立足学生实验探究，关注生物学核心素养

吴益

为了推动教育和课程改革，教育部印发了《关于全面深化课程改革，落实立德树人根本任务的意见（以下简称《意见》）。《意见》中提出了核心素养体系。核心素养体系的构建不仅是国际教育发展和变革的趋势，其对于增强国家核心竞争力、提升我国人才培养的质量也是至关重要的。

1 核心素养及生物学核心素养的内涵理解

核心素养不同于一般的素养，是一个必要、关键且居于核心地位的复杂结构，是关于学生知识、技能、情感、态度、价值观等多方面要求的结合体。它不是单一维度而是多元维度。北京师范大学生命科学学院刘恩山教授认为，“核心素养是一种跨学科素养，它强调各学科都可以发展的、对学生最有用的东西”。

“核心素养”是深化课程改革的核心内容，涉及“文化基础、自主发展、社会参与”三大方面。“生物学核心素养”是公民基本素养的组成之一，是学生后天习得的终生受益成果，是学生在解决真实情景中的生物学问题时所表现出来的必备品格和关键能力。具体表现为四个方面：生命观念、理性思维、科学探究、社会责任。

对于初中生物的教学现状来说，教师除了让学生获得基础的生物学知识，建立核心概念外，更应重视培养学生的科学探究能力。生物学是以实验为基础的一门学科，实验是生物教学中的一个重要组成部分。在教学过程中，教师可创设一些探究实验，激发学生的求知欲，促使学生积极参与、主动探究、勇于实验、勤于思考。这对于提升学生探究能力及创新精神，培养生物学核心素养都具有非常重要的意义。

2 核心素养下实验教学的实践策略

2.1 立足观察，树立生命观念

任何一种生物都是有生命的，研究生物学就是对生命现象及其规律的研究，这也是生命科学最独特的本质——生命性。教师在教学过程中要引导学生树立生命观念，如结构和功能观、进化和适应观、稳态与平衡观、物质和能量观等，帮助学生用已获得的生命观念去认识生命世界、解释各种生命现象。

在苏科版《生物》七年级上册第五章第四节有关“探究小肠适于消化吸收的结构特点”实验中，当一整段长度约有15 m的猪小肠在教室里拉出来时，所有学生都很吃惊且积极性高涨。立刻以小组为单位进行细致观察，清洗干净小肠内侧，用解剖剪纵向剪开，然后将小肠放入清水中，一会就看见“漂浮”在小肠内表面的绒毛。这时，教师引导学生将所观察到的现象和小肠的功能联系起来，使学生从根本上理解小肠是消化吸收主要场所的原因。教师适时引导学生联系前面学到的根毛与根吸收水分的关系，结合观察到的这些结构特点与小肠的功能之间的关系分析，能够使学生形成一定的结构和功能观，即“一定的结构必然有对应的功能，功能需要一定的结构来实现”的辩证思维方式。

可见，即使是非常简单的观察实验教学，也可有助于学生更好地理解有机体生命活动的因果关系。

2.2 体验经典，促进理性思维

生物学核心素养中“理性思维”是指重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物，解决实际问题中的思维习惯和能力。科学的思维习惯是科学能力的一部分，是学生发展智力、培养辩证思维、获取科学知识的前提。大多的科学思维都是从实验开始的。生物学科的一些经典实验既包含了丰富的生物实验知识及方法，又体现了科学的理性思维。教师要充分利用这些资源，让学生通过重做经典实验，体验发现科学知识的喜悦，激发学习生物学的兴趣，培养一定的思维能力。

有关光合作用的探究是初中阶段的经典实验之一。光合作用的发现离不开几代科学家地不断探索，如海尔蒙特、普利司特里、萨克斯、恩吉尔曼等都为光合作用的发现作出了杰出的贡献。教师可以引导学生站在科学家的角度去思考实验的各个环节，培养学生的理性思维能力。

因此在“阳光在植物生长中的作用”的实验教学过程中，笔者不仅让学生体验了萨克斯的经典实验，并引导学生从所观察的实验现象中比较、分析总结出植物在光下才能制造有机物。这种观察、比较、分析、推理等思维活动就是理性思维最重要的特征，也是学生最需要提高的能力。同时在实验过程中，教师指导学生仔细思考实验方案的科学与巧妙处：

