學科核心素養(yǎng)視角下的生物實驗教學研究

史喆

摘要：生物教學改革的核心內容是核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，而生物實驗是核心素養(yǎng)培養(yǎng)的重要載體。實驗教學的開展，對于培養(yǎng)學生的“生物科學素養(yǎng)” ，促進學生“關鍵能力”的發(fā)展具有積極地意義。在高中生物實驗教學中，教師要明確核心素養(yǎng)對于生物實驗教學的重要意義，通過整合課程，搭建明確的課程體系，有意識地將核心素養(yǎng)理念融入實驗教學，促使高中生物實驗教學的改革發(fā)展。

關鍵詞：核心素養(yǎng);高中生物;實驗教學

中圖分類號：G633.91文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2021）29-0039

一、高中生物實驗教學的重要意義

生物學科作為自然科學中的一員，實驗是其實踐基礎。因此， 生物實驗教學在高中生物教學中具有重要地位。蘇霍姆林斯基說過：“人的心靈深處有一種根深蒂固的需要，就是希望自己是一個發(fā)現者、研究者、探究者?！盵1]通過在實驗過程中對學生做好適當的引導，可加深學生對生物知識的理解和掌握程度。在實驗過程中用對話的方式引導學生，可以讓學生體驗科學家處理問題的方式和研究問題的方法，在此過程中了解科學研究一般方法，領悟科學觀念，培養(yǎng)學生的科學精神。布魯納強調，學生主動思考和探索求知，才能最終達到對所學知識的理解和掌握。因而，實驗教學中，教師應有意識地提升學生理性思維能力，培養(yǎng)學生積極主動求證的科學精神。

二、新時期高中生物實驗教學的課程改革

隨著時代發(fā)展，國際競爭日趨激烈，社會對人的綜合素養(yǎng)和創(chuàng)新能力提出了更高層次的要求，教育將面臨更大的挑戰(zhàn)。為了適應新形勢的發(fā)展，2014年3月份，教育部下發(fā)了《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》。文中“核心素養(yǎng)體系”被置于深化課程改革、落實立德樹人目標的基礎地位，成為下一步深化工作的“關鍵”因素。什么是核心素養(yǎng)？杭州師范大學教育科學研究院院長張華教授認為，核心素養(yǎng)不是只適用于特定情境、特定學科或特定人群的特殊素養(yǎng)，而是適用于一切情境和所有人的普遍素養(yǎng)，這就是“核心”的含義。[2]

學生核心素養(yǎng)與學科素養(yǎng)之間的關系是全局與局部、共性與特性、抽象與具象的關系。北京師范大學生命科學學院劉恩山教授認為，學科素養(yǎng)和核心素養(yǎng)是相輔相成的，核心素養(yǎng)的落實會強化學科素養(yǎng)，學科素養(yǎng)又為核心素養(yǎng)的學習提供了一個平臺。[3]《普通高中生物課程標準》明確指出：“高中生物的教學應當面向全體學生，通過探究性學習、生活化學習理念的引入，促進學生生物科學素養(yǎng)的提升?！毙碌恼n程改革要求教師轉變教育理念，通過培養(yǎng)學生“生物科學素養(yǎng)” ，提升學生“關鍵能力”。

三、基于核心素養(yǎng)的高中生物實驗教學的具體實施

1.小組互助學習對于生物實驗教學的重要意義

有的生物實驗要耗費大量時間、實驗操作也比較復雜，學生實驗成功率往往不是很高。通過分組式互助學習，可以大大縮短實驗時間，提高學習效率。以小組為學習和研究的單位，增強了學生的團隊合作意識;學生通過組內交流和組間的交流，促進其語言素養(yǎng)或數學素養(yǎng)的提升。

2.引導學生進行實驗探究，強化實驗創(chuàng)新意識

當前高中生物學實驗教學中存在中諸多問題：教師在授課方式上采取單向呈現的方式，沒有考慮到自主探究學習對學生自主構建知識的重要性;學生也習慣于這種灌輸式的教學，在學習過程中主動思考、主動學習積極性不高，對于課本內容只是簡單的機械模仿和記憶，這樣的學習方式其效率不高。因此在對于一些生物核心知識隨著時間的延長變化逐漸遺忘，難以留下深刻印象。長期的自主探究以及獨立思考的缺位，必然使得學生發(fā)現問題、提出問題并解決問題意識的淡薄，對于學生的全面發(fā)展產生不利影響。因此，教師在備課過程中要對教材內容進行深層次的挖掘，立足于課本而又高于課本，通過課本內容整合，促使學生由被動接受轉向自主實驗探究，使得創(chuàng)新意識不斷得到強化，從而養(yǎng)成、提升核心素養(yǎng)。以“植物細胞的質壁分離及質壁分離復原”實驗為例，教師可以將學生分成不同的學習小組，展開自主式探究學習，通過小組成員交流設計實驗步驟，根據實驗設計準備好相關的實驗用品與儀器。為了使實驗探究落到實處而不是流于形式，筆者設計了若干個問題：能否把洋蔥外表皮細胞用其他植物外表皮細胞代替，這樣會不會對實驗結果產生影響;為什么選擇洋蔥的紫色部分做實驗，可能的原因是什么;將蔗糖溶液替換成其他試劑是否可以。在這些問題的引導下，激發(fā)了學生學習的興趣，通過積極地思考和組內的深入討論交流，最終設計了實驗方案，通過實驗驗證，上述問題得到一一解決。

