指向核心素養(yǎng)的高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)落實(shí)路徑探究

摘" 要：實(shí)驗(yàn)教學(xué)是“素養(yǎng)本位”視域下提高學(xué)生實(shí)踐操作能力和知識(shí)遷移能力的有效途徑，有助于培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會(huì)責(zé)任等生物學(xué)核心素養(yǎng)，進(jìn)而提高生物學(xué)教學(xué)效果。盡管如此，高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)展效果并不理想，存在如實(shí)驗(yàn)觀念滯后、實(shí)驗(yàn)缺乏探究性、脫離日常生活等問(wèn)題，在一定程度上影響了學(xué)生知識(shí)、能力和素養(yǎng)的生成。對(duì)此，文章先梳理高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的價(jià)值、定位，以及存在的問(wèn)題，再闡述如何借助實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。

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

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》）明確指出，要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神，提高學(xué)生觀察、提問(wèn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施以及對(duì)結(jié)果的交流與討論的能力。由此可見(jiàn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)既是課程改革視域下提高生物學(xué)教學(xué)效果的必然要求，又是涵養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的實(shí)現(xiàn)路徑。換言之，生物學(xué)科教學(xué)要始終圍繞生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會(huì)責(zé)任四個(gè)維度展開(kāi)，尤其要通過(guò)設(shè)計(jì)有挑戰(zhàn)性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)，助力學(xué)生形成正確價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力?；诖?，文章將在梳理高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)價(jià)值、定位，以及存在的問(wèn)題的基礎(chǔ)上，探討如何借助實(shí)驗(yàn)教學(xué)落實(shí)生物學(xué)核心素養(yǎng)。

一、高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的價(jià)值審定與教學(xué)定位

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是生物學(xué)教學(xué)的必要環(huán)節(jié)，是增強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力的有效路徑，更是落實(shí)生物學(xué)核心素養(yǎng)的必然選擇。因此，科學(xué)審視高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的價(jià)值、合理制訂實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，有助于師生立足核心素養(yǎng)提高教學(xué)效果。

1. 價(jià)值審定

首先，增強(qiáng)學(xué)生的主體意識(shí)。在課程改革視域下，以“學(xué)生為主體”是《標(biāo)準(zhǔn)》的核心要求。一方面，作為實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科，生物學(xué)科自身的建設(shè)與發(fā)展往往依賴于探究性和科學(xué)性較強(qiáng)的生物實(shí)驗(yàn)；另一方面，通過(guò)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生能夠進(jìn)一步鞏固生物學(xué)理論知識(shí)，跳出單一理論學(xué)習(xí)的限制，進(jìn)而在理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合的過(guò)程中激發(fā)主體探究興趣。更重要的是，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程也是發(fā)揮學(xué)生智能優(yōu)勢(shì)、思維創(chuàng)新、科學(xué)探究能力的過(guò)程，有助于學(xué)生通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)對(duì)象、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果等提高自我知識(shí)建構(gòu)與觀點(diǎn)表達(dá)的能力。

其次，提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的首要任務(wù)是將教材中抽象的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為具體可感的動(dòng)手實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)踐操作過(guò)程中內(nèi)化并遷移所學(xué)知識(shí)。這就要求教師基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐性屬性，聚焦學(xué)生的實(shí)踐操作能力，引導(dǎo)學(xué)生在具體操作中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，進(jìn)而反作用于理論知識(shí)的吸收與鞏固。當(dāng)然，除了實(shí)踐教材中的理論知識(shí)之外，教師還要善于引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活中的生物學(xué)問(wèn)題，并主動(dòng)開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗(yàn)與科學(xué)研究，助力學(xué)生在潛移默化中提高自我動(dòng)手能力和實(shí)踐操作水平。

最后，發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會(huì)責(zé)任是生物學(xué)核心素養(yǎng)的四個(gè)維度。理論教學(xué)往往能引導(dǎo)學(xué)生“知其然”，即了解、掌握實(shí)際生活中存在的某種生物學(xué)概念或生物學(xué)問(wèn)題，但若要學(xué)生“知其所以然”，則需要借助科學(xué)性與探究性實(shí)驗(yàn)，這也是“紙上得來(lái)終覺(jué)淺”的原因。因此，通過(guò)設(shè)計(jì)科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，學(xué)生能夠樹(shù)立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)思維，形成科學(xué)的探究精神，并在聯(lián)系自然環(huán)境與社會(huì)生活的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)其中的生物學(xué)問(wèn)題，進(jìn)而樹(shù)立正確的價(jià)值觀，提升自身的社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

