生物學(xué)核心素養(yǎng)在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的滲透策略

楊政宏

摘 要：新一輪新課程的實(shí)施，讓學(xué)生的核心素養(yǎng)培養(yǎng)得到了教育工作者越來越多的重視。在高中生物教學(xué)中，將生物學(xué)的核心能力引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，能夠讓學(xué)生對(duì)生物學(xué)的知識(shí)、技能有更深的了解，從而保證教學(xué)的質(zhì)量。本文從生物學(xué)核心素養(yǎng)的基本內(nèi)涵入手，論述了生物學(xué)核心素養(yǎng)在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：生物學(xué)；核心素養(yǎng)；高中生物實(shí)驗(yàn)

作為高中生物教育的一種基礎(chǔ)形式，實(shí)驗(yàn)教學(xué)所發(fā)揮的作用不容忽視。實(shí)驗(yàn)和探究能力是我國(guó)高校招生考試的主要目的和必要條件。一線教師們也會(huì)盡量為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)的環(huán)境，但是效果并不理想。其主要原因是：學(xué)生很少做實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，大都是根據(jù)課本、教師的教學(xué)過程來做實(shí)驗(yàn)，很少去分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，尤其是對(duì)實(shí)驗(yàn)與預(yù)期結(jié)果不符的原因，很難從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中得到合理的結(jié)論。通過對(duì)生物學(xué)概念的深刻理解，加深對(duì)生物學(xué)的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而掌握概念的轉(zhuǎn)移與運(yùn)用；在學(xué)習(xí)科研的同時(shí)，也掌握了相關(guān)的技巧。本研究以“溫度對(duì)酵素活性之影響”為個(gè)案，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)、論證、反思，最后撰寫“PPT實(shí)驗(yàn)報(bào)告”，以幫助學(xué)生更好地建構(gòu)“核心觀念”，并借此提升學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。

一、高中生物學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版，以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）認(rèn)為，生物學(xué)科的核心素養(yǎng)是學(xué)生在生物學(xué)教學(xué)中逐步形成的，能夠在現(xiàn)實(shí)生活中解決實(shí)際問題所必須具備的素質(zhì)和能力[1]。高中生物學(xué)科的核心素養(yǎng)包括：生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任。在當(dāng)前的教育教學(xué)中，學(xué)生的“核心素養(yǎng)”體現(xiàn)了“以人為本”的教育理念。培養(yǎng)高中生的學(xué)科核心素質(zhì)，是實(shí)現(xiàn)學(xué)生終身可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵保證，是實(shí)現(xiàn)學(xué)生適應(yīng)未來社會(huì)需要、成為優(yōu)秀社會(huì)公民的重要保證。

生命是生物認(rèn)知的出發(fā)點(diǎn)，而對(duì)生命的了解也是其始終如一的追求。深入、廣泛地了解生活的實(shí)質(zhì)，構(gòu)成了人生的理念，是形成核心素養(yǎng)的必由之路，也是學(xué)生認(rèn)識(shí)現(xiàn)象與問題的重要依據(jù)。運(yùn)用生命觀念的能力，不僅包括在特定的思想活動(dòng)中，還包括在特定的情境下理解、運(yùn)用和遷移生活觀念。生命概念是高中生物學(xué)科核心素養(yǎng)的首要要素，它最能反映生物學(xué)本質(zhì)的特性，與其他科學(xué)不同。高中生物教科書中最重要的是結(jié)構(gòu)功能觀、物質(zhì)能量觀、穩(wěn)態(tài)平衡觀、基因演化觀，中學(xué)生物學(xué)的各個(gè)單元都注重了生命觀的體現(xiàn)，例如必修二的相關(guān)教材，對(duì)基因進(jìn)化觀進(jìn)行了全面闡述，結(jié)構(gòu)功能觀在必修課中占據(jù)了很大的比重，并滲透到了教材的其他部分[2]。

思維是在學(xué)習(xí)活動(dòng)中形成的，如果沒有思考，學(xué)習(xí)就沒有意義?？茖W(xué)思維是指學(xué)生在環(huán)境中運(yùn)用恰當(dāng)?shù)姆绞絹砝斫?、解決問題的思維方式和能力?？茖W(xué)的思想與人類的日常生活緊密聯(lián)系在一起，因此，要適應(yīng)時(shí)代的需要，就必須發(fā)展科學(xué)的思想?？茖W(xué)思維是發(fā)展和提升高中生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要思想反映，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)教育的根本追求?？茖W(xué)思考不但有助于學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)，而且有助于學(xué)生掌握學(xué)科的結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)科學(xué)的世界觀。因此，在教學(xué)中要注意培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

