高中生物實驗教學(xué)中核心素養(yǎng)的落實

夏云黎

【摘要】生物學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，實驗教學(xué)是高中生物教學(xué)的重要組成部分。在高中生物教學(xué)中落實核心素養(yǎng)，是高中生物新課程標準的要求。目前高中生物實驗教學(xué)模式存在一定的問題，針對這些問題和生物學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵進行教學(xué)改革，是提高高中生物實驗教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生核心素養(yǎng)的重要途徑。

【關(guān)鍵詞】高中生物?實驗教學(xué)?核心素養(yǎng)生物學(xué)知識是歷代生物學(xué)家通過觀察現(xiàn)實生活中的生命現(xiàn)象，設(shè)計科學(xué)實驗，探究生命活動規(guī)律總結(jié)出來的，所有的生物學(xué)理論都有一定的實驗基礎(chǔ)，故實驗教學(xué)在高中生物教學(xué)體系中占有重要地位。2018年1月頒布的《普通高中生物學(xué)課程標準（2017年版）》將“核心素養(yǎng)為宗旨”作為高中生物教學(xué)的四大基本教學(xué)理念之一，要求教師在高中生物教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。生物學(xué)科核心素養(yǎng)內(nèi)涵豐富，包含多種生物學(xué)相關(guān)理念、思維和能力，故在高中生物實驗教學(xué)中落實核心素養(yǎng)，有利于提高學(xué)生的綜合能力，對提高高中生物實驗教學(xué)質(zhì)量有重要意義。

一、高中生物實驗教學(xué)現(xiàn)狀

首先，高中生物是高中課程體系中的副課，所占比例較小，課時嚴重不足，但高中生物教學(xué)內(nèi)容又較多，為了讓學(xué)生掌握盡可能多的生物學(xué)知識來應(yīng)對高考，很多中學(xué)會通過壓縮生物學(xué)實驗課程的方式來增加理論課的課時，大大減少了學(xué)生接觸生物學(xué)實驗的機會，將高中生物這一理科課程轉(zhuǎn)變成了文科課程，導(dǎo)致學(xué)生普遍缺乏生物學(xué)思維能力，對生物學(xué)的理論基礎(chǔ)認識不清。

其次，受應(yīng)試教育思想的影響，大部分中學(xué)多年來一直采用陳舊的實驗教學(xué)方式，即教師先講解實驗原理，然后演示完整實驗操作過程，最后讓學(xué)生通過模仿教師的操作完成實驗，進而保證實驗教學(xué)主要目標的達成，但這種實驗教學(xué)方式限制了學(xué)生思維與行為，無法體現(xiàn)生物學(xué)實驗的探究性，不利于學(xué)生創(chuàng)新思維和實踐能力的發(fā)展。

最后，受課時和教育資金的影響，很多復(fù)雜、耗材昂貴的探究性實驗不得不轉(zhuǎn)變成演示性實驗，使學(xué)生失去親自動手操作的機會，且學(xué)生都是分組進行實驗操作，每個學(xué)生只能操作實驗的某一步驟，甚至有的學(xué)生處于主觀或客觀原因根本沒有參與實驗操作，導(dǎo)致學(xué)生普遍欠缺實驗?zāi)芰蛣邮帜芰Α?/p>

二、生物學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵

生物學(xué)科核心素養(yǎng)是基于生物學(xué)所表現(xiàn)出來的價值觀念、思維方式、科學(xué)能力和道德品質(zhì)等提出的一種學(xué)科素養(yǎng)，是學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)知識所要獲得的關(guān)鍵素養(yǎng)，對學(xué)生的全面發(fā)展有重要意義。高中生物課程標準經(jīng)過多次改革、優(yōu)化，現(xiàn)認為生物學(xué)科的核心素養(yǎng)主要包括生命觀念、理性思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任四方面，其中生命觀念是指通過觀察現(xiàn)實生活中的生命現(xiàn)象，探尋生命規(guī)律，并將其與現(xiàn)實世界聯(lián)系起來，形成以生命為核心的世界觀，學(xué)會從生命的角度去看待實際問題;理性思維是指通過分析、判斷和歸納等思維活動完成生物學(xué)知識的意義建構(gòu)，并結(jié)合自身已經(jīng)掌握的生物學(xué)知識，通過推理和建模等思維活動生成新的生物學(xué)知識;科學(xué)探究是指利用科學(xué)的方法探索未知的生命特征和規(guī)律，進而獲得對生命現(xiàn)象更深層次的理解;社會責(zé)任是指人類作為自然界生物中的一員，其行為會直接或間接影響社會中普遍存在的生命現(xiàn)象。