3.借助經典實驗，提升學生科學探究能力

通過對經典的生物實驗的學習，可以讓學生感受科學家思考問題的思維方式，體驗一個“發(fā)現問題”的過程，去感悟和理解知識是如何發(fā)生的、如何一步步發(fā)展及最終如何形成的過程，在這個過程中去理解什么是科學的本質和嚴謹的實驗方法，體會科學家獻身科學的精神。

如學習光合作用時，可重溫薩克斯的經典實驗。思考薩克斯的實驗假設，還要感悟薩克斯在設計實驗時是基于什么樣的考量：將選用的植株暗處理一晝夜的原因是什么;怎樣對葉片進行遮光處理;本實驗的變量有哪些;為什么用酒精處理。通過對這些問題的思考，培養(yǎng)學生的批判質疑能力，發(fā)展學生理性思維能力。

又如講解“遺傳物質的探索歷程”時，教師可先介紹“格里菲斯實驗”。格里菲斯以 R 型細菌和 S 型細菌、小鼠作為實驗材料， 通過對小鼠進行不同的處理設計了四組互為對照的實驗組

學生通過對實驗現象的分析得出格里菲斯的推論。通過呈現艾弗里等人對 S 型細菌中的物質進行提純和鑒定的工作， 引導學生繼續(xù)思考：是什么物質實現了這種轉化。在學生積極主動參與探究的基礎上，教師講述艾弗里在實驗過程中所用的主要技術手段（細菌培養(yǎng)技術、DNA 及蛋白質的提純及鑒定等） ，從而說明技術手段是取得科學成果的保障，反過來技術的向前發(fā)展又以科學原理為基礎。最后借助多媒體，給學生展示噬菌體侵染細菌的實驗，總結出實驗的核心問題是分離 DNA 和蛋白質。上述教學中， 通過借鑒科學家的經典實驗，學生主動參與到實驗設計與操作的工作中去，使得其科學探究能力得到不斷地提升。

4.滲透 STSE 教育，提升學生社會責任意識

STSE 是科學（ Science） ，技術（Technology） ，社會（Society） ，環(huán)境（Environment）的英文縮寫。STSE 教育思想是對 STS 的延伸， 因為由于在發(fā)展科技，生產的同時，保護人類賴以生存的環(huán)境已成為當今的社會可持續(xù)發(fā)展的重大課題，環(huán)境（ Environment）教育是公民科學素養(yǎng)教育的重要組成方面。如在講解“酸性乙醇與重鉻酸鉀溶液的反應”時，教師問：“在無氧條件或氧氣不足的情況下，酵母菌在代謝的過程中代謝產物為乙醇（C2H5OH） ，可以通過乙醇與酸性重鉻酸鉀溶液反應時的顏色變化來加以驗證?！倍@一實驗原理在日常生活中有哪些應用？成功引起學生的注意后，教師可以介紹交警用酒精測試儀測試駕駛員是否飲酒的原理，培養(yǎng)學生的責任意識，珍愛自己及他人生命、拒絕酒駕。同時還可以進一步提出問題：由于酵母菌是一種兼性厭氧菌，在果酒的釀造過程中，釀酒的條件要怎樣控制。通過這些實驗教學，使得學生對呼吸作用的概念原理及生物知識在生產實踐中的應用的理解程度加深。

參考文獻：

1 B. A.蘇霍姆林斯基：《給教師的建議》[M].北京：教育科學出版社，1984：15-18

2柳夕浪.從素質到核心素養(yǎng)—關于“培養(yǎng)什么樣人”的進一步追問[J].教育科學研究，2014（3）：5-11

3施久銘.什么是核心素養(yǎng)-為了培養(yǎng)全面發(fā)展的人[J].人民教育，2014（10）：13-15.

（作者單位：安徽省合肥市合肥八中230071）