基于核心素養(yǎng)下的高中生物實驗拓展式教學(xué)模式的實踐研究

于智勇+林穎韜

摘 要 高中生物實驗“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”一節(jié)中，采用基于核心素養(yǎng)下的高中生物實驗拓展式教學(xué)模式，通過引導(dǎo)學(xué)生積極參與，在教師的啟發(fā)和引導(dǎo)下以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，在提升學(xué)生的生物核心素養(yǎng)方面具有一定的作用。

關(guān)鍵詞 核心素養(yǎng) 拓展 教學(xué)模式 實踐研究

中圖分類號 G633.91 文獻標(biāo)志碼 B

生物學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式往往只注重科學(xué)知識的傳授，忽略了學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。近年來，隨著高中生物教學(xué)改革的深化，實驗教學(xué)越來越受到重視，實驗課的教學(xué)模式也得到了豐富和深入的研究?，F(xiàn)在倡導(dǎo)的生物學(xué)科素養(yǎng)包括：生命觀念，理性思維，科學(xué)探究能力及社會責(zé)任。其中的理性思維、科學(xué)探究能力的培養(yǎng)與實驗教學(xué)有著密切的關(guān)系。在高中生物實驗課教學(xué)中教師采用基于核心素養(yǎng)下的拓展式教學(xué)模式，能夠很好地解決其他教學(xué)模式中存在的問題，而且注重發(fā)揮學(xué)生的主體地位，注重培養(yǎng)學(xué)生理性思維和科學(xué)探究等方面的能力，提升學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。以高中生物實驗“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”為例，闡述這種教學(xué)模式在實踐教學(xué)中的應(yīng)用。

1 拓展式實驗教學(xué)模式

拓展式實驗教學(xué)模式立足于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，通過實驗教學(xué)改進，對原有實驗進行拓展提出新的問題，進行新的實驗思考、設(shè)計和實施等，開展探究的過程。它側(cè)重于在教師的引導(dǎo)、輔助下，讓學(xué)生獨立地提出問題、作出假設(shè)、實驗設(shè)計、實施實驗、結(jié)果分析和討論交流等。

基于核心素養(yǎng)下的高中生物實驗拓展式教學(xué)模式，是以培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)為重心，以課本實驗為基礎(chǔ)，立足于高中教學(xué)實際和學(xué)生實際，充分挖掘和拓展課本實驗，在實驗材料、實驗步驟、實驗方法、實驗結(jié)論、討論交流等方面發(fā)揮學(xué)生的積極作用，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，培養(yǎng)和提升學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)；同時，可以利用學(xué)科興趣小組或?qū)W生假期等課余時間，利用開放實驗室引導(dǎo)學(xué)生完成新課題的獨立探究等過程。這種教學(xué)模式適用于高中生物的所有實驗，根據(jù)教學(xué)大綱的要求，能夠在單位課時內(nèi)完成。

2 拓展式教學(xué)模式的實施

該教學(xué)模式在實施前，教師首先要對學(xué)生的“實際”情況進行了解，通過“實際”分析，基于培養(yǎng)核心素養(yǎng)的前提下，教師采用優(yōu)化的教學(xué)設(shè)計實施拓展式教學(xué)模式，從而達到學(xué)生提升核心素養(yǎng)的目的。

2.1 “實際”分析

2.1.1 教材分析

實驗“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”是人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書高中生物必修1第二章第一節(jié)的內(nèi)容，是完成“細(xì)胞中的元素和化合物”后，在“糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”內(nèi)容學(xué)習(xí)之前所設(shè)置的第一個驗證性實驗。通過該實驗可以為學(xué)生后面學(xué)習(xí)細(xì)胞內(nèi)的有機物等相關(guān)知識奠定一個感性認(rèn)識。同時，該實驗在設(shè)置上注重對實驗材料的選擇、結(jié)果的預(yù)判和實驗方案的設(shè)計等，所以通過學(xué)生動手實驗，在教師的積極引導(dǎo)下積極探究，使學(xué)習(xí)充分體會探究的思想，初步掌握科學(xué)探究的一般方法和過程，培養(yǎng)探究能力，為今后學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