2. 教學(xué)定位

為了充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)在彰顯學(xué)生主體意識(shí)、提高學(xué)生實(shí)踐操作能力、落實(shí)生物學(xué)核心素養(yǎng)等方面的教學(xué)價(jià)值，教師應(yīng)該圍繞《標(biāo)準(zhǔn)》的內(nèi)容要求，結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生認(rèn)知規(guī)律制訂針對(duì)性的教學(xué)方案。

首先，激發(fā)學(xué)生的探究興趣。與其他學(xué)科相比，生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)在激發(fā)學(xué)生探究興趣方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)以實(shí)踐操作為主，對(duì)于高中生而言，能夠有效助力其增強(qiáng)學(xué)習(xí)自信和學(xué)習(xí)成就感。與此同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)又具有科學(xué)性、探究性和邏輯性等特點(diǎn)，有助于教師在寓教于樂(lè)中培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。因此，教師要充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的激趣價(jià)值，并以“激趣”作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的第一要義。同時(shí)，結(jié)合高中生的認(rèn)知基礎(chǔ)，教師還要設(shè)計(jì)不同類(lèi)型和不同探究層次的生物實(shí)驗(yàn)，保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

其次，助力學(xué)生明確能力目標(biāo)?；趯?shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，在開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)之前，教師要厘清生物實(shí)驗(yàn)與能力提高之間的邏輯關(guān)系，并根據(jù)教材內(nèi)容規(guī)劃好適合學(xué)生認(rèn)知基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)流程和目標(biāo)。例如，在生命觀念方面，能夠借助實(shí)驗(yàn)教學(xué)提高學(xué)生對(duì)生命現(xiàn)象的理解與解釋能力；在科學(xué)思維方面，能夠嚴(yán)格遵循客觀事實(shí)和規(guī)律，堅(jiān)持求真務(wù)實(shí)、嚴(yán)于律己的實(shí)驗(yàn)態(tài)度，并運(yùn)用科學(xué)思維提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力；在科學(xué)探究方面，能夠針對(duì)教材或現(xiàn)實(shí)生活中的生物學(xué)問(wèn)題獨(dú)立或合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程，以此強(qiáng)化動(dòng)手能力和問(wèn)題分析能力；在社會(huì)責(zé)任方面，能夠有效遷移所學(xué)生物學(xué)知識(shí)，主動(dòng)參與并解決實(shí)際生活中的生物學(xué)問(wèn)題。

二、高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問(wèn)題梳理

盡管生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的價(jià)值與定位已經(jīng)明晰，但是當(dāng)前高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)展效果并不理想，在一定程度上影響了學(xué)生知識(shí)、能力和素養(yǎng)的生成。下面進(jìn)行具體原因闡述。

1. 缺乏實(shí)驗(yàn)意識(shí)

在傳統(tǒng)“知識(shí)本位”的教學(xué)模式中，教師往往聚焦知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)，以教師的單向知識(shí)灌輸為主，忽略了實(shí)驗(yàn)教學(xué)在助力學(xué)生自主建構(gòu)知識(shí)方面的重要價(jià)值。換言之，相比對(duì)理論教學(xué)的重視程度，師生的實(shí)驗(yàn)意識(shí)相對(duì)滯后，實(shí)驗(yàn)?zāi)康南鄬?duì)淺顯。顯然，這種重理論輕實(shí)踐的教學(xué)觀念不符合學(xué)科自身的實(shí)踐性和探究性特點(diǎn)，不利于生物學(xué)科的建設(shè)與發(fā)展，更不利于發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。缺少實(shí)踐的理論教學(xué)或探究性學(xué)習(xí)，往往止于理論，因而無(wú)法提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力和知識(shí)遷移能力。

2. 實(shí)驗(yàn)探究性低

開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅要鞏固、強(qiáng)化教材中的理論知識(shí)，還要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和探究能力，進(jìn)而落實(shí)以學(xué)生為主體的教學(xué)觀。但是，基于教學(xué)任務(wù)和高考升學(xué)的壓力，教師設(shè)置的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)往往是復(fù)制教材中的理論內(nèi)容，缺乏問(wèn)題情境的思維引領(lǐng)，以至于實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式化、機(jī)械化和膚淺化，無(wú)法促進(jìn)學(xué)生的思維進(jìn)階和問(wèn)題解決能力的提高。顯然，這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式只能鞏固知識(shí)，不能生成素養(yǎng)。