三、基于學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的高中生物實驗教學(xué)策略

1.構(gòu)筑生命觀念

生物學(xué)科的生命觀念主要包括結(jié)構(gòu)與功能觀、進化與適應(yīng)觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀、物質(zhì)與能量觀，故在高中生物實驗教學(xué)中，教師應(yīng)利用實驗的直觀性讓學(xué)生直接觀察到生命的結(jié)構(gòu)，并結(jié)合其功能幫助學(xué)生構(gòu)筑結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念，如在“使用高倍顯微鏡觀察幾種細胞”實驗的教學(xué)中，先讓學(xué)生利用高倍顯微鏡觀察細胞的結(jié)構(gòu)的多樣性，然后結(jié)合所觀察的細胞功能的講解，引導(dǎo)學(xué)生得出“細胞結(jié)構(gòu)決定其功能”這一結(jié)論;利用現(xiàn)代信息技術(shù)設(shè)計“物種進化”模擬實驗，并通過多媒體設(shè)備演示物種在進化過程中周圍環(huán)境對其特征影響，進而引導(dǎo)學(xué)生形成“物競天擇，優(yōu)勝劣汰”的觀念;同理也可利用現(xiàn)代信息技術(shù)構(gòu)建“血糖平衡及調(diào)節(jié)”和“光合作用測試”模擬實驗，并通過多媒體體設(shè)備演示家兔血糖在胰島素和腎上腺素等藥物的影響下的變化和光合作用中物質(zhì)與能量的轉(zhuǎn)換，進而引導(dǎo)學(xué)生形成“自我調(diào)節(jié)”和“物質(zhì)與能量互相轉(zhuǎn)換”的觀點。

2.提升理性思維能力

生物學(xué)科的理性思維能力包括批判性思維能力、推理演繹思維能力和模型建模思維能力，故在高中生物實驗教學(xué)中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)實驗材料與設(shè)計方案的不足之處，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑意識和能力，幫助其學(xué)會用批判的眼光看待生物學(xué)問題，如在完成“探究酶的專一性”實驗后，根據(jù)“淀粉遇碘會變藍”這一特點向?qū)W生提出“是否能用碘液替代斐林試劑來驗證唾液淀粉酶的專一性”，并引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)這種方法只能驗證淀粉的特性，而不能驗證淀粉酶分解淀粉的特點，與該實驗的目的不一致，故不能作為替代實驗方案;引導(dǎo)學(xué)生通過觀察實驗現(xiàn)象提出合理猜想，并通過實驗驗證猜想的正確性，鍛煉學(xué)生邏輯推理和實踐能力，如在“觀察植物細胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原”實驗結(jié)束后提出“用甘油或KNO3溶液替代蔗糖溶液會對實驗結(jié)果造成什么影響”這一問題，并引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)質(zhì)壁分離的一般原理做成合理猜想，然后再為學(xué)生提供甘油和KNO3溶液，讓其自主設(shè)計實驗來驗證自己的猜想是否正確;引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會模型建構(gòu)的方法，并運用到實際建模中，提高學(xué)生的建模能力，如在“制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”實驗中，教師僅提供五邊形、圓形、不同顏色長方形的硬紙板和細鐵絲、訂書釘?shù)饶Ｐ土慵寣W(xué)生根據(jù)教材對DNA分子的結(jié)構(gòu)特點的描述自主組裝模型，最終在教師的引導(dǎo)下完成雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。

3.訓(xùn)練科學(xué)探究能力

生物學(xué)實驗中的探究性實驗有利于培養(yǎng)學(xué)生的探究意識，鍛煉學(xué)生的科學(xué)探究能力，故在高中生物實驗教學(xué)中，教師應(yīng)嘗試將驗證性實驗改為探究新實驗，使學(xué)生有更多的機會參與探究過程，如在“DNA的粗提取與鑒定”實驗的教學(xué)中，實驗前先讓學(xué)生思考“實驗用雞血、兔血，還是羊血”這一問題，并引導(dǎo)學(xué)生通過分析禽類和哺乳類動物血紅細胞結(jié)構(gòu)的差異性來探究該實驗的選材原理;實驗中提出“玻璃棒該如何攪拌”這一問題，并引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)DNA的鏈狀結(jié)構(gòu)探究該實驗的操作原理。

4.培養(yǎng)社會責(zé)任意識

生物學(xué)實驗不可避免地會產(chǎn)生一些廢氣、廢液和廢料，對環(huán)境造成一定污染，故在高中生物實驗教學(xué)中，教師應(yīng)積極滲透環(huán)保教育，精心挑選實驗材料和試劑，精確計算用量，減少實驗污染;科學(xué)處理實驗廢物，甚至變廢為寶，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識。如在“使用高倍顯微鏡觀察幾種細胞”實驗的教學(xué)中選擇蘋果和白蘿卜等無污染材料;在“葉綠體中色素的提取與分離”實驗的教學(xué)中，用無水乙醇代替污染環(huán)境的丙酮來溶解色素;在“DNA的粗提取與鑒定”實驗的教學(xué)中，精確計算實驗所需二苯胺的量，避免剩余過多污染環(huán)境的二苯胺;在“觀察DNA、RNA在細胞中的分布”實驗的教學(xué)中，收集酸液用于洗滌實驗儀器。

綜上所述，目前高中生物實驗教學(xué)模式存在課程安排不合理、教學(xué)方法陳舊和學(xué)生缺乏動手能力等問題，不利于學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。在高中生物實驗教學(xué)中，通過構(gòu)筑生命觀念，提升理性思維能力，訓(xùn)練科學(xué)探究能力，培養(yǎng)社會責(zé)任意識，能夠有效落實生物學(xué)科核心素養(yǎng)。

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