基于生物核心素養(yǎng)的試題分析及實驗教學(xué)策略研究

趙文端

摘? 要：《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中提出了以核心素養(yǎng)為宗旨的基本理念，科學(xué)探究是生物核心素養(yǎng)的重要組成部分，也是中學(xué)教學(xué)的重要目標(biāo)。本文從試題分析和實驗教學(xué)策略等方面對中學(xué)實驗教學(xué)進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);實驗與探究;實驗教學(xué)

高中生物學(xué)對實驗與探究能力的考查，既對高中畢業(yè)生學(xué)科關(guān)鍵能力進(jìn)行測量，又為選拔高校優(yōu)秀人才提供參考和依據(jù)，還能積極地引導(dǎo)高中生物學(xué)加強實驗教學(xué)，從而更好地達(dá)成生物學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)。下面以2021年廣東卷為例，從生物核心素養(yǎng)角度分析實驗試題及實驗教學(xué)策略。

一、實驗試題分析

（一）緊扣課本實驗探究，回歸課本原理是高考的基礎(chǔ)

2021年廣東卷涉及的課本實驗探究活動多。以下就2021年廣東卷第9題（例1）進(jìn)行分析。

例1? 秸桿的纖維素經(jīng)酶水解后可作為生產(chǎn)生物燃料乙醇的原料。生物興趣小組利用自制的纖維素水解液（含5%葡萄糖）培養(yǎng)酵母菌并探究其細(xì)胞呼吸（如圖）。下列敘述正確的是（? ? ? ）

A. 培養(yǎng)開始時向甲瓶中加入重鉻酸鉀以便檢測乙醇生成

B. 乙瓶的溶液由藍(lán)色變成紅色，表明酵母菌已產(chǎn)生了CO2

C. 用甲基綠溶液染色后可觀察到酵母菌中線粒體的分布

D. 實驗中增加甲瓶的酵母菌數(shù)量不能提高乙醇最大產(chǎn)量

例1考查的是必修1探究酵母細(xì)胞呼吸類型的實驗。例1中酵母菌細(xì)胞呼吸的類型等是生物學(xué)的基礎(chǔ)知識，也是解答第9題必備知識。在基于必備知識的基礎(chǔ)上，對知識的綜合運用能力、分析和解決問題的能力以及表達(dá)和交流的能力，是在形成知識框架基礎(chǔ)上的拓展和延伸。在這個過程中，始終貫穿著生物學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，如例1要求考生根據(jù)所學(xué)的生物學(xué)知識和實驗過程來探討秸桿纖維素經(jīng)酶水解后可作為生產(chǎn)生物燃料乙醇原料的問題，就是考查的以專業(yè)的方法解決實際問題的科學(xué)思維和科學(xué)探究的品質(zhì)。

（二）實驗探究結(jié)合語言表達(dá)能力是考查的重點

生物學(xué)科核心素養(yǎng)還體現(xiàn)在利用科學(xué)規(guī)范的專業(yè)術(shù)語對問題進(jìn)行分析、論證和表達(dá)，具體表現(xiàn)在對實驗過程和實驗結(jié)果的論述和表達(dá)。因此專業(yè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼Z言表達(dá)能力是進(jìn)行科學(xué)實驗交流的基礎(chǔ)，也是高考生物學(xué)考查的重點和難點。以下就2021年廣東卷第19題節(jié)選（例2）為例進(jìn)行分析。

例2? 人體缺乏尿酸氧化酶，導(dǎo)致體內(nèi)嘌呤分解代謝的終產(chǎn)物是尿酸（存在形式為尿酸鹽）。尿酸鹽經(jīng)腎小球濾過后，部分被腎小管細(xì)胞膜上具有尿酸鹽轉(zhuǎn)運功能的蛋白URAT1和GLUT9重吸收，最終回到血液。尿酸鹽重吸收過量會導(dǎo)致高尿酸血癥或痛風(fēng)。目前，E是針對上述蛋白治療高尿酸血癥或痛風(fēng)的常用臨床藥物。為研發(fā)新的藥物，研究人員對天然化合物F的降尿酸作用進(jìn)行了研究。給正常實驗大鼠（有尿酸氧化酶）灌服尿酸氧化酶抑制劑，獲得了若干只高尿酸血癥大鼠，并將其隨機分成數(shù)量相等的兩組，一組設(shè)為模型組，另一組灌服F設(shè)為治療組，一段時間后檢測相關(guān)指標(biāo)，結(jié)果見圖。