人類有著天生的求知欲，但是在長(zhǎng)期的教育環(huán)境下，他們對(duì)未知的東西失去了好奇心，他們的科學(xué)探索能力也就沒有了?？茖W(xué)探究是一種科學(xué)活動(dòng)，它是采用科學(xué)方法實(shí)現(xiàn)的探究教學(xué)和探究能力。在教育方面，科學(xué)探究是指在科學(xué)理論的引導(dǎo)下，學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)問題，提出假設(shè)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行分析和交流?？茖W(xué)探究能力要得到發(fā)展，必須要具備多方面的能力。科學(xué)探索是培養(yǎng)高中生物學(xué)科核心素養(yǎng)的有效手段?？茖W(xué)探究的方式多種多樣，有實(shí)驗(yàn)探究、課題探究等多種形式，也有多種探究活動(dòng)，使學(xué)生拓展自主學(xué)習(xí)的能力和活動(dòng)的廣闊空間[3]。

在高中生物學(xué)科中，社會(huì)責(zé)任是最基本的要求。在高中生物學(xué)教學(xué)中，學(xué)生逐漸形成了科學(xué)的認(rèn)識(shí)和世界觀，能夠?qū)ι鐣?huì)問題有自己的見解，能夠?qū)⑸飳W(xué)知識(shí)應(yīng)用于社會(huì)實(shí)踐。隨著越來越多的科學(xué)知識(shí)涌入人們的生活，科技對(duì)人們的生活既有好處，也有壞處，比如克隆、轉(zhuǎn)基因食品等?！墩n程標(biāo)準(zhǔn)》強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)教育思想性、正確融合社會(huì)主義核心價(jià)值觀，是一種積極的社會(huì)行為[4]。

生命理念的形成，必須以科學(xué)的思考作為手段，以科學(xué)的探索作為活動(dòng)的載體，這是構(gòu)建社會(huì)責(zé)任的基本支撐；而科學(xué)思考可以通過概念的使用和形成，以及通過科學(xué)的探索來獲得提升，這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感是必不可少的?？茖W(xué)探究與學(xué)生的社會(huì)責(zé)任緊密相關(guān)；而作為核心素養(yǎng)最顯著的外部表征，社會(huì)責(zé)任是三者有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物，其產(chǎn)生與其自身發(fā)展密切相關(guān)[5]?？傊?，四方面的核心素養(yǎng)是相互聯(lián)系、相互發(fā)展的，是指導(dǎo)學(xué)生全面發(fā)展的一個(gè)整體。

二、生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析

當(dāng)前，高中生物教學(xué)還受到了傳統(tǒng)應(yīng)試?yán)砟畹挠绊?。在?shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師不能有效將學(xué)生的主體學(xué)習(xí)地位凸顯出來，不能有效利用生物實(shí)驗(yàn)資源，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中動(dòng)手操作，并對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)觀察，讓學(xué)生感受到知識(shí)的形成過程。相反，他們采用了演示實(shí)驗(yàn)的方法，或是利用多媒體對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行觀察，讓學(xué)生在觀察的基礎(chǔ)上得到自己想要的結(jié)果。這種方法，因?yàn)槿鄙倭藢W(xué)生的主體參與，所以學(xué)生很難產(chǎn)生切身的感受。因?yàn)檠菔緦?shí)驗(yàn)和多媒體實(shí)驗(yàn)存在著一定的缺陷，所以學(xué)生很難真實(shí)觀察實(shí)驗(yàn)，只能是機(jī)械地根據(jù)教材中所學(xué)到的理論知識(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行推理與猜測(cè)，無法有效提升學(xué)生的自主動(dòng)手能力、觀察能力、科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

有的教師為了節(jié)省時(shí)間，還會(huì)采用“講實(shí)驗(yàn)”的方法，要求學(xué)生死記硬背，這樣做只會(huì)讓他們的生物學(xué)知識(shí)更多停留在理論性的水平，更多的還是“紙上談兵”，不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的效果。高中生的思維是非?；钴S的，然而大多數(shù)學(xué)生的自我控制能力都很差，他們很難將自己的注意力集中在自己不喜歡的學(xué)科上。比如說，有些學(xué)生沉迷于手機(jī)，而對(duì)方寸之外的大千世界無動(dòng)于衷，他們很難將自己的注意力集中在周圍的生物現(xiàn)象和自然界中的生物問題上。

