指向?qū)W科核心素養(yǎng)的高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)

黃小葵

【摘要】本文主要講述了高中生物實(shí)驗(yàn)的重要性、生物核心素養(yǎng)的內(nèi)涵、在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中生物教師應(yīng)如何滲透和提升學(xué)生的生物核心素養(yǎng)，并從激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度等方面論述如何落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)，以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

【關(guān)鍵詞】生物核心素養(yǎng)；高中生物實(shí)驗(yàn)；滲透和提升；落實(shí)

隨著高中新課改的逐步深化，各學(xué)科核心素養(yǎng)的提升逐漸得到更多的關(guān)注和探究。同理，生物核心素養(yǎng)也日益被重視，在高中生物學(xué)習(xí)中，學(xué)生不僅要關(guān)注理論基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，更要重視實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)，因?yàn)楦咝У纳飳?shí)驗(yàn)課能很好地促進(jìn)學(xué)生良好生物核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

一、高中生物實(shí)驗(yàn)的重要性

1.促使學(xué)生深度理解生物知識

在生物理論教學(xué)中，有些概念、定理顯得非常抽象，這讓不少學(xué)生難于理解。對于這些難于理解的內(nèi)容，教師可以讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí)，學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，并認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，最后驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)論是否與書上知識相符。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生必須手、眼、耳、心、口并用，全方位進(jìn)行學(xué)習(xí)，所以對知識的理解深度會(huì)不斷提升。這樣通過實(shí)驗(yàn)理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)習(xí)方法，學(xué)生能深度理解概念、定理并建立起相關(guān)知識點(diǎn)間的關(guān)聯(lián)，增強(qiáng)學(xué)好生物的自信心，從而逐步養(yǎng)成良好的學(xué)科核心素養(yǎng)。

2.促進(jìn)學(xué)生產(chǎn)生濃厚的學(xué)科興趣

長時(shí)間的理論課學(xué)習(xí)，學(xué)生難免會(huì)覺得枯燥甚至產(chǎn)生厭煩情緒，教師根據(jù)教學(xué)需要和可利用的教學(xué)設(shè)備和資源開展生物實(shí)驗(yàn)課，可以促進(jìn)學(xué)生產(chǎn)生濃厚的學(xué)科興趣。高中生物實(shí)驗(yàn)可操作性強(qiáng)，直觀性強(qiáng)，教師在備課和教學(xué)時(shí)可發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的這些特點(diǎn)，設(shè)計(jì)多種多樣的探究實(shí)驗(yàn)，通過自主探究、合作探究等方式，使學(xué)生產(chǎn)生很大的興趣，并能以飽滿的熱情開展實(shí)驗(yàn)。如進(jìn)行“酸奶的制作”“泡菜的制作”“果酒的制作”等與生活實(shí)際密切關(guān)聯(lián)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，同學(xué)們可以自行購買實(shí)驗(yàn)材料（酸奶、白蘿卜、胡蘿卜、葡萄等）帶來學(xué)校，在實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)，同時(shí)完成實(shí)驗(yàn)后也可以邊品嘗、分享自己的勞動(dòng)成果，介紹所涉及的步驟、流程、原理，而這也能提升學(xué)生的生活動(dòng)手能力和生活情調(diào)，無形中使學(xué)生對生物學(xué)科產(chǎn)生極大的興趣。

3.增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力

生物是一門理論和實(shí)踐相結(jié)合的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容含有相應(yīng)的理論知識，因此學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)前應(yīng)該首先了解實(shí)驗(yàn)涉及的原理，對實(shí)驗(yàn)步驟也要清晰，才能胸有成竹地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)要善于觀察、思考、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并得出客觀的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。長此以往，學(xué)生自己的動(dòng)手實(shí)踐能力得以加強(qiáng)，也形成了良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。