3. 脫離生活實(shí)際

作為一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科，生物學(xué)課程與社會(huì)生產(chǎn)、生活的聯(lián)系密切。面對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中的生物學(xué)問(wèn)題，學(xué)生要主動(dòng)觀察、分析，并借助所學(xué)知識(shí)解決生產(chǎn)、生活中的實(shí)際問(wèn)題，發(fā)展社會(huì)責(zé)任素養(yǎng)。但是，從高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀來(lái)看，部分教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中按部就班地以教材為參考，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)施脫離生活實(shí)際，與學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)相去甚遠(yuǎn)，無(wú)法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)致學(xué)生的生物實(shí)驗(yàn)參與感較低，收不到預(yù)期教學(xué)效果，影響學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的提升。

三、高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中落實(shí)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的基本路徑

為了體現(xiàn)高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的價(jià)值，切實(shí)引導(dǎo)學(xué)生在課堂實(shí)踐中發(fā)展生物學(xué)核心素養(yǎng)，教師需要從不同視角設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。

1. 巧用技術(shù)賦能，提升實(shí)驗(yàn)意識(shí)

新時(shí)代背景下，技術(shù)賦能教學(xué)已經(jīng)成為趨勢(shì)和主流，尤其是多媒體技術(shù)的應(yīng)用，將抽象、枯燥的實(shí)驗(yàn)教學(xué)變得更加生動(dòng)、直觀，能夠有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)意識(shí)，進(jìn)而提高生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。例如，在教學(xué)人教版《普通高中教科書(shū)·生物學(xué)》必修1（以下統(tǒng)稱“人教版教材”）“檢測(cè)生物組織中的糖類(lèi)、脂肪和蛋白質(zhì)”一課之前，教師可以設(shè)置課前實(shí)驗(yàn)任務(wù)清單，引導(dǎo)學(xué)生整體感知相關(guān)實(shí)驗(yàn)方法并標(biāo)注疑惑之處，這是把握學(xué)生學(xué)情的關(guān)鍵一環(huán)。在此基礎(chǔ)上，教師借助多媒體播放相關(guān)的實(shí)驗(yàn)視頻。通過(guò)觀看直觀、形象的視頻資料，學(xué)生不僅能直接看到花生、大豆、紅薯等實(shí)驗(yàn)材料，還能了解相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)過(guò)程。其中，花生是脂肪檢測(cè)原材料，大豆是蛋白質(zhì)檢測(cè)原材料，紅薯是糖類(lèi)檢測(cè)原材料。在觀看視頻的過(guò)程中，教師要適當(dāng)拓展相關(guān)實(shí)驗(yàn)知識(shí)并針對(duì)“實(shí)驗(yàn)材料”提出思考問(wèn)題：花生可否替換為其他堅(jiān)果類(lèi)原料？大豆可否替換為紅豆等其他豆類(lèi)原料？紅薯可否替換為紫薯或其他含糖原料？帶著問(wèn)題看實(shí)驗(yàn)視頻并思考，有助于進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)意識(shí)，為接下來(lái)嘗試用化學(xué)試劑檢測(cè)實(shí)驗(yàn)生物組織中的脂肪、蛋白質(zhì)和糖類(lèi)作準(zhǔn)備。

2. 開(kāi)展深度合作，培養(yǎng)探究精神

高中生具備相對(duì)成熟的自主思考和自我建構(gòu)能力，能夠面對(duì)一些復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題。為了增強(qiáng)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探究性和邏輯性，促進(jìn)學(xué)生的思維進(jìn)階，教師要善于組織學(xué)生通過(guò)小組合作交流實(shí)驗(yàn)認(rèn)知，進(jìn)而深化學(xué)生對(duì)生物學(xué)知識(shí)的理解。這種思考和探究的過(guò)程也是發(fā)展學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的過(guò)程。例如，在教學(xué)人教版教材“酶的作用和本質(zhì)”這節(jié)課后，教師可以組織開(kāi)展“酶的研究與應(yīng)用”實(shí)驗(yàn)。針對(duì)該實(shí)驗(yàn)，學(xué)生以小組為單位，先在組內(nèi)分享對(duì)“酶”的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而拓展對(duì)“酶”這一活性物質(zhì)的認(rèn)知。其中，探究性問(wèn)題依然是引領(lǐng)學(xué)生開(kāi)展合作探究的關(guān)鍵。教師可以圍繞洗衣粉中的“酶”，引導(dǎo)學(xué)生思考洗衣服時(shí)為什么要加入些許熱水，以及水溫是否會(huì)影響酶的活性。這種與學(xué)生日常生活緊密聯(lián)系的生物學(xué)問(wèn)題能夠有效激發(fā)學(xué)生的探究欲望，增強(qiáng)學(xué)生解決生活實(shí)際問(wèn)題的動(dòng)力。需要指出的是，教師在此過(guò)程中要善于下沉并及時(shí)點(diǎn)撥、指導(dǎo)，確保問(wèn)題探究的方向正確，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的探究精神。