2.1.2 學(xué)情分析

高一學(xué)生已經(jīng)在初中階段學(xué)習(xí)過無機化學(xué)的一些反應(yīng)，對一些化學(xué)試劑有初步的認(rèn)識，同時在化學(xué)藥品的取用、儀器設(shè)備的使用以及實驗操作等方面也有一定的基礎(chǔ)。由于初中階段沒有學(xué)過有機化學(xué)知識，對本實驗的原理等方面的理解存在一定的困難，但這個年齡段的學(xué)生好奇心強，對未知世界充滿著探索求知的欲望，樂于接受探究實驗這種方法。在教師的充分準(zhǔn)備下，通過該實驗的適當(dāng)拓展，將為學(xué)生進一步探究知識打下一定的基礎(chǔ)。

此外，教師在上課前要對學(xué)生已有的相關(guān)知識、化學(xué)藥品取用、實驗?zāi)芰Φ确矫孢M行調(diào)查，對學(xué)生語言表達能力、合作學(xué)習(xí)等方面的能力要初步了解，進而在分組過程以及教學(xué)過程中能夠關(guān)注到每位學(xué)生，充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位，培養(yǎng)學(xué)生多方面的能力，提升生物科學(xué)素養(yǎng)。

2.1.3 實驗條件分析

一般情況下，實驗材料較為豐富，通過采購或發(fā)動學(xué)生自帶等方式都可以解決。該實驗對實驗室設(shè)備的要求不高，所以該實驗容易開展。

2.2 拓展過程

2.2.1 知識方面的拓展

該實驗在知識方面的拓展主要在實驗原理方面。首先是還原糖和非還原糖的知識。生物組織中可溶性糖比較多，如葡萄糖、果糖、麥芽糖、半乳糖、乳糖，五種糖的分子內(nèi)含有自由的或潛在的醛基或酮基，在化學(xué)反應(yīng)中具有還原性，稱為還原糖；而蔗糖分子內(nèi)沒有該基團稱為非還原糖，在化學(xué)反應(yīng)中不具有還原性。

其次，斐林試劑檢測還原糖的原理，即在堿性溶液中可溶性還原糖將銅元素微粒還原，同時生成Cu2O等產(chǎn)物。Cu2O的顏色取決于該物質(zhì)的顆粒大小，反應(yīng)速度快時生成的Cu2O顆粒較小，呈黃綠色；反應(yīng)速度慢生成的Cu2O顆粒較大，呈紅色。

再次，雙縮脲試劑檢測蛋白質(zhì)的原理，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中的肽鍵的結(jié)構(gòu)與雙縮脲結(jié)構(gòu)相似，能夠在堿性新制氫氧化銅懸濁液中與[Cu（OH）4]2-結(jié)合生成紫色絡(luò)合物。

關(guān)于非還原糖的檢測可以根據(jù)學(xué)情，教師適當(dāng)拓展或者引導(dǎo)學(xué)生進一步進行課后探究。

對于能力方面的拓展，主要是規(guī)范學(xué)生操作，例如化學(xué)藥品的取用，實驗中加入試管的液體量的控制，震蕩搖勻的方法，水浴加熱等操作的規(guī)范性。

對于實驗材料方面的拓展，在實驗前教師要鼓勵學(xué)生進行預(yù)習(xí)，同時鼓勵學(xué)生自帶實驗材料。一般高中生物試題中，經(jīng)常提到還原糖檢測實驗中，不能用西瓜汁、番茄汁、胡蘿卜汁等作為實驗材料。但在實際實驗中，學(xué)生用以上三種材料做實驗時，也能得到明顯的實驗現(xiàn)象，所以，在檢測還原糖的實驗可以用這些材料。另外，對于生物組織中含有的抗氧化劑（如類胡蘿卜素，維生素C，花青素，番茄素等）在用維生素C片與斐林試劑進行實驗時，同樣發(fā)生反應(yīng)生成Cu2O沉淀。學(xué)生只有親自做了該實驗，才會真正理解用這些材料所進行的實驗也是有效的、合乎預(yù)期效果的。通過這些實驗材料進行實驗更能激發(fā)學(xué)生理性思維，培養(yǎng)學(xué)生真正的科學(xué)態(tài)度與科學(xué)精神。同時通過循序漸進地引導(dǎo)，使學(xué)生逐漸學(xué)會科學(xué)探究過程及正確的探究方法。