4.有助于培養(yǎng)良好的合作精神

現(xiàn)在的生物學(xué)領(lǐng)域涉及的范圍廣泛，多學(xué)科交叉，不僅要求領(lǐng)域內(nèi)合作，還要求不同領(lǐng)域之間科學(xué)家的合作。比如醫(yī)院的某疑難病例要進(jìn)行手術(shù)，術(shù)前就要求各個(gè)科室的醫(yī)生會(huì)診，最大程度預(yù)判手術(shù)的結(jié)果，確保手術(shù)順利進(jìn)行。為了培養(yǎng)學(xué)生在踏上工作崗位后的合作精神，生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)就應(yīng)指向培養(yǎng)學(xué)生良好的合作精神。學(xué)生通過小組為單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，小組內(nèi)部成員之間分工合作，共同完成實(shí)驗(yàn)，這均有助于培養(yǎng)學(xué)生的合作精神。

二、生物核心素養(yǎng)的內(nèi)涵

新課程標(biāo)準(zhǔn)提出了生物核心素養(yǎng)有4點(diǎn)內(nèi)容，即生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任。達(dá)成這4點(diǎn)內(nèi)容的有效途徑之一是生物實(shí)驗(yàn)的有效開展。

生命觀念是對生命現(xiàn)象、本質(zhì)及運(yùn)行規(guī)律的認(rèn)知，相對于其他學(xué)科的核心素養(yǎng)，生命觀念是生物學(xué)科特有的，而且是本學(xué)科的標(biāo)志?？茖W(xué)思維是指運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識事物，解決實(shí)際問題的思維習(xí)慣和能力，可分為：歸納和概括、演繹和邏輯推理、模型和建模、批判性思維及創(chuàng)造性思維?？茖W(xué)探究緊密聯(lián)系生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)，特別是在探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)中更能體現(xiàn)，在探究實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生通過提出問題、作出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、得出結(jié)論、交流討論的一系列步驟中，體會(huì)科學(xué)探究的一般過程。社會(huì)責(zé)任是根據(jù)學(xué)生已有的生物學(xué)知識，開展生物學(xué)領(lǐng)域的社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)，解決生活中遇到的問題，擔(dān)負(fù)時(shí)代使命，建設(shè)美麗家園，保護(hù)好環(huán)境等。

上述這四大部分是一個(gè)有機(jī)整體，互為關(guān)聯(lián)，能共同促進(jìn)學(xué)生生物核心素養(yǎng)的提升，因此，理解和把握好生物核心素養(yǎng)的內(nèi)涵有助于學(xué)生正確認(rèn)識生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

三、高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)如何滲透和提升生物核心素養(yǎng)

1.在實(shí)驗(yàn)課的導(dǎo)入中滲透生物核心素養(yǎng)

實(shí)驗(yàn)課和理論課一樣，巧妙的導(dǎo)入是成功課堂的一半，導(dǎo)入的方式有多種，其中設(shè)定問題情景是一種。設(shè)立問題時(shí)，問題要生動(dòng)、形象，吸引學(xué)生的注意力，并能進(jìn)行思考與回答，這樣的導(dǎo)入就巧妙地 滲透了核心素養(yǎng)。如在“植物細(xì)胞的吸水與失水”實(shí)驗(yàn)課地導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師這樣提問：“萎蔫的青菜放在清水中浸泡一段時(shí)間的后，會(huì)變挺拔，為什么？而土豆絲用醋泡過后也會(huì)變軟，為什么？糖蒜腌制好后，為什么容器有明顯的空間？”通過回答老師的問題鏈，學(xué)生也逐漸建立和提升自己的生物觀念素養(yǎng)。

2.在實(shí)驗(yàn)過程中滲透和提升生物核心素養(yǎng)

