核心素養下高中生物實驗教學路徑探索

喬娜

摘 要：本文以“有絲分裂”實驗為例進行研究和實踐，旨在探索核心素養背景下高中生物實驗教學的路徑。通過運用創新的教學方法和實驗設計，培養學生的觀察、實驗設計、數據分析和科學思維等核心素養。實驗教學路徑的探索將提升學生的實踐能力和科學素養，為學生在生物學學科中的學習和未來的科學研究奠定堅實基礎。

關鍵詞：高中生物；實驗教學；有絲分裂；開展策略

【中圖分類號】G632 【文獻標識碼】A 【文章編號】2097-2539（2024）01-0137-04

高中生物實驗教學在培養學生科學素養和實踐能力方面起著至關重要的作用。隨著核心素養教育理念的不斷發展和推廣，實驗教學也需要與之相適應，以滿足學生全面發展的需求。“有絲分裂”是高中生物學課程中的重要實驗之一，該實驗對學生的觀察力、實驗設計能力和科學思維等核心素養提出了較高的要求。因此，本文以“有絲分裂”實驗為例探索實驗教學路徑，以進一步提升學生的核心素養。

一、核心素養在“有絲分裂”生物實驗教學中的體現

（一）有利于生命觀念的培養

1.通過實驗促進實踐觀察與探索。引導學生進行“有絲分裂”實驗，在實驗過程中觀察和記錄細胞的分裂過程，通過親身參與實驗，學生能夠深入體驗細胞分裂的奇妙和生命的多樣性。

2.通過實驗引導思考與討論。在實驗前后，教師組織學生進行思考和討論，激發他們對細胞分裂的好奇心和疑問[1]。通過問答和小組討論等形式，引導學生思考細胞分裂對生物發展和遺傳的意義，并幫助他們形成正確的生命觀念。

3.通過實驗聯系實際，思考社會問題。教師引導學生通過“有絲分裂”實驗，將所學知識與現實生活和社會問題聯系起來，讓學生認識到細胞分裂對生命發展和健康的重要性。例如，組織探討癌細胞的異常分裂與人類健康的關系，引導學生思考細胞分裂異常導致的疾病以及相應的治療方法。

（二）有利于科學思維的培養

1.提出問題與假設。在進行“有絲分裂”實驗前，引導學生提出關于細胞分裂的問題，并提出自己的假設[2]。例如，學生可以思考細胞為什么需要分裂，分裂過程是否受到其他因素的影響等。

2.實驗設計與數據分析。在實驗過程中，鼓勵學生自主設計實驗方案，確定實驗變量并進行數據的觀察和記錄。通過分析實驗結果，引導學生發現細胞分裂的規律和特點，培養他們整合和分析數據的能力。

3.推理與解釋現象。在實驗結束后，引導學生從實驗結果出發，推理和解釋細胞分裂現象，鼓勵他們運用所學的生物知識和科學原理，深入思考細胞分裂的原因和機制。

4.提出新問題與拓展思考。通過“有絲分裂”實驗，激發學生對其他相關問題的興趣，鼓勵他們提出新的問題并展開拓展思考。例如，思考細胞分裂與生物進化的關系以及探究細胞分裂在不同生物體中的異同等。

（三）有利于探究實踐能力的培養

1.自主提出問題。在“有絲分裂”實驗中，引導學生根據實驗現象、實驗結果或其他內容自主提出問題，激發他們對細胞分裂過程中關鍵問題的興趣和好奇心。例如，可以探究細胞分裂的速度是否受到溫度的影響，或者比較不同類型細胞的分裂方式等。

2.設計實驗方案。以教學目標為依據，鼓勵學生自主設計實驗方案，確定實驗變量、控制變量和測量方法，以回答他們提出的問題[3]。例如，可以設計不同溫度條件下的細胞分裂實驗，觀察和比較細胞分裂的速度和方式。

3.實施實驗和數據收集。學生根據設計的實驗方案進行實驗操作，并收集所需的數據和觀察結果，鼓勵他們進行細致的觀察和記錄，保證實驗的準確性和可靠性。

4.數據分析和結論提出。學生根據收集到的實驗數據，進行數據分析和結果的解釋。例如可以通過繪制圖表、計算數據指標等方式來展示實驗結果，并根據數據分析提出合理的結論等。

（四）有利于態度責任的培養

1.強調實驗的重要性。在引導學生進行“有絲分裂”實驗時，教師應明確強調實驗的重要性和意義[4]。通過解釋細胞分裂在生物體中的重要作用，讓學生意識到實驗對于深入了解生命過程和解決生物問題的重要性。

2.培養嚴謹和細致的態度。鼓勵學生在實驗中保持嚴謹和細致的態度。教師可以要求學生在實驗前進行實驗設備的檢查和準備工作，確保實驗順利進行。同時強調在實驗操作過程中的注意事項，如保持實驗環境的清潔、正確使用實驗儀器和化學試劑等，讓學生養成嚴謹、細致的科學態度。

