的重要含義，認識到生物知識學習的價值，滿足學科核心素養培養要求。教師要根據當前學生實際學習情況，采用更加有針對性的教學手段，幫助學生形成敏捷的生物學習思維，培養學生科學探究精神，促進學生全面發展。