回答下列問題：

（3）與空白對照組（灌服生理鹽水的正常實驗大鼠）相比，模型組的自變量是__________________。與其它兩組比較，設(shè)置模型組的目的是_____________________。

（4）根據(jù)尿酸鹽轉(zhuǎn)運蛋白檢測結(jié)果，推測F降低治療組大鼠血清尿酸鹽含量的原因可能是___________________，減少尿酸鹽重吸收，為進(jìn)一步評價F的作用效果，本實驗需要增設(shè)對照組，具體為______________________。

例2以常見的人類疾病高尿酸血癥和痛風(fēng)問題為問題情境，考查細(xì)胞膜的功能以及實驗設(shè)計的相關(guān)知識，側(cè)重對實驗探究過程中具體問題的深度思考和分析。細(xì)胞膜的功能、對照組、實驗組設(shè)置的原則等是解決第19題的必備知識。基于必備基礎(chǔ)知識的前提下，審題識圖能力、專業(yè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼Z言表達(dá)能力是解決本題的關(guān)鍵能力，這也體現(xiàn)了生物學(xué)科的核心素養(yǎng)。引導(dǎo)學(xué)生對現(xiàn)實生活的思考與關(guān)注，養(yǎng)成高度的社會責(zé)任感，體現(xiàn)了生物學(xué)科的社會責(zé)任的核心素養(yǎng)。本次考試提醒考生在學(xué)習(xí)的過程中應(yīng)注意加強語言表達(dá)能力和實驗思維能力的訓(xùn)練，提高在真實情境中解決問題的能力。

二、實驗教學(xué)策略

目前在中學(xué)生物實驗教學(xué)過程還是普遍存在忽視實驗教學(xué)的問題，主要原因有開展實驗教學(xué)的要求比較高，實驗耗材大，實驗時間長，實驗教學(xué)效果差等。很多學(xué)校老師不愿意也沒有條件開展實驗，常常采用老師講實驗，學(xué)生背實驗的方式。高考應(yīng)充分發(fā)揮其引導(dǎo)教學(xué)的核心功能，促進(jìn)教學(xué)的改進(jìn)。學(xué)校和教師應(yīng)該創(chuàng)造條件盡可能的開展課程標(biāo)準(zhǔn)中所要求的實驗。

（一）開展分組實驗體現(xiàn)實驗過程

實驗操作是培養(yǎng)實驗與探究能力的重要途徑，實際操作對于深入思考生物學(xué)問題，理解生物學(xué)理論知識，實現(xiàn)學(xué)以致用的目標(biāo)非常重要，在教學(xué)過程，對于一些操作性強的實驗，學(xué)校和老師應(yīng)當(dāng)開展學(xué)生分組實驗，比如使用光學(xué)顯微鏡觀察各種細(xì)胞;提取和分離葉綠體色素等。在教學(xué)過程中，將理論與實際相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實驗方案，解決實驗中遇到的問題的能力。

（二）利用道具構(gòu)建模型模擬實驗

科學(xué)史實驗也是生物實驗的重要組成部分，在中學(xué)階段還原實踐科學(xué)史實驗是比較困難的。教師可以借助一些簡單的模型道具來展示一些經(jīng)典的實驗思路和原理。例如艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗中運用的加法原理和減法原理等實驗原理，可以用卡紙制作模型模擬主要的實驗過程，激發(fā)學(xué)生的探究欲，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理、發(fā)散思維、實驗設(shè)計與分析等探究能力，有助于學(xué)生真正理解知識的內(nèi)涵，從而突破重點。

（三）利用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)實驗情境

縱觀高中實驗教學(xué)工作的開展，很多生物實驗教學(xué)具有一定的難度，比如說微生物的培養(yǎng)，利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育菊花或其他植物幼苗等。學(xué)生的的學(xué)習(xí)受到影響對一些專業(yè)的實驗裝置和實驗過程比較陌生。利用信息技術(shù)可以有效整合各類媒體資源，使教學(xué)內(nèi)容更加直觀形象，也在一定程度上解決了實驗內(nèi)容抽象、難懂的問題，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，培養(yǎng)學(xué)生一定實驗思維。