落實實驗教學(xué)，提升學(xué)科核心素養(yǎng)
——基于2017年高考乙卷命題特點下的實驗教學(xué)思考

福建

高考改革以來，生物命題一直堅持著對學(xué)科本質(zhì)的追求和學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的考查，能力立意已經(jīng)成為命題的常態(tài)。2017年的高考試題依然保持著這種傳承并有一定程度的創(chuàng)新。試題延續(xù)2016年的風(fēng)格，在基本概念、基本原理考查的基礎(chǔ)上，豐富設(shè)問形式，通過“原因分析”考查理性思維品質(zhì)；重視對知識邏輯和思維過程分析的考查；注重實驗探究和分析推理，體現(xiàn)生物學(xué)科的科學(xué)本質(zhì)。2017年全國高考理綜乙卷生物部分最大的亮點是突出對實驗探究能力的考查，涉及的試題有第3、4、29、32題和第38題（5）。其中，第3題結(jié)合曲線圖考查對實驗結(jié)果的分析；第4題以免疫學(xué)知識作背景，從對實驗現(xiàn)象的分析出發(fā)，分析實驗組與對照組差異產(chǎn)生的原因，主要考查學(xué)生在實驗過程中的邏輯分析能力和知識遷移能力，能力要求高于第3題；第32題涉及實驗數(shù)據(jù)的處理與統(tǒng)計分析；第38題考查肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗的原理及過程對基因工程的啟示；而第29題則是以RNA病毒和DNA病毒入題，考查實驗設(shè)計，要求寫出實驗思路和預(yù)期實驗結(jié)果并歸納實驗結(jié)論。這些實驗相關(guān)內(nèi)容從不同角度層層遞進式地考查實驗與探究能力，體現(xiàn)了極高的能力立意。

這樣的命題特點與命題意圖對教師的教學(xué)具有明顯的導(dǎo)向性。在這樣的命題趨勢下，教師的教學(xué)又該怎么把握呢？

1.研讀《課程標準》和《考試大綱》，確定“三年一體化”實驗教學(xué)計劃

計劃是教學(xué)實施的行動指南，確定“三年一體化”計劃即指在認真研讀領(lǐng)會《課程標準》《考試大綱》要求的前提下，科學(xué)整合高中三年的教學(xué)內(nèi)容，對知識、能力、學(xué)科素養(yǎng)等目標進行系統(tǒng)規(guī)劃、分段落實，以提升教學(xué)的目的性、計劃性和系統(tǒng)性，讓教師構(gòu)建明朗的教學(xué)藍圖，能夠準確把握“教什么、怎么教” 。

《考試大綱》對實驗與探究能力的要求有這幾個方面：（1）能獨立完成“生物知識內(nèi)容表”所列的生物實驗，包括理解實驗?zāi)康?、原理、方法和操作步驟，掌握相關(guān)的操作技能，并能將這些實驗涉及的方法和技能進行應(yīng)用。2017年乙卷生物部分試題完整地體現(xiàn)了這一要求。（2）具備驗證簡單生物學(xué)事實的能力，能對實驗現(xiàn)象和結(jié)果進行分析、解釋并能對收集到的數(shù)據(jù)進行處理。2017年全國乙卷第3題，分析以曲線圖呈現(xiàn)的實驗結(jié)果，即是對這一能力要求的考查。（3）具有對一些生物學(xué)問題進行初步探究的能力，包括運用觀察、實驗與調(diào)查、假說演繹、建立模型與系統(tǒng)分析等科學(xué)研究方法。如2017年全國乙卷第29題，設(shè)計實驗確定一種新病毒的類型。（4）能對一些簡單的實驗方案做出恰當(dāng)?shù)脑u價和修訂。我們要領(lǐng)會《考試大綱》的要求、正確把握實驗教學(xué)的能力維度，才能對與實驗相關(guān)的內(nèi)容和資源進行合理地選擇和拓展，平衡實驗教學(xué)的深度和廣度，通過系統(tǒng)設(shè)計、統(tǒng)籌安排不同學(xué)習(xí)階段的教學(xué)目標和學(xué)習(xí)要求，合理規(guī)劃學(xué)生實驗?zāi)芰Πl(fā)展的層次與梯度，在不同的教學(xué)階段進行不同的指導(dǎo)和訓(xùn)練，使實驗教學(xué)循序漸進地進行。