實(shí)驗(yàn)的過程能很好地滲透和提升學(xué)生生物核心素養(yǎng)，如教師在講解“生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者—蛋白質(zhì)”時(shí)，老師拿出生雞蛋，把蛋白打在培養(yǎng)皿中，并在培養(yǎng)皿中加入食鹽，攪拌后出現(xiàn)白色絮狀物。教師提問：“這些白色絮狀物是什么？”學(xué)生通過分析，得出這是蛋白質(zhì)的結(jié)論。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生能逐步建立起生物觀念素養(yǎng)。

在科學(xué)史中，科學(xué)家所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)思路就體現(xiàn)出其中蘊(yùn)含的科學(xué)思維。如：在學(xué)習(xí)光合作用的發(fā)現(xiàn)史時(shí)，同學(xué)們在學(xué)習(xí)過程中，通過一步一步質(zhì)疑，一步一步解決問題，直到發(fā)現(xiàn)真相，能最后歸納出光合作用的總方程式。在發(fā)現(xiàn)史中眾多科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)就很好地體現(xiàn)了科學(xué)推理和創(chuàng)造性科學(xué)思維，是學(xué)生高效學(xué)習(xí)的素材。

同理，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程也是一種探究，在實(shí)驗(yàn)過程中就培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究能力。如教師進(jìn)行“植物細(xì)胞的吸水與失水”這一實(shí)驗(yàn)時(shí)，教學(xué)過程可以這樣設(shè)計(jì)，首先發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象：①我們吃完糖后，嘴巴內(nèi)壁會(huì)變得干、皺，過一會(huì)喝水后又會(huì)復(fù)原；②西紅柿拌糖后會(huì)出水，這都是為什么？學(xué)生回答，這是因?yàn)橹参锛?xì)胞放入外界溶液濃度大于液泡內(nèi)的溶液濃度時(shí)，發(fā)生了滲透失水，導(dǎo)致液泡內(nèi)的水分跑到細(xì)胞外造成的。同時(shí)我們知道，滿足植物細(xì)胞發(fā)生滲透性吸水和失水的條件有兩個(gè)：半透膜和膜兩側(cè)的濃度差。接著，教師提出下一個(gè)問題：那么哪個(gè)部分相當(dāng)于植物細(xì)胞的半透膜？教師根據(jù)這個(gè)問題指導(dǎo)學(xué)生作出假設(shè)，假設(shè)原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜。假設(shè)的下一步是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證假設(shè)。學(xué)生設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)后，接著進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：材料是紫色洋蔥，先制作臨時(shí)裝片，然后在蓋玻片的一端滴加蔗糖溶液，另一端用吸水紙吸。觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是視野中紫色大液泡逐步變小，發(fā)生質(zhì)壁分離。再滴加清水，觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是視野中紫色大液泡逐步變大，發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原，并用表格說明實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，最后分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論。所以，在一步步的實(shí)驗(yàn)過程中就培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究能力。

生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)能有助于培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任意識，如在“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師上課時(shí)可以理論聯(lián)系實(shí)際，糖類的檢測可以聯(lián)系到糖尿病，蛋白質(zhì)檢測時(shí)可以聯(lián)系到尿蛋白，尿毒癥等，讓學(xué)生自己體會(huì)健康的重要性。又如“綠葉中色素的提取和分離”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，根據(jù)不同色素，顏色不同，含量不同，在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用不同，讓學(xué)生認(rèn)識到節(jié)約能源的重要性、并養(yǎng)成愛護(hù)生物圈，認(rèn)識金山銀山不如綠水青山的生態(tài)價(jià)值。

