立足學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究，關(guān)注生物學(xué)核心素養(yǎng)

吳益

為了推動(dòng)教育和課程改革，教育部印發(fā)了《關(guān)于全面深化課程改革，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的意見（以下簡(jiǎn)稱《意見》）?！兑庖姟分刑岢隽撕诵乃仞B(yǎng)體系。核心素養(yǎng)體系的構(gòu)建不僅是國際教育發(fā)展和變革的趨勢(shì)，其對(duì)于增強(qiáng)國家核心競(jìng)爭(zhēng)力、提升我國人才培養(yǎng)的質(zhì)量也是至關(guān)重要的。

1 核心素養(yǎng)及生物學(xué)核心素養(yǎng)的內(nèi)涵理解

核心素養(yǎng)不同于一般的素養(yǎng)，是一個(gè)必要、關(guān)鍵且居于核心地位的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，是關(guān)于學(xué)生知識(shí)、技能、情感、態(tài)度、價(jià)值觀等多方面要求的結(jié)合體。它不是單一維度而是多元維度。北京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院劉恩山教授認(rèn)為，“核心素養(yǎng)是一種跨學(xué)科素養(yǎng)，它強(qiáng)調(diào)各學(xué)科都可以發(fā)展的、對(duì)學(xué)生最有用的東西”。

“核心素養(yǎng)”是深化課程改革的核心內(nèi)容，涉及“文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展、社會(huì)參與”三大方面?！吧飳W(xué)核心素養(yǎng)”是公民基本素養(yǎng)的組成之一，是學(xué)生后天習(xí)得的終生受益成果，是學(xué)生在解決真實(shí)情景中的生物學(xué)問題時(shí)所表現(xiàn)出來的必備品格和關(guān)鍵能力。具體表現(xiàn)為四個(gè)方面：生命觀念、理性思維、科學(xué)探究、社會(huì)責(zé)任。

對(duì)于初中生物的教學(xué)現(xiàn)狀來說，教師除了讓學(xué)生獲得基礎(chǔ)的生物學(xué)知識(shí)，建立核心概念外，更應(yīng)重視培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。生物學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的一門學(xué)科，實(shí)驗(yàn)是生物教學(xué)中的一個(gè)重要組成部分。在教學(xué)過程中，教師可創(chuàng)設(shè)一些探究實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的求知欲，促使學(xué)生積極參與、主動(dòng)探究、勇于實(shí)驗(yàn)、勤于思考。這對(duì)于提升學(xué)生探究能力及創(chuàng)新精神，培養(yǎng)生物學(xué)核心素養(yǎng)都具有非常重要的意義。

2 核心素養(yǎng)下實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐策略

2.1 立足觀察，樹立生命觀念

任何一種生物都是有生命的，研究生物學(xué)就是對(duì)生命現(xiàn)象及其規(guī)律的研究，這也是生命科學(xué)最獨(dú)特的本質(zhì)——生命性。教師在教學(xué)過程中要引導(dǎo)學(xué)生樹立生命觀念，如結(jié)構(gòu)和功能觀、進(jìn)化和適應(yīng)觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀、物質(zhì)和能量觀等，幫助學(xué)生用已獲得的生命觀念去認(rèn)識(shí)生命世界、解釋各種生命現(xiàn)象。

在蘇科版《生物》七年級(jí)上冊(cè)第五章第四節(jié)有關(guān)“探究小腸適于消化吸收的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)一整段長度約有15 m的豬小腸在教室里拉出來時(shí)，所有學(xué)生都很吃驚且積極性高漲。立刻以小組為單位進(jìn)行細(xì)致觀察，清洗干凈小腸內(nèi)側(cè)，用解剖剪縱向剪開，然后將小腸放入清水中，一會(huì)就看見“漂浮”在小腸內(nèi)表面的絨毛。這時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生將所觀察到的現(xiàn)象和小腸的功能聯(lián)系起來，使學(xué)生從根本上理解小腸是消化吸收主要場(chǎng)所的原因。教師適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系前面學(xué)到的根毛與根吸收水分的關(guān)系，結(jié)合觀察到的這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與小腸的功能之間的關(guān)系分析，能夠使學(xué)生形成一定的結(jié)構(gòu)和功能觀，即“一定的結(jié)構(gòu)必然有對(duì)應(yīng)的功能，功能需要一定的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)”的辯證思維方式。

可見，即使是非常簡(jiǎn)單的觀察實(shí)驗(yàn)教學(xué)，也可有助于學(xué)生更好地理解有機(jī)體生命活動(dòng)的因果關(guān)系。