三、將生物學(xué)核心素養(yǎng)融入高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略

（一）將生命觀念滲透于高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中

將生物學(xué)的核心素養(yǎng)與生命觀念結(jié)合到高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，就必須把生命觀念融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，讓學(xué)生學(xué)會(huì)觀察、分析，使學(xué)生能夠更好地了解生活現(xiàn)象，使他們能夠更好地了解生物的知識(shí)。在教學(xué)中，教師要把生活理念融入教學(xué)中，要做到“融會(huì)貫通”，對(duì)學(xué)生產(chǎn)生一種潛移默化的影響。比如：在“觀察洋蔥表皮細(xì)胞質(zhì)壁離析與恢復(fù)”的實(shí)驗(yàn)中，教師講解了相關(guān)的原理，讓學(xué)生自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，通過觀察材料壁的分離，去想為什么會(huì)發(fā)生這樣的事情。

（二）提高教師對(duì)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視

目前，由于傳統(tǒng)的教學(xué)方式，許多教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)注還停留在理論課上，而忽視了對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)注。在這樣的背景下，將生物核心素養(yǎng)融入生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，是一件很困難的事情。因此，在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)生物實(shí)驗(yàn)的關(guān)注，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)理念，使其與生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)結(jié)合，確保生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，提高學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。

比如，要在生物實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)上增加經(jīng)費(fèi)，為學(xué)生創(chuàng)造良好的實(shí)驗(yàn)條件，合理安排實(shí)驗(yàn)課程，確保實(shí)驗(yàn)時(shí)間充足，把實(shí)驗(yàn)教學(xué)融入教學(xué)評(píng)估中，使教師更加重視實(shí)驗(yàn)。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的同時(shí)，還必須做好準(zhǔn)備，了解如何把生物學(xué)的核心素養(yǎng)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，在實(shí)驗(yàn)中要注意哪些問題，同時(shí)要尊重學(xué)生的主體性，讓學(xué)生有更多的實(shí)際操作，這樣才能提高學(xué)生的生物素養(yǎng)。

（三）引入多樣化教學(xué)模式培養(yǎng)生物核心素養(yǎng)

生物核心素養(yǎng)的培養(yǎng)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量有著密切的關(guān)系，在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師大多采取講解、示范、模仿、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等方式，課堂上的氣氛很沉悶，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情不高，自然也就無法提高生物學(xué)的核心素養(yǎng)。因此，要在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，就必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，采取多種教學(xué)方式，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，提高他們的綜合素質(zhì)。

比如：在“模擬尿糖測(cè)試”的相關(guān)實(shí)驗(yàn)中，教師在講解了有關(guān)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)和儀器使用方法后，就可以提出一個(gè)具體的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，由學(xué)生自己制訂實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，由教師在一旁指導(dǎo)，如果有同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不夠重視，或者操作不當(dāng)，則要及時(shí)糾正，以增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)意識(shí)。同時(shí)，在學(xué)習(xí)的過程中，要把所學(xué)知識(shí)與問題相結(jié)合，提高自己的邏輯思維能力和社會(huì)責(zé)任感。

（四）精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和時(shí)間，提高實(shí)驗(yàn)效率

在“酶活力受到氣溫的制約”的實(shí)驗(yàn)中，酶和淀粉的保溫時(shí)間要5分鐘，攪拌完后要保溫5分鐘，因?yàn)橐群芫茫詫W(xué)生經(jīng)常閑著，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的效果不佳。因此，作者對(duì)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和時(shí)機(jī)進(jìn)行了仔細(xì)規(guī)劃，并在操作等候階段進(jìn)行了理論講授，并指導(dǎo)同學(xué)們對(duì)溫度過高、過低時(shí)酶的結(jié)構(gòu)差異以及各種酶的最佳溫度差異進(jìn)行了剖析。

在實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，作者讓各實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行記錄，對(duì)實(shí)驗(yàn)資料進(jìn)行拍照、錄像或記錄（通過Excel表格記錄多個(gè)資料，并將其轉(zhuǎn)換為直方圖或圖表），做到對(duì)實(shí)驗(yàn)的客觀記錄，從而使學(xué)生不至于抄教材中的“標(biāo)準(zhǔn)答案”，養(yǎng)成實(shí)事求是、科學(xué)的態(tài)度[6]。

（五）問題引領(lǐng)，設(shè)計(jì)完善實(shí)驗(yàn)

