核心素养下如何开展生物实验教学

曹冬梅

摘 要： 在现代素质教育中，中学生的素养培养是教育中非常重要的一环，其中核心素养在高中生物学教育中起到非常大的作用，而学科素养是高中生必备的基础素养。本文主要阐述了核心素养下如何开展生物实验教学。

关键词： 核心素养;实验教学;生物

一、 背景资料

“核心素养的提出，是中国教育、育人理念与国际接轨的重要表现，标志着国内教育方向从对知识、技能的关注转移到对‘人本的关注。”清华大学心理学系主任彭凯平说。新课程下，生物实验教学应当以培养学生的核心素养为基本目标，强调学生主动参与实践，积极动手动脑。

生物学科是一门重實验的学科，必修部分的实验尤其多，甚至每节课都可以用实验来贯穿课堂教学。实验教学是教师结合课堂教学内容的需要进行的一种形象生动的教学手段。有一些重要的生物学核心概念，可通过实验教学形成，如：“有氧呼吸”与“无氧呼吸”这两个核心概念，可在实验中让学生用亲身实践来感受它。

二、 高中生物新课程的实验分类

根据教育部的划分标准，高中生物新课程的实验根据学生实验目标的不同，共分三大类：

（1） 技能性实验：以实践操作训练为主。

（2） 验证性实验：以检验已知的事实、概念或原理的真实性为主的验证性实验。

（3） 探究性实验：以引导学生通过探究获得新知和接受科学方法训练为主的探索性实验。

三、 实验设计的两个原则

（一） 对照性原则

对照是实验控制的手段之一，目的还是在于消除无关变量对实验结果的影响。

1. 空白对照 指不做任何实验处理或加入等量蒸馏水及生理盐水的组。例如，在“DNA的粗提取与鉴定”的实验中，向甲试管溶液中加试剂，而乙试管溶液不加试剂，一起进行沸水浴，比较它们的变化。这样，甲为实验组，乙为空白对照。空白对照能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果，增强了说服力。

2. 自身对照 指实验中不另设对照组。如“植物细胞质壁分离和复原”实验，就是典型的自身对照。三次借助显微镜观察，第二次观察到的质壁分离的细胞与第一次正常情况下的细胞对照，第三次质壁分离复原的细胞可以与第二次质壁分离的细胞作对照。这种自身前后对照，方法简便，对照组为前一次的操作，实验组为后一次的操作。

3. 条件对照 指虽给对象施以某种实验处理，区别于蒸馏水的空白对照，但这种处理是作为对照意义的。例如，“肺炎双球菌的体外转化”这一实验设计方案是：

甲组（实验组）：S型活菌+DNA;

乙组（条件对照组）：S型活菌+DNA+DNA酶;

显然乙组为条件对照。通过比较、对照、更能从反面说明实验结论——DNA是遗传物质。

4. 相互对照 无需设置空白对照，而是几个实验组之间对照，在等组实验法中，大都是运用对照，如“达尔文的植物向光性实验”的实验中，几个实验组所采用的都是相互对照，较好地排除了无关变量的影响，使结果更加精准。

（二） 单一变量的原则

实验中的变量可分为自变量、因变量、无关变量等，要想实验结果准确，让人信服，需严格控制好无关变量相同且适宜，即确保实验中只有一个自变量的原则。

四、 实验教学中创新设计

（一） 材料的创新

要求学生探寻实验教学的创新点，培养学生的创新能力，首先对实验材料不拘泥于教材。如：“叶绿体中色素的提取和分离”教材以新鲜的菠菜叶为实验材料，菠菜受季节性和生长周期的限制，而反季节的蔬菜大多来自大棚种植，本身叶片多呈黄绿色，效果不佳。教师可以根据季节和地域之间的差异调整材料的准备，也可让学生自行准备，有的学生会准备教材中没有的实验材料，如：韭菜、天竺葵、法国冬青、大叶黄杨和木耳菜等。这样学生就进入了主动思维而非被动接受的状态。如果一开始就限定实验材料，学生只会机械地按部就班，至于有没有更好的实验材料，学生就不太可能去思考。

（二） 变定性实验为定量实验

现在的实验越来越注重将实验中的数据进行量化，使学生在量化中了解事物的本质。在“呼吸作用”一节的实验中，以往实验者均根据澄清石灰水变浑浊的程度来判定呼吸类型，但这种方法因材料本身量少产CO 2差异不明显，导致现象不明显。经过改良后，更多实验者将操作装置连接上CO 2传感器，将定性实验变为定量实验，直观准确。

（三） 方法的改进与创新

教材中很多实验方法固然可行，但经过反复思考，能否找到更加优化的方法？如：“色素提取与分离”这一实验中层析液的成分为有机溶剂，易挥发且有毒，若将层析液装入试管里，就要考虑滤纸条的长度要适当加长，带来的弊端是滤纸条难固定，易脱落，使得滤液细线淹没在层析液面以下，色素溶解在层析液中，分离不到4种色素。改进：将层析液放入大烧杯，用培养皿盖盖住，以减少层析液的挥发。将滤纸条跟大烧杯的高度进行对比，皿盖上固定一根线，这样滤纸条可以固定在皿盖上，不易脱落。优点：操作简单，大烧杯可以放在讲台多个同学可以共用一个烧杯，要求几组同学同时把滤纸条放入大烧杯中，减少层析液的挥发，减少有害气体的吸入，有利于青少年的身心健康。

五、 生物实验教学中的反思与评价

教师常常只重视实验的成败与否而不重视个人失败原因的分析，更不重视对某些异常情况的探究，使学生往往关注实验的结果而忽略对细节的评价。如果在“色素的提取与分离”这一实验中，部分学生分离出的色素带不完整，部分学生分离出的4条色素带都很浅，个别学生没有分离出色素带。对此，教师应该引导学生分析原因。

核心素养的提出到具体落实，且如何更好地开展生物学实验教学，需分阶段、分步骤、分地域地层层推进。

参考文献：

[1]罗天然.论以“核心素养”培养为目标的生物实验创新[J].学苑教育，2017（5）：10.

[2]史佳琴.浅议高中生物教学中如何培养学生的核心素养[J].新课程，2016（36）：234.