2.2 體驗(yàn)經(jīng)典，促進(jìn)理性思維

生物學(xué)核心素養(yǎng)中“理性思維”是指重事實(shí)和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識(shí)事物，解決實(shí)際問題中的思維習(xí)慣和能力。科學(xué)的思維習(xí)慣是科學(xué)能力的一部分，是學(xué)生發(fā)展智力、培養(yǎng)辯證思維、獲取科學(xué)知識(shí)的前提。大多的科學(xué)思維都是從實(shí)驗(yàn)開始的。生物學(xué)科的一些經(jīng)典實(shí)驗(yàn)既包含了豐富的生物實(shí)驗(yàn)知識(shí)及方法，又體現(xiàn)了科學(xué)的理性思維。教師要充分利用這些資源，讓學(xué)生通過重做經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)發(fā)現(xiàn)科學(xué)知識(shí)的喜悅，激發(fā)學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣，培養(yǎng)一定的思維能力。

有關(guān)光合作用的探究是初中階段的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)之一。光合作用的發(fā)現(xiàn)離不開幾代科學(xué)家地不斷探索，如海爾蒙特、普利司特里、薩克斯、恩吉爾曼等都為光合作用的發(fā)現(xiàn)作出了杰出的貢獻(xiàn)。教師可以引導(dǎo)學(xué)生站在科學(xué)家的角度去思考實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的理性思維能力。

因此在“陽光在植物生長中的作用”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，筆者不僅讓學(xué)生體驗(yàn)了薩克斯的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，并引導(dǎo)學(xué)生從所觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中比較、分析總結(jié)出植物在光下才能制造有機(jī)物。這種觀察、比較、分析、推理等思維活動(dòng)就是理性思維最重要的特征，也是學(xué)生最需要提高的能力。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)過程中，教師指導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)思考實(shí)驗(yàn)方案的科學(xué)與巧妙處：

（1） 為什么要進(jìn)行暗處理一晝夜，然后再放入陽光下幾小時(shí)？

（2） 為什么要將葉片放在酒精中，而不是清水中？

（3） 為什么要隔水加熱酒精？

（4） 為什么要使葉片脫色？

結(jié)合這些問題，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中不僅僅注重實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和實(shí)驗(yàn)任務(wù)的完成，還在經(jīng)過縝密思考后抓住經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)，進(jìn)而有效地提高思維的深刻性。

2.3 鼓勵(lì)創(chuàng)新，提高探究能力

創(chuàng)新素養(yǎng)是核心素養(yǎng)的“核心”成分。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新也就成為當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重要趨勢(shì)。

擁有創(chuàng)新思路的探究過程，可以使學(xué)生不再拘泥于課本和經(jīng)典，充分發(fā)揮其主觀能動(dòng)性，樂于探究，敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新，真正體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。這需要教師創(chuàng)設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)情景，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)器具、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)手段等方面進(jìn)行創(chuàng)新探究。

例如在蘇科版《生物學(xué)》八年級(jí)上冊(cè)第十八章中有“測(cè)定植物的蒸騰作用”實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法就是教師展示實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（圖1），然后學(xué)生根據(jù)所觀察到的現(xiàn)象得出植物能通過葉進(jìn)行蒸騰作用散失水分。這種方法不能從真正意義上培養(yǎng)學(xué)生能力，于是筆者在教學(xué)過程中，引導(dǎo)學(xué)生觀察了兩個(gè)細(xì)節(jié)：① 演示裝置中錐形瓶的液面上滴加了幾滴食用油的作用是什么？能用其他方法來替代嗎？② 水分通過植物蒸騰了出來，錐形瓶的液面變化明顯嗎？如不明顯，我們?cè)撛趺锤倪M(jìn)？你還有更好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)嗎（圖1）？

學(xué)生的注意力馬上又轉(zhuǎn)移到實(shí)驗(yàn)上，并迅速展開小組討論，利用教師事先準(zhǔn)備好的實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過小組交流、討論，完成了對(duì)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新改進(jìn)，并動(dòng)手實(shí)踐。第一種將錐形瓶換成了橫截面較小的試管，將塑料袋扎在瓶口上方的枝條上。第二種方法也是將錐形瓶換成了橫截面較小的試管，將試管口用一個(gè)帶孔的塞子塞緊，枝條從孔中插入試管內(nèi)，將塑料袋扎在試管上。第三種方法是在前兩種方法的基礎(chǔ)上對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)做了進(jìn)一步的完善（圖2），在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中又增加了一個(gè)實(shí)驗(yàn)組即葉片相對(duì)較少的一組。