在“溫度對(duì)酶活力的作用”的教學(xué)中，作者首先提出了一個(gè)問題：什么因素會(huì)對(duì)具有化學(xué)性質(zhì)的蛋白酵素的活力產(chǎn)生什么樣的作用？通過對(duì)“蛋白質(zhì)”部分的研究，可以很輕易地發(fā)現(xiàn)：在一定程度上，氣溫對(duì)酵素的活力有很大的作用。接著又問道：“你怎樣用下面的原料來做這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)?？”原料為：?%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的新型淀粉（適宜60—85℃）、唾液淀粉（自備）、3%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的淀粉水（調(diào)配后，將淀粉充分溶出，待用；另外，不加熱處理）、斐林試劑、碘液、水浴鍋、試管、溫度計(jì)、多孔反應(yīng)盤。作者以提問的方式引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和設(shè)計(jì)，例如：應(yīng)該選用哪些淀粉酶？?jī)煞N淀粉酶在室溫下有沒有反應(yīng)？怎樣設(shè)定取決于選擇的淀粉酶的溫度？實(shí)驗(yàn)的效果怎樣檢驗(yàn)？

在問題引導(dǎo)下，學(xué)生經(jīng)過“頭腦風(fēng)暴”，可以清楚地知道，在常溫下，淀粉酶是有活力的，如果淀粉溶液和淀粉酶一起攪拌、加熱，就會(huì)使其中的一些淀粉分解，所以在攪拌前要分別保持一定的溫度。用費(fèi)林法測(cè)定實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，需要調(diào)整實(shí)驗(yàn)的溫度，所以必須使用碘溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。采用新型工業(yè)淀粉酶時(shí)，其反應(yīng)的溫度分別為0、20、40、60、80、100攝氏度。這樣的溫差可以幫助學(xué)生了解溫度對(duì)酵素活力的作用[7]。

（六）理論與實(shí)踐相結(jié)合，培育社會(huì)責(zé)任感

學(xué)生專業(yè)能力的培育不應(yīng)脫離實(shí)際生活，而應(yīng)強(qiáng)化與實(shí)際生活的聯(lián)系，并就諸如轉(zhuǎn)基因技術(shù)的優(yōu)劣等問題進(jìn)行分組研討。此外，教師也可以根據(jù)本地或個(gè)體的實(shí)際問題，通過問題的剖析，讓他們把所學(xué)的東西應(yīng)用到實(shí)踐中去，并在討論、調(diào)研的過程中，培養(yǎng)學(xué)生的道德操守，培養(yǎng)他們的社會(huì)責(zé)任感。

比如：在進(jìn)行肺炎雙球病毒的轉(zhuǎn)化試驗(yàn)中，要求學(xué)生了解病毒的結(jié)構(gòu)和特性。教師可以事先安排相關(guān)的研究項(xiàng)目，并將其與當(dāng)前的社會(huì)熱點(diǎn)聯(lián)系起來，讓學(xué)生自行閱讀相關(guān)的文獻(xiàn)，讓他們能夠掌握病毒的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、傳播方式、應(yīng)對(duì)策略等，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的時(shí)候，也能更好地保護(hù)自己的安全，并向周圍的人進(jìn)行宣傳，以此培養(yǎng)自己的社會(huì)責(zé)任感。

（七）開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提升探究能力

在教學(xué)中，教師可以在教學(xué)中設(shè)置研究型實(shí)驗(yàn)，并為學(xué)生準(zhǔn)備大量的實(shí)驗(yàn)材料，使他們能夠自由地進(jìn)行探索，自由地整合和使用各種材料，努力改善實(shí)驗(yàn)操作流程、實(shí)驗(yàn)材料和儀器，培養(yǎng)他們的科學(xué)探索技能。

比如：在中糖類脂質(zhì)等物質(zhì)的檢測(cè)教學(xué)中，測(cè)試的原料是蘋果，因?yàn)榍邢聛淼奶O果會(huì)發(fā)黃，而且果汁少，材料也貴，所以教師可以提供一些替代水果和胡蘿卜，讓他們考慮用什么材料來測(cè)試。比如，在酵母菌的固定實(shí)驗(yàn)中，課本上說的是將海藻酸鈉放入乙醇中，但很可能會(huì)糊，教師在對(duì)問題進(jìn)行了解析后，根據(jù)現(xiàn)有的知識(shí)，會(huì)建議使用熱水。這樣，就可以在改善實(shí)驗(yàn)作業(yè)的基礎(chǔ)上，提高學(xué)生的探索精神。

結(jié)束語

總之，在高中實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，把生物學(xué)的基本素養(yǎng)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)地融合在一起，可以達(dá)到很好的教學(xué)目的。在以核心素養(yǎng)為指導(dǎo)的前提下，要抓住核心素養(yǎng)的實(shí)質(zhì)含義和內(nèi)在關(guān)系，注重對(duì)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)的培育，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生的全面發(fā)展。教師可以從構(gòu)建真實(shí)情境、提供社會(huì)性議題或活動(dòng)、強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)的開放性和探究性等方面運(yùn)用多種策略使學(xué)生掌握學(xué)科的基本知識(shí)，進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生命活動(dòng)。

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