生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生生物學(xué)習(xí)不可缺少的部分，教師通過引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和規(guī)律來提升核心素養(yǎng)。如在“探究環(huán)境因子對光合速率的影響”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可探究的環(huán)境因子有：光照強(qiáng)度、溫度、二氧化碳濃度等。在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)中，采取了梯式裝置，并且底部有可控制的光源，能同時(shí)滿足探究多因子對光合速率的影響。該實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是在一定范圍內(nèi)，隨著光照強(qiáng)度或溫度或二氧化碳濃度含量的升高，光合速率不斷增大。通過該實(shí)驗(yàn)，能進(jìn)一步加深學(xué)生對光反應(yīng)和暗反應(yīng)的認(rèn)識，提升了學(xué)生生物觀念素養(yǎng)。通過分析光照強(qiáng)度、溫度、二氧化碳的濃度這些變量的關(guān)系，提升了學(xué)生科學(xué)思維素養(yǎng)。通過提出問題，作出假設(shè)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并得出結(jié)論，提升了學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，學(xué)生可以思考如何結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，如何幫助農(nóng)民農(nóng)作物增產(chǎn)措施，服務(wù)于三農(nóng)，提升了學(xué)生的社會(huì)責(zé)任素養(yǎng)。

3.實(shí)驗(yàn)課后作業(yè)中滲透和提升生物核心素養(yǎng)

生物實(shí)驗(yàn)課后作業(yè)是課堂內(nèi)容的鞏固和延伸，是教師對學(xué)生的評價(jià)之一，作業(yè)有課外書面作業(yè)和實(shí)踐作業(yè)。書面作業(yè)是學(xué)生對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解、加深和遷移，是高考考察范圍之一。老師在選書面作業(yè)時(shí)要有針對性，要少而精。如實(shí)驗(yàn)“使用高倍鏡觀察幾種細(xì)胞”的書面作業(yè)，要把顯微鏡、高倍鏡使用的練習(xí)題布置給同學(xué)們做，以鞏固和遷移顯微鏡的知識。同學(xué)們在完成作業(yè)的過程中，不僅鍛煉了自主、合作等能力，還形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，是提升學(xué)生核心素養(yǎng)的有效途徑。實(shí)踐作業(yè)要做到理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和學(xué)習(xí)能力。如：在還原糖鑒定實(shí)驗(yàn)中，用斐林試劑檢測還原糖。教師上完課后可以因地制宜布置實(shí)踐作業(yè)，比如海南椰子樹比較多，到了椰子成熟的季節(jié)，為了了解清楚一天之內(nèi)哪個(gè)時(shí)刻摘椰子最甜，可測定椰子水在一天之中各個(gè)時(shí)刻糖的含量（間隔2小時(shí)測一次）。學(xué)生可以用斐林試劑對不同時(shí)刻的椰子水進(jìn)行糖類的測定，從而確定最佳摘椰子的時(shí)刻，最大程度保持椰子水中水的糖類。學(xué)生在實(shí)踐過程中，進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)、記錄、分析數(shù)據(jù)及合作、總結(jié)，推理提升了學(xué)生的理性思維能力，也進(jìn)一步提升了學(xué)生的科學(xué)探究能力。

四、高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)如何落實(shí)生物核心素養(yǎng)

既然生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)如此重要，那么如何落實(shí)生物核心素養(yǎng)，才能使生物核心素養(yǎng)得以滲透和提升呢？

1.激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

興趣是最好的老師，傳統(tǒng)填鴨式的教學(xué)方法已經(jīng)不能滿足學(xué)生的需求，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中需多想想辦法，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在快樂的學(xué)習(xí)中落實(shí)生物核心素養(yǎng)。如在“比較過氧化氫在不同條件下分解”實(shí)驗(yàn)中，教師可采用啟發(fā)式和探究式的教學(xué)方法，引起學(xué)生的興趣，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。教師提問：“雙氧水，也叫過氧化氫，在初中化學(xué)學(xué)過，可用于外傷傷口的消毒。消毒時(shí)，會(huì)出現(xiàn)白色的泡沫，白色泡沫是什么？”學(xué)生回答：是氧氣。教師：“氧氣的分解速度受多種條件的限制，如溫度，催化劑（三氯化鐵，過氧化氫酶）的影響，今天我們就通過比較過氧化氫在不同條件下的分解速率來探究什么條件下催化效率最高。”這樣貼近生活的導(dǎo)入，引起學(xué)生的興趣。該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過程中要涉及到對照實(shí)驗(yàn)，還要遵循單一變量原則，要讓學(xué)生懂得哪些是自變量，因變量，無關(guān)變量等，學(xué)生在分析實(shí)驗(yàn)過程中思維活躍，興趣高漲。