2.2.2 方法拓展

在該實驗在探究過程中，對于生物組織中糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等的檢測除了教材中提到的方法之外，教師可以引導(dǎo)或指導(dǎo)學(xué)生嘗試其他方法。例如在對生物組織中糖類的檢測方面還可以利用銀鏡反應(yīng)、Molisch反應(yīng)、蒽酮反應(yīng)、Benedict反應(yīng)等檢測；脂肪的檢測還可以用油點試驗方法、乳液形成試驗方法；對于蛋白質(zhì)檢測還可以利用Millon反應(yīng)、茚三酮反應(yīng)和黃蛋白反應(yīng)。

2.2.3 情感、態(tài)度、價值觀方面的拓展

該實驗上課前，教師需要關(guān)注小組內(nèi)學(xué)生之間的協(xié)作。學(xué)生的學(xué)習(xí)小組的成員分工要明確，要有討論、交流過程，要有得出結(jié)論的過程，不但要進行組內(nèi)成員之間的交流，最后還要在班級各小組之間進行進一步交流和討論，進而提升學(xué)生合作學(xué)習(xí)能力、協(xié)作意識的進一步培養(yǎng)。在課堂上，教師要適當(dāng)創(chuàng)設(shè)情境，用三聚氰胺事件、“大頭兒”等事例，說明生物組織中糖類、脂肪、蛋白質(zhì)對我們?nèi)梭w的重要性，教育學(xué)生要有社會責(zé)任感，要善待生命，善待他人。

3 拓展式教學(xué)模式應(yīng)用的注意點與建議

3.1 應(yīng)用中的注意點

該教學(xué)模式在高中生物實驗課實施中，要注意以下幾點：① 觀察類實驗要注意在儀器使用、裝片制作、切片等方面拓展；② 對于驗證性實驗可以采用探究方式進行，圍繞“三維目標(biāo)”進行拓展；③ 探究性實驗要挖掘教材，引導(dǎo)學(xué)生正確觀察，記錄真實的實驗現(xiàn)象，不要想當(dāng)然將實驗現(xiàn)象作為“標(biāo)準(zhǔn)答案”，著重培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度；④ 要注重發(fā)揮學(xué)生的主體地位，避免將實驗課變成知識傳授課；⑤ 實驗操作完成后要留有時間讓學(xué)生相互交流，彼此學(xué)習(xí)，如學(xué)生仍有疑問，教師應(yīng)該積極引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生進一步探究。

3.2 建議

① 該實驗教學(xué)模式立足于高中教學(xué)“實際”，拓展實驗要當(dāng)成進行全新的實驗探究；② 該模式學(xué)科興趣小組和開放實驗室相配合進行更好；③ 實驗前，教師要引導(dǎo)學(xué)生針對教材實驗進行預(yù)習(xí)，要積極提出問題，并結(jié)合所提出的問題設(shè)計解決方案；④ 按照教學(xué)計劃，要有的放矢進行拓展，部分拓展內(nèi)容可以在非實驗的課堂上進行滲透。

參考文獻：

[1] 章振華.高中生物拓展性實驗與學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的行動研究[D].上海：華東師范大學(xué)，2008.

[2] 顧鳳秀.拓展初中生物實驗，提升學(xué)生的探究能力[J].生物學(xué)教學(xué)，2011，27（9）：62-64.

[3] 沈桂弟.“遞進式”方法在拓展實驗中的應(yīng)用[J].生物學(xué)教學(xué)，2013，38（8）：51-52.

[4] 姚靈靈.高中生物實驗的拓展實驗與教學(xué)建議[D].合肥：安徽師范大學(xué)，2014.4

[5] 張云，林穎韜.高中生物實驗技術(shù)與教學(xué)[M].廈門：廈門大學(xué)出版社，2015.7.13

[6] 陳鈞輝，李俊，張?zhí)降?生物化學(xué)實驗[M].北京，科技出版社，2008.4

[7] 楊曉東.新制氫氧化銅若干問題的探討[J].化學(xué)教學(xué)，2012（9）.53～56

[8] 張云，林穎韜，陳巧，林凡.“生物組織中可溶性還原糖檢測”的疑問探討[J].生物學(xué)教學(xué)，2014.39（10）：60-61.