指向?qū)W科核心素養(yǎng)的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐研究

廖中富

生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括“生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任”。在課程教學(xué)中，教師要高度重視教材安排的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與和積極探究。實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力，培養(yǎng)質(zhì)疑精神和創(chuàng)新能力，提高生物科學(xué)素養(yǎng)具有重要意義。

一、創(chuàng)設(shè)真實(shí)生活情境，激發(fā)學(xué)生探究興趣

生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在解決真實(shí)生活情境中的問題所表現(xiàn)出來的綜合能力。通過“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”，可以讓學(xué)生學(xué)會(huì)從生活現(xiàn)象中提出問題、作出假設(shè)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，這是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的有效手段。

在探究實(shí)驗(yàn)前教師可進(jìn)行如下小實(shí)驗(yàn)：將一定數(shù)量的黃瓜條放入一只燒杯中，往燒杯中撒入一定數(shù)量的食鹽；在另外一只燒杯中放入等量的黃瓜條，將其浸泡在清水中。一段時(shí)間后，讓學(xué)生觀察兩個(gè)燒杯中的黃瓜條的形態(tài)變化。教師引導(dǎo)學(xué)生討論思考：“植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)有明顯區(qū)別，那么，植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞的吸水會(huì)一樣嗎？”教師展示成熟的植物細(xì)胞模式圖，分析原生質(zhì)層的結(jié)構(gòu)。然后教師引出問題：“原生質(zhì)層具有選擇透過性嗎？如何通過實(shí)驗(yàn)來證明？”在教學(xué)過程中創(chuàng)設(shè)真實(shí)生活情境，可激發(fā)學(xué)生的探究興趣和欲望。

二、加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力

“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”是教材第一個(gè)真正意義上的科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)。筆者改變了教學(xué)策略，改進(jìn)了教學(xué)方法，采用了從生活現(xiàn)象引入，通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)問題情境引導(dǎo)學(xué)生從不同角度設(shè)計(jì)和完善實(shí)驗(yàn)方案，從而更好地探究“原生質(zhì)層是否相當(dāng)于一層半透膜”。在實(shí)驗(yàn)過程中，教師要注重培養(yǎng)學(xué)生自主、合作、探究的能力，讓學(xué)生在自主合作學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)探究過程中獲得豐富的知識(shí)體驗(yàn)。在教師的引領(lǐng)下，學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，訓(xùn)練了學(xué)生綜合分析問題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和實(shí)驗(yàn)分析能力。

三、注重實(shí)驗(yàn)過程指導(dǎo)，提升科學(xué)探究能力

1.指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)取材。在各種版本教材中本實(shí)驗(yàn)大多選用紫色的洋蔥鱗葉外表皮作為實(shí)驗(yàn)材料，由于在剝離洋蔥鱗片葉外表皮時(shí)容易出現(xiàn)撕破液泡或者撕得太厚導(dǎo)致細(xì)胞重疊等情況，能否成功撕取紫色洋蔥鱗片葉外表皮，并制作一個(gè)好的臨時(shí)裝片就成了實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癯晒Φ年P(guān)鍵。教師在學(xué)生實(shí)驗(yàn)前可以進(jìn)行示范操作，讓學(xué)生掌握如何用刀片劃出一定大小的外表皮，撕取外表皮時(shí)要注意不能帶有葉肉等。

教師還可以引導(dǎo)學(xué)生思考“能否選擇無色的洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮”，如果選用內(nèi)表皮細(xì)胞進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用蔗糖溶液還行嗎？由于細(xì)胞內(nèi)的液體是無色透明的，因此，可用一種有顏色的溶液（如胭脂紅）替代蔗糖溶液，應(yīng)該也可以觀察到到植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離現(xiàn)象。教師通過創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)選材，打破了學(xué)生存在的“只有洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞才能作為實(shí)驗(yàn)材料”的定勢思維。

2.示范顯微操作。熟練操作顯微鏡也是影響本實(shí)驗(yàn)效果的一個(gè)很重要因素。因此，教師在實(shí)驗(yàn)前可以通過演示或者提前布置學(xué)生練習(xí)顯微鏡的操作，確保實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生能夠規(guī)范、熟練使用顯微鏡進(jìn)行觀察。

3.指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)觀察。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)觀察。例如，選用洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞作為實(shí)驗(yàn)材料，可以觀察原生質(zhì)層和細(xì)胞壁的位置關(guān)系，細(xì)胞的大小有無變化，液泡大小和顏色深淺有無變化等。還要注意提醒學(xué)生在實(shí)驗(yàn)觀察時(shí)要確保顯微鏡視野保持不變。通過連續(xù)觀察同一個(gè)視野的一個(gè)或多個(gè)細(xì)胞的吸水和失水情況，才能夠更好分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

4.引導(dǎo)結(jié)果分析。實(shí)驗(yàn)過程中，對(duì)于一些優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)結(jié)果要及時(shí)抓拍或錄制視頻，甚至可以投影進(jìn)行全班展示，也可以讓學(xué)生介紹自己實(shí)驗(yàn)成功的經(jīng)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

四、進(jìn)行課外實(shí)驗(yàn)再探究，促進(jìn)學(xué)科素養(yǎng)的提升

由于受時(shí)間限制，課堂上往往不允許進(jìn)行多個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，因此，在學(xué)生完成“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”后，教師還可以安排課外時(shí)間讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)再探究，包括改變實(shí)驗(yàn)試劑、改選實(shí)驗(yàn)材料、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置等。

在基于新課程標(biāo)準(zhǔn)要求的實(shí)驗(yàn)教學(xué)基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼n外實(shí)驗(yàn)再探究，有利于學(xué)生更好地理解實(shí)驗(yàn)原理和方法，夯實(shí)鞏固和靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)；學(xué)生體驗(yàn)了科學(xué)探究的樂趣后，會(huì)進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)科素養(yǎng)的提升。

【本文系廣東省2021年度中小學(xué)教師教育科研能力提升計(jì)劃項(xiàng)目階段性研究成果（課題編號(hào)：2021Y QJK159）】

責(zé)任編輯 錢昭君