2.認識學(xué)科本質(zhì)，落實實驗教學(xué)

實驗思路的開發(fā)和實驗技能的提升離不開日常的實驗訓(xùn)練?，F(xiàn)階段學(xué)生實驗技能參差不齊的主要原因是實驗訓(xùn)練水平不同。有些學(xué)校鑒于師資和設(shè)備問題，不具備開設(shè)《課程標準》要求的全部實驗的條件，實驗課大多由教師講，學(xué)生機械地記，對思維和能力的訓(xùn)練效果甚微。有些學(xué)校為了彌補實驗課的不足，會給學(xué)生播放相關(guān)錄像，學(xué)生在觀看實驗錄像的過程中獲得相應(yīng)的知識,這也是屬于機械記憶式的獲取知識途徑，談不上能力的訓(xùn)練和學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)。其實是否開設(shè)與開足實驗課，不僅僅是客觀條件的限制，很大程度上與教師本身的教學(xué)理念和對學(xué)科本質(zhì)的認識是息息相關(guān)的。很多教師覺得講實驗比做實驗效果明顯，尤其在復(fù)習(xí)教學(xué)中，更是以講代練應(yīng)對考試。教師只有認識到生物學(xué)科的本質(zhì)，認同生物是一門具有很強探究性的實驗科學(xué)，并認識到實驗的重要性及實驗探究的不可替代性，才能夠把探究理念和探究思維貫穿于日常的實驗教學(xué)中，并會想方設(shè)法完整教授《課程標準》中要求的實驗，從而做到真正基于提升探究能力、培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)的目的來設(shè)計和落實實驗教學(xué)。

3.開發(fā)實驗資源，拓展教學(xué)維度

教學(xué)中怎樣培養(yǎng)學(xué)生的探究興趣和理性思維呢？關(guān)鍵要看教師的教學(xué)理念與教學(xué)思維。實驗教學(xué)不能僅停留于實驗的操作層面和實驗結(jié)果的達成，更重要的是要引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)和解決實驗中存在的問題，通過問題驅(qū)動，引發(fā)學(xué)生更深層次的思考和探究，真正訓(xùn)練學(xué)生的思維。

3.1 挖掘教材資源，優(yōu)化探究情境

實驗教學(xué)中，教師要根據(jù)教學(xué)經(jīng)驗，挖掘探究亮點，選擇合適的探究情境，激發(fā)學(xué)生的探究熱情和興趣。教材中許多科學(xué)史實驗都蘊含著科學(xué)家的思維和智慧。如細胞膜的流動鑲嵌模型、光合作用的探究過程、DNA是遺傳物質(zhì)的相關(guān)實驗、生長素的發(fā)現(xiàn)等所蘊含的科學(xué)家的思維過程是值得學(xué)生學(xué)習(xí)、借鑒的。因此，教學(xué)中教師可以這些經(jīng)典科學(xué)史為載體，引導(dǎo)學(xué)生以科學(xué)家的角色去思考，還原實驗過程；要根據(jù)經(jīng)驗和設(shè)置適合學(xué)生實際的探究情境，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維、借鑒科學(xué)家的思維和智慧深入探究，從而培養(yǎng)學(xué)生的理性思維和探究精神，真正達成生物學(xué)科素養(yǎng)。