3.倡導團隊合作和互助精神。在“有絲分裂”實驗中，可以組織學生分組進行實驗，并設定合理的任務分工，讓學生互相協作、互相支持。同時，教師可以引導學生在實驗中相互交流和討論，分享實驗結果和心得體會。通過合作和分享，加強培養學生之間的團隊互助精神。

4.強化安全意識和環境保護。在“有絲分裂”實驗的過程中，教師應特別強調學生的安全意識和環境保護意識，提醒學生正確使用實驗器材和化學試劑，遵守實驗室安全規范，并保持實驗環境的整潔和安全。同時，引導學生在實驗結束后進行垃圾分類和廢棄物處理，培養他們的環保意識和責任感。

二、生物實驗教學中的創新策略

（一）創新實驗設計與操作

1.引入實際案例和問題。在實驗設計中引入實際的生物案例和問題，使學生在實驗中能夠將所學知識與實際情境相結合。例如，教師可以針對當前的某熱點提出一個生物問題，要求學生設計實驗來解決該問題，激發學生的探究興趣和動力。

2.探索性實驗設計。鼓勵學生進行探索性實驗設計，讓他們有機會提出自己的實驗假設和設計方案，并進行實際操作[5]。在“有絲分裂”實驗中，可以讓學生自行調整實驗條件，觀察細胞分裂過程中不同因素對實驗結果所產生的影響，培養學生的實驗設計能力和創新思維。

3.引入新技術和工具。利用現代生物技術和工具，如顯微鏡、圖像分析軟件等，來增強實驗的觀察和分析能力。例如，通過引入數字顯微鏡和圖像分析軟件，學生可以更清晰地觀察和記錄有絲分裂過程中的細胞變化，進一步加深對細胞分裂機制的理解。

4.創設真實情境。將實驗設計與真實情境相結合，營造生物實驗的真實性和應用性。在“有絲分裂”實驗中，教師可以設置多個細胞觀察樣本，要求學生根據觀察結果判斷細胞分裂過程的是否正常，并分析產生的異常情況，以模擬真實生物研究中的情景。

通過以上創新實驗策略，學生在設計實驗的過程中，能夠積極思考和解決問題，培養科學思維和創新意識。同時，創新的實驗設計也能夠讓學生更好地理解和應用生物學知識，促進他們對生物科學的興趣和理解。

（二）鼓勵學生參與、合作、展示成果

1.加強小組合作。將學生分成小組進行實驗，鼓勵他們開展合作、分享觀察和實驗結果。每個小組成員可以扮演不同的角色，如實驗記錄員、數據分析員等，共同完成實驗任務。通過小組合作和分享，學生參與實驗的積極性進一步加強，而且能夠相互協作、互相學習，提高團隊合作能力和溝通能力。

2.鼓勵學生自主設計。學生作為學習主體，在實驗過程中要給予學生足夠的自主權，讓他們主動參與到實驗設計的過程中。在“有絲分裂”實驗中，學生可以自行提出實驗問題和假設，設計實驗步驟和操作流程，比如自主選擇觀察細胞的樣本和實驗條件，并記錄實驗結果。通過自主設計，學生能夠培養獨立思考和解決問題的能力。

3.開展合作探究活動。在“有絲分裂”實驗中，可以設置合作探究活動，讓學生在實驗過程中相互合作，分享觀察和思考。例如，組織學生進行對比觀察，讓他們分享不同樣本的觀察結果，并進行交流和討論。通過合作探究活動，學生能夠互相啟發、相互學習，促進彼此之間的思想碰撞和知識交流。

4.積極報告和展示。在實驗結束之后，可以要求學生以小組或個人的形式撰寫實驗報告，并進行展示和分享。可以通過口頭陳述、海報展示、多媒體演示等形式，向同學和教師展示實驗的目的、過程和結果[6]。通過報告和展示，學生能夠提高表達能力和演示技巧，同時也能夠從他人的報告中獲得啟發和反思。

通過以上方式，學生在參與實驗的過程中，能夠鍛煉團隊合作能力、提高自主學習和解決問題的能力，培養探究精神和創新意識。而學生之間的合作與交流也能夠豐富實驗過程，促進知識的共享和共同進步。同時，分享和展示又能讓學生獲得實驗體驗感和成就感，對生物實驗產生更濃厚的興趣。

（三）強化數據分析，發展科學思維能力

1.數據收集與整理。要求學生對實驗過程中的數據進行收集和整理，學生可以使用表格、圖表或其他可視化工具來呈現實驗數據，以便更好地觀察和分析。通過數據收集與整理，可以培養學生數據處理和統計分析的能力。

2.數據解讀與推理。引導學生從實驗數據進行解讀和推理。學生通過觀察和比較不同條件下的實驗結果，分析數據的規律和趨勢，并據此提出科學推斷和假設。例如，在“有絲分裂”實驗中，學生可以觀察細胞的分裂速度、染色體的形態變化等，從中推斷細胞分裂的規律和機制。