2.要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度

生物學(xué)實(shí)驗(yàn)具有嚴(yán)密的科學(xué)性，容不得一絲的大意。實(shí)驗(yàn)過程中每個(gè)步驟的處理，每個(gè)步驟的作用、意義，以及和上下步驟的聯(lián)系都要很清晰，必須嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如“果酒和果醋的制作”實(shí)驗(yàn)中有一個(gè)步驟沖洗，沖洗是先去除枝梗再?zèng)_洗葡萄，還是先沖洗葡萄再去除枝梗呢？我們知道沖洗的目的是去掉葡萄表面的污物，如果先去除枝梗再?zèng)_洗葡萄，污物會(huì)污染去除枝梗地方的果肉，造成發(fā)酵的失敗，所以應(yīng)該先沖洗葡萄再去除枝梗。這樣在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生逐步形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和一絲不茍的工作作風(fēng)，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究精神，落實(shí)了生物核心素養(yǎng)。

3.多學(xué)科交叉，實(shí)現(xiàn)教學(xué)融合

生物學(xué)科包含了數(shù)學(xué)、物理和化學(xué)等多學(xué)科的交叉。比如孟德爾遺傳規(guī)律中應(yīng)用了數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)的方法，種群數(shù)量的變化中建構(gòu)種群增長的數(shù)學(xué)模型，S型增長曲線等都是生物和數(shù)學(xué)的結(jié)合的例子。生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞中物理信息，光學(xué)顯微鏡的構(gòu)造就是生物和物理的結(jié)合。斯帕蘭札尼實(shí)驗(yàn)肉塊的消失是化學(xué)消化的結(jié)果，是生物與化學(xué)的結(jié)合。通過多學(xué)科交叉，其他學(xué)科的知識運(yùn)用到生物學(xué)中，學(xué)生對知識的理解能力，遷移能力，綜合運(yùn)用能力得到加強(qiáng)，學(xué)生的理性思維得到鍛煉，從而落實(shí)了生物核心素養(yǎng)。

4.充分把信息技術(shù)應(yīng)用于生物教學(xué)

生物實(shí)驗(yàn)課相對比理論課，需要實(shí)驗(yàn)場地、實(shí)驗(yàn)用具，否則無法在普通的教室完成。實(shí)驗(yàn)室配備相應(yīng)的信息技術(shù)，比如：多媒體，局域網(wǎng)等措施，這樣的教學(xué)環(huán)境不僅提高了教學(xué)質(zhì)量，還鍛煉學(xué)生的各個(gè)方面能力，更容易落實(shí)生物核心素養(yǎng)。如：攝影技術(shù)，我們知道生物的生長，死亡過程要經(jīng)歷很長的時(shí)間，肉眼不易觀察。可通過攝影技術(shù)拍成照片或視頻，然后再通過后期處理，把生物長時(shí)間的生長和死亡壓縮成短時(shí)間的視頻，我們就可以用肉眼看到生物的生長和死亡的過程。這樣，通過信息技術(shù)可以培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念素養(yǎng)，學(xué)會(huì)尊重，珍愛生命，生物核心素養(yǎng)得到落實(shí)。

綜上所述，高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)指向了學(xué)科核心素養(yǎng)，能使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中不斷提升自己的動(dòng)手能力，增長了知識，培養(yǎng)了興趣，能從根本上樹立了生命觀念，養(yǎng)成了科學(xué)思維，進(jìn)行了科學(xué)探究，培養(yǎng)了社會(huì)責(zé)任感，從而有效提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

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