3.2 捕捉課堂生成，激發(fā)探究興趣

每個實驗中都蘊含著豐富的教學(xué)資源，教師要善于發(fā)現(xiàn)和利用課堂中的教學(xué)資源，激發(fā)學(xué)生的探究意識，讓探究成為學(xué)生興趣使然下的一種自發(fā)性的學(xué)習(xí)行為，而不是為了探究而探究。例如在“影響酶活性的條件”的探究實驗中可通過討論實驗材料的選擇讓學(xué)生明白探究溫度對酶活性影響時不宜選用過氧化氫酶；可通過討論檢測試劑的選擇拓寬學(xué)生的設(shè)計思路；亦可借鑒“用淀粉酶探究pH對酶活性的影響”的失敗結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生分析、解決問題，在思維層面上深入探究，提升探究能力，發(fā)展理性思維。在“探究酵母菌細胞呼吸的方式”的實驗中，無氧環(huán)境的處理設(shè)置等，都是引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系實際，深入探究的很好契機。只要教師本身對探究能力有正確的定位，就會設(shè)法激發(fā)學(xué)生的探究興趣，引導(dǎo)學(xué)生去“知其然，更知其所以然”。

3.3 注重規(guī)范訓(xùn)練，培養(yǎng)理性思維

生命觀念、理性思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任是生物學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的主要方面，科學(xué)探究和理性思維是生物學(xué)科的突出特點。理性思維是一種建立在證據(jù)和邏輯推理基礎(chǔ)上的思維方式，如2017年全國乙卷第3、4題所考查的思維層次就是一種從事實到原理規(guī)律的歸納和概括層次的思維能力。歸納和概括的思維要求學(xué)生能從生物學(xué)事實中歸納、概括，形成基本規(guī)律、基本觀點。除了在實踐中形成這樣的意識與能力外，合理訓(xùn)練也是不可替代的。例如開展針對實驗專題的說題訓(xùn)練，學(xué)生的分析闡述過程也是訓(xùn)練理性思維與規(guī)范表述的極佳教學(xué)手段。蘇聯(lián)教育學(xué)家蘇霍姆林斯基在《給教師的建議》中說：“讓學(xué)生體驗到一種自己在親身參與掌握知識的情感，乃是喚起少年特有的對知識的興趣的重要條件”。教學(xué)實踐經(jīng)驗表明，不管教師的講述多精辟生動，也只能讓學(xué)生達到領(lǐng)會水平，而要形成技能并達到應(yīng)用水平，學(xué)生一定要經(jīng)過實踐，就像實驗技能的形成一定要在動手實驗過程中實現(xiàn)一樣。而讓學(xué)生說題，就是一種思維層面的探究與實踐，是培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、比較分析，進行知識的遷移應(yīng)用，形成個人見解的思維能力過程。又如假說-演繹法是遺傳學(xué)分析中用到的重要方法，對提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有重要意義。教學(xué)中要善于利用經(jīng)典實驗，如孟德爾分離定律、自由組合定律、摩爾根果蠅雜交實驗與基因在染色體上等，訓(xùn)練學(xué)生模仿、學(xué)習(xí)科學(xué)家的思維，實踐應(yīng)用假說演繹，提升思維品質(zhì)。如光合作用發(fā)現(xiàn)史的教學(xué)中，可以利用相關(guān)實驗引導(dǎo)學(xué)生分析實驗結(jié)果，歸納實驗結(jié)論，提高思維的針對性。亦可以重點選擇薩克斯的實驗和恩格爾曼的實驗讓學(xué)生從實驗?zāi)康?、原理、過程、結(jié)果、結(jié)論及實驗設(shè)計等方面具體分析、比較，使學(xué)生拓寬探究思路，完善實驗思維。

總之，教師要立足于教材實驗和科學(xué)史，夯實實驗技能；懂得挖掘有用的課程資源，利用資源突破教學(xué)重難點，優(yōu)化實驗教學(xué)；更要合理整合資源，拓寬教學(xué)思路，使實驗教學(xué)更具針對性、趣味性和探究性。要采用多樣化的教學(xué)手段使學(xué)生融會貫通、靈活運用，有意識地堅持知識、能力與方法“三位一體”，引導(dǎo)學(xué)生走向深度學(xué)習(xí)，發(fā)展理性思維，提升學(xué)科核心素養(yǎng)。