3.科學思維的引導。鼓勵學生運用科學思維進行分析和解決問題。通過提出問題、提出假設、設計實驗、觀察和分析數據等過程，培養學生的科學思維能力，如觀察力、推理能力、實驗設計能力等。在“有絲分裂”實驗中，學生可以提出“不同環境因素對細胞分裂的影響”等問題，然后設計實驗進行驗證和解答，教師對學生的解答和討論進行適時評價和鼓勵。

學生通過對實驗數據的分析與解讀，能夠深入理解生物學知識，提高科學思維的水平，為他們未來的科學學習和研究打下堅實基礎。同時，科學討論與評價的過程也能夠培養學生的合作與交流能力，促進他們共同探究和共同進步。

（四）進行實驗評估與反思

1.創新實驗評估工具。教師應該不斷創新的實驗評估工具，如采用問卷調查、實驗報告、觀察記錄等形式評估學生在實驗中的實際表現和理解程度，通過評估，可以全面了解學生對實驗的掌握情況，發現他們的優點和不足之處。

2.開展反思與討論。引導學生進行實驗結果的反思與討論，鼓勵學生回顧實驗過程和結果，提出自己的觀點和感受，并與同學進行討論[7]。通過反思和討論，學生可以深入思考實驗的意義和應用，加深對實驗原理和科學概念的理解。

3.及時反饋和改進。根據實驗評估和學生的反思，教師應給予及時的反饋和指導，鼓勵學生根據評估結果和反思的經驗，提出改進實驗的建議，并在后續的實驗中加以應用和調整。通過及時的反饋和指導，學生可以不斷改進實驗設計和操作技巧，提高實驗的準確性和可靠性，這樣可以幫助學生不斷提高實驗技能和科學思維能力。

實驗評估與反思的創新策略有助于培養學生的自我評估和自我調整能力，促進他們的實驗技能和科學素養的全面發展。

三、生物實驗教學的評估與改進

（一）評估方法與指標的選擇

1.成績評估。通過考試、實驗報告和作業等方式對學生的實驗成績進行評估，幫助了解學生對實驗內容的掌握程度和實驗技能的運用能力。

2.觀察評估。通過觀察學生在實驗過程中的表現和操作技巧，評估他們的實驗能力和實驗態度，包括實驗過程中的儀器操作、實驗數據的記錄和實驗安全的意識等方面。

3.反思評估。通過學生的反思和自我評估，了解他們對實驗過程和實驗結果的理解和思考，幫助發現學生對實驗的理解偏差、困惑或誤解，從而進行有針對性的教學改進。

（二）教學改進策略

1.針對評估結果進行個性化教學。根據評估結果，了解學生的學習特點和需求，提供個性化的教學輔導和指導，這可以幫助學生克服困難，提高學習效果。

2.加強實驗前導學。在實驗前提供充分的導學，包括理論知識的講解、實驗目的的明確和實驗步驟的演示等，這可以幫助學生更好地理解實驗內容和準備實驗所需的知識和技能。

3.強調實驗思維和科學方法。培養學生的實驗思維和科學方法論，引導他們進行科學推理、數據分析和實驗結果的解釋，這可以幫助學生培養科學思維和批判思維能力。

4.提供反饋和建議。及時向學生提供實驗結果的反饋和建議，指導他們改進實驗設計和操作技巧。同時，鼓勵學生提出自己的改進建議，促進他們主動參與教學改進的過程。

通過評估與改進，可以不斷提高生物實驗教學的質量和效果，促進學生的實驗能力和科學素養的全面發展。教師也可以根據評估結果和教學改進策略，不斷優化實驗教學過程，提供更好的學習體驗和學習成果。

四、結束語

本文以“有絲分裂”實驗教學為例，在培養學生核心素養方面的探索和實踐進行了論述。生物實驗教學不僅可以幫助學生鞏固和應用所學知識，更重要的是培養他們的科學思維能力、探究能力和責任感，促進他們的全面發展。隨著科技的進步和教育的發展，生物實驗教學將面臨更多的機遇和挑戰，通過不斷探索和實踐，我們相信生物實驗教學將在培養學生核心素養方面發揮更重要的作用，為學生的未來發展和科學創新能力的培養做出積極貢獻。

（責任編輯：陳娟）

參考文獻

[1]黃小葵.指向學科核心素養的高中生物實驗教學[J].新教育，2023（08）：18-20.

[2]周麗云.核心素養視域下高中生物探究性實驗教學設計策略研究[J].教學管理與教育研究，2022（21）：92-94.

[3]孟玉珍.高中生物實驗教學中核心素養的落實路徑[J].試題與研究，2022（32）：16-18.

[4]張萍.生物學核心素養在高中生物實驗教學中的滲透策略[J].淮陰師范學院學報（自然科學版），2022，21（03）：266-268.

[5]李健.生物學核心素養在高中生物實驗教學中的滲透[J].數理化解題研究，2022（24）：125-127.

[6]宋麗萍.高中生物實驗教學中學生核心素養的培養[J].教育界，2022（15）：41-43.

[7]丁靖.核心素養視角下高中生物實驗教學策略探究[J].考試周刊，2021（89）：112-114.