核心素养视阈下的生物创新实验教学探究

徐文新

摘 要：在核心素养视阈下审视生物实验教学，既是提升生物教师执教能力的关键，也是拓展生物实验教学的基础。因此，结合具体的生物实验个案，阐述了将生物学核心素养有效地融入实验教学。提出基于“理性思维、科学探究”创新实验，其中包括核心素养理念如何融入实验教学和在核心素养理念下如何评估生物实验教学两个重要的内容。

关键词：高中生物；核心素养；实验教学；创新实验

一、核心素养对创新实验教学的影响

1.改编实验体验“科学探究”

课标提出的科学探究是指能够发现现实世界中的生物学问题，针对特定的生物学现象，进行观察提问、实验设计、方案实施，以及进行结果的交流与讨论。探究性实验是培养学生探究能力和探究精神的主阵地，将教材中的验证性实验改为探究性实验，既是实验内容上的创新，又是教学形式上的创新。例如，“绿叶中色素的提取和分离”实验中，关于色素的提取，若依照教材上的研磨法，步骤繁琐，需要较多的绿叶和无水乙醇，用的药品种类比较多，且研磨操作对学生来说有一定困难，提取液中色素含量不高，色素分离不明显。教师可启发学生围绕“如何改进色素提取的方法”进行探究，对比不同材料的提取效果。还可鼓励学生进行拓展探究：探究不同绿色植物色素的种类和含量的差异；探究不同温度对色素提取液颜色及各种色素含量的影响；探究不同加热时间对色素含量的影响；探究加入碳酸钙对各种色素含量的影响；探究研磨对各色素的影响；探究不同层析液对色素分离的影响；探究不同层析介质对结果的影响等。

定量实验是研究对象的性质、组成和影响因素之间的数量关系，而定性实验只能回答“是不是”或“有没有”的问题。将定性实验改为定量实验能够通过数字、图表等直观的数据精确反映实验结果，进而说明相应的生物学问题，有助于学生学会分析数据、用数据表达实验结果，有利于学生逻辑思维的培养。目前，传感器越来越多地进入中学课堂，成为定量检测实验结果的设备。常见的传感器有温度传感器、湿度传感器、pH传感器、CO2浓度传感器、O2浓度传感器等。将定性实验的结果检测方法改为使用传感器检测，便可将实验改为定量实验。“探究酵母菌的呼吸方式”“探究影响酶活性的条件”“环境因素对光合作用强度的影响”等实验结果的检测，均可通过此方法改进。这些实验借助传感器实时获取数据，并由计算机生成曲线，不仅可以提高实验效率，还能提高实验结果的准确性，取得更佳的教学效果。

2.生活为背景突显“社会责任”

课标提出的社会责任是对学生个人乃至社会最重要的“核心素养”。学生在日常生活中会遇到很多与生物学相关的问题，涵盖医药卫生、食品安全、环境保护、社会伦理等各个方面，教师可适时将现实问题作为情境结合实验开展STSE教育。能使学生综合、正确地看待科学、技术、环境和社会发展之间的相互影响，能正确看待科学技术的社会化问题，合理协调科学技术与社会、环境之间的关系。

例如，生活中污水的排放是否达标？对周围河道生物种类的影响如何？可以调查河道中的生物类群与水质情况，建立两者之间的联系，将结果反馈给相关部门，参与社会环境的保护。再如，生活垃圾一般是以土地填埋作为最终处置方法，那么，这样的处理是否会破坏环境？填埋前做怎样的处理会更有效？教师可以此问题作为实验背景，对教材中“微生物的分解作用”实验进行改进，将实验中的落叶换成不同种类的生活垃圾，组织学生通过实验来探究。

二、基于核心素养的效果评估

基于核心素养的效果评估可以发现生物实验教学中存在的问题。对于生物实验教学而言，它的效果可以从两个层面上进行客观的评估：一个是对实验结果的简单评估，即实验是否成功。另一个是基于核心素养理念对生物实验教学的整体评析。而且对实验效果的评估还要与具体的实验内容相联系，即核心素养视阈下的实验评估，不能简单地以成败论英雄。例如，“叶绿体中色素的提取和分离”实验中，学生最后可能没有获得四条色素带，可能只有下面的三条，如果从最后的结果来看也许是失败的，但是如果能够从结果中思考问题所在并探究原因，那么这个实验所带给学生的知识和能力提高就会比成功的个体更多。核心素养具有综合性的特点，它既涉及知识的学习，又涉及能力的养成和价值观的形成。

综合来看，在核心素养视阈下评估生物实验应该关注三个层面的问题：首先是实验设计的问题。虽然生物教材里实验安排都是单一性的，在具体的教学过程中，生物教师应该尽可能把这些实验进行综合性安排。其次，实验操作的问题。虽然生物实验都有一定的操作步骤，但如何操作，还需要根据实验的内容进行综合性思考。特别是对于综合实验而言，更是如此。最后，实验结果的评估。生物实验与其他学科的教学实验一样，其最终的目的都是培养学生的核心素养。发现问题也好，解决问题也罢，在另一个层面上，它是培養学生思维素养的基础。“核心素养”视阈下审视生物实验教学，既是提升生物教师执教能力的重要途径，又是解决生物实验教学存在的问题的开始。

编辑 谢尾合