前面兩種優(yōu)化實(shí)驗(yàn)裝置，使實(shí)驗(yàn)更趨于合理且更具有說服力。而第三種方法不僅有力的證明了植物通過葉進(jìn)行蒸騰作用，同時(shí)也說明了在一定條件下，植物蒸騰作用的速度與葉片的多少成正比。

由此可見，如果教師在教學(xué)過程中注意對(duì)細(xì)節(jié)問題的深入分析和挖掘，適時(shí)引導(dǎo)，學(xué)生就會(huì)主動(dòng)地參與實(shí)驗(yàn)探究，拓寬思路，勇于自主設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)，大膽創(chuàng)新，敢于批判。

2.4 模擬探究，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任

生物模擬實(shí)驗(yàn)是將有些難以理解的內(nèi)容或者是很難直接拿來做研究對(duì)象的實(shí)驗(yàn)，通過某種方式模仿實(shí)驗(yàn)的某些條件，將抽象的知識(shí)形象化、具體化的實(shí)驗(yàn)方法。中學(xué)生物課程中并不是所有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容都可以用模擬實(shí)驗(yàn)來替代。所以在教學(xué)過程中，筆者根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)不同的模擬實(shí)驗(yàn)，不僅培養(yǎng)了學(xué)生的合作意識(shí)及科學(xué)的態(tài)度，而且能潛移默化地增強(qiáng)學(xué)生的責(zé)任感。

例如在蘇科版《生物學(xué)》八年級(jí)下冊(cè)第二十六章有關(guān)“模擬酸雨對(duì)種子萌發(fā)的影響”實(shí)驗(yàn)中，筆者先讓學(xué)生收集酸雨的相關(guān)資料，了解酸雨是由于人類大量燃燒煤、石油、天然氣等燃料以及各種機(jī)動(dòng)車排放尾氣形成的，人稱“空中死神”。由于酸雨的主要成分是腐蝕性較強(qiáng)的硫酸或硝酸，所以在實(shí)驗(yàn)過程中教師指導(dǎo)學(xué)生利用危險(xiǎn)性較小的白醋和蒸餾水配置“酸雨”。學(xué)生通過小組討論確定實(shí)驗(yàn)方法及選用的材料，并設(shè)計(jì)一套完整的方案。

有一組學(xué)生配置了不同白醋濃度的“酸雨”（pH分別是2、3、4、5），和清水進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)。并將浸泡過的等量的花生、小麥等種子放入培養(yǎng)皿中，噴灑不同pH的“酸雨”及清水，置于室溫下。定期觀察，噴灑并及時(shí)記錄種子的萌發(fā)情況，記錄在表1中。通過種子萌發(fā)率進(jìn)行比較，分析，最終得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

這種模擬實(shí)驗(yàn)使學(xué)生能直觀的感受到酸雨的危害，從而使學(xué)生樹立保護(hù)環(huán)境的意識(shí)，積極參與環(huán)境保護(hù)的實(shí)踐活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的愛國情懷，勇于承擔(dān)一定的社會(huì)責(zé)任。

3 結(jié)束

核心素養(yǎng)不僅強(qiáng)調(diào)知識(shí)技能的掌握，還重視情感、態(tài)度、能力的培養(yǎng)，更加完善和系統(tǒng)地反映教育目標(biāo)和素質(zhì)教育理念。因此，生物教師要充分理解核心素養(yǎng)內(nèi)涵，在教學(xué)中結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)密切關(guān)注、研究、把握和落實(shí)學(xué)生的核心素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生健康、全面的發(fā)展，讓學(xué)生終身受益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 程紅兵.圍繞核心素養(yǎng)，探究面向未來的課程結(jié)構(gòu)變革[J].課程教材教法，2017（1）：16-21.

[2] 師保國，劉霞，余發(fā)碧.核心素養(yǎng)視域下的創(chuàng)新素養(yǎng)內(nèi)涵及其落實(shí)[J].課程教材教法，2017（2）：55-59.

[3] 林崇.21世紀(jì)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)研究[M].北京：北京師范大學(xué)出版集團(tuán)，2016.

[4] 邰玉韋.聚焦多個(gè)人緯度，培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)核心素養(yǎng)[J].中學(xué)生物教學(xué)，2016（8）：9-11.