3. 推敲實(shí)驗(yàn)結(jié)論，發(fā)展高階思維

從邏輯思維能力發(fā)展角度來(lái)講，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生不僅要理解實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)方法，還要圍繞實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行推敲、揣摩，進(jìn)而助力高階思維的發(fā)展。更重要的是，這種邏輯推敲能力正是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究和科學(xué)思維素養(yǎng)的關(guān)鍵。例如，在教學(xué)人教版教材“細(xì)胞的增殖”一課中的“有絲分裂”內(nèi)容時(shí)，由于“細(xì)胞有絲分裂”實(shí)驗(yàn)實(shí)施難度較大，故教師可以帶領(lǐng)學(xué)生利用相關(guān)的學(xué)術(shù)性實(shí)驗(yàn)資料進(jìn)行邏輯推演。在邏輯推演之前，學(xué)生要全面掌握該實(shí)驗(yàn)的相關(guān)信息，即解離、漂洗和染色。首先，解離的關(guān)鍵是“浸泡”，即用濃度為15%的鹽酸浸泡實(shí)驗(yàn)對(duì)象，以此促進(jìn)細(xì)胞分離；其次，漂洗的關(guān)鍵是浸泡時(shí)間，即以清水浸泡9分鐘，以此清洗附著于組織表面的藥液；最后，在清洗干凈的基礎(chǔ)上進(jìn)行染色處理，即用龍膽紫溶液染色3分鐘左右，確保染色體均勻著色?？梢?jiàn)，這種推演方式有助于學(xué)生還原整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并在此過(guò)程中鍛煉科學(xué)的邏輯思維能力。

4. 遷移生活經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)化實(shí)踐操作

為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)，教師要精心設(shè)計(jì)生物實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，以學(xué)生為主體，貼近學(xué)生真實(shí)的生活經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能。例如，在教學(xué)人教版教材“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”這一探究實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可以引入學(xué)生生活中常見(jiàn)的事物開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，增強(qiáng)他們的親切感和參與感。實(shí)驗(yàn)教學(xué)前，教師先以生活中的真實(shí)情境導(dǎo)入新課：將辦公室里種植的鮮花帶入教室，讓學(xué)生對(duì)比觀察鮮花和干花的區(qū)別，并進(jìn)一步引出新課內(nèi)容，讓學(xué)生了解植物遇水后變得飽滿、硬挺，離開(kāi)了水就會(huì)枯萎、凋零，說(shuō)明水分能以一定的方式滲透到細(xì)胞中。以此為基礎(chǔ)，讓學(xué)生探究細(xì)胞的吸水和失水。隨后，教師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，選用實(shí)際生活中常見(jiàn)的白菜作為實(shí)驗(yàn)材料，并將干濕度差異較大的菜葉進(jìn)行切片處理，觀察菜葉細(xì)胞在顯微鏡下的外形與大小。完成此步驟后，以少許鹽置于切片之上，觀察其融化過(guò)程和細(xì)胞的形態(tài)變化。實(shí)驗(yàn)觀察及操作完成以后，教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生就整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程及觀察的結(jié)果撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，反思實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)積累經(jīng)驗(yàn)，助力學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升。教師通過(guò)選取貼近學(xué)生生活實(shí)際的實(shí)驗(yàn)材料和操作方式，使學(xué)生對(duì)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)產(chǎn)生了更加濃厚的興趣，既提高了學(xué)生的動(dòng)手操作能力，又培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究精神，有助于學(xué)生對(duì)生物學(xué)知識(shí)的內(nèi)化與遷移。

綜上所述，在落實(shí)生物學(xué)核心素養(yǎng)教育的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是不可或缺的教學(xué)環(huán)節(jié)，有助于從生命觀念、科學(xué)探究、科學(xué)思維、社會(huì)責(zé)任等維度促進(jìn)學(xué)生的素養(yǎng)生成。這就要求教師的“教”要兼具引導(dǎo)性和點(diǎn)撥性，學(xué)生的“學(xué)”要兼具創(chuàng)新性和探索性，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中認(rèn)識(shí)到現(xiàn)實(shí)生活中的生物學(xué)問(wèn)題，并運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)加以解決，最終獲得知識(shí)和能力發(fā)展。

基金項(xiàng)目：2021年江蘇省中小學(xué)教學(xué)研究課題——以核心素養(yǎng)為本的高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐與創(chuàng)新（2021JY14-XK10）。

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