（1） 为什么要进行暗处理一昼夜，然后再放入阳光下几小时？

（2） 为什么要将叶片放在酒精中，而不是清水中？

（3） 为什么要隔水加热酒精？

（4） 为什么要使叶片脱色？

结合这些问题，学生在实验过程中不仅仅注重实验现象的观察和实验任务的完成，还在经过缜密思考后抓住经典实验的本质，进而有效地提高思维的深刻性。

2.3 鼓励创新，提高探究能力

创新素养是核心素养的“核心”成分。实验教学的创新也就成为当前实验教学改革的重要趋势。

拥有创新思路的探究过程，可以使学生不再拘泥于课本和经典，充分发挥其主观能动性，乐于探究，敢于质疑，勇于创新，真正体现学生的主体地位。这需要教师创设创新实验情景，引导学生在实验内容、实验器具、实验方法、实验手段等方面进行创新探究。

例如在苏科版《生物学》八年级上册第十八章中有“測定植物的蒸腾作用”实验。传统的实验教学方法就是教师展示实验装置及实验现象（图1），然后学生根据所观察到的现象得出植物能通过叶进行蒸腾作用散失水分。这种方法不能从真正意义上培养学生能力，于是笔者在教学过程中，引导学生观察了两个细节：① 演示装置中锥形瓶的液面上滴加了几滴食用油的作用是什么？能用其他方法来替代吗？② 水分通过植物蒸腾了出来，锥形瓶的液面变化明显吗？如不明显，我们该怎么改进？你还有更好的实验设计吗（图1）？

学生的注意力马上又转移到实验上，并迅速展开小组讨论，利用教师事先准备好的实验材料进行创新设计，改进实验。经过小组交流、讨论，完成了对实验的创新改进，并动手实践。第一种将锥形瓶换成了横截面较小的试管，将塑料袋扎在瓶口上方的枝条上。第二种方法也是将锥形瓶换成了横截面较小的试管，将试管口用一个带孔的塞子塞紧，枝条从孔中插入试管内，将塑料袋扎在试管上。第三种方法是在前两种方法的基础上对实验的设计做了进一步的完善（图2），在实验设计中又增加了一个实验组即叶片相对较少的一组。

前面两种优化实验装置，使实验更趋于合理且更具有说服力。而第三种方法不仅有力的证明了植物通过叶进行蒸腾作用，同时也说明了在一定条件下，植物蒸腾作用的速度与叶片的多少成正比。

由此可见，如果教师在教学过程中注意对细节问题的深入分析和挖掘，适时引导，学生就会主动地参与实验探究，拓宽思路，勇于自主设计并实施实验，大胆创新，敢于批判。

2.4 模拟探究，增强社会责任

生物模拟实验是将有些难以理解的内容或者是很难直接拿来做研究对象的实验，通过某种方式模仿实验的某些条件，将抽象的知识形象化、具体化的实验方法。中学生物课程中并不是所有的实验教学内容都可以用模拟实验来替代。所以在教学过程中，笔者根据实验教学内容设计不同的模拟实验，不仅培养了学生的合作意识及科学的态度，而且能潜移默化地增强学生的责任感。

例如在苏科版《生物学》八年级下册第二十六章有关“模拟酸雨对种子萌发的影响”实验中，笔者先让学生收集酸雨的相关资料，了解酸雨是由于人类大量燃烧煤、石油、天然气等燃料以及各种机动车排放尾气形成的，人称“空中死神”。由于酸雨的主要成分是腐蚀性较强的硫酸或硝酸，所以在实验过程中教师指导学生利用危险性较小的白醋和蒸馏水配置“酸雨”。学生通过小组讨论确定实验方法及选用的材料，并設计一套完整的方案。

有一组学生配置了不同白醋浓度的“酸雨”（pH分别是2、3、4、5），和清水进行对照实验。并将浸泡过的等量的花生、小麦等种子放入培养皿中，喷洒不同pH的“酸雨”及清水，置于室温下。定期观察，喷洒并及时记录种子的萌发情况，记录在表1中。通过种子萌发率进行比较，分析，最终得出实验结果。

这种模拟实验使学生能直观的感受到酸雨的危害，从而使学生树立保护环境的意识，积极参与环境保护的实践活动，激发学生的爱国情怀，勇于承担一定的社会责任。

3 结束

核心素养不仅强调知识技能的掌握，还重视情感、态度、能力的培养，更加完善和系统地反映教育目标和素质教育理念。因此，生物教师要充分理解核心素养内涵，在教学中结合学科特点密切关注、研究、把握和落实学生的核心素养，实现学生健康、全面的发展，让学生终身受益。

参考文献：

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