学科核心素养视角下的生物实验教学研究

史喆

摘要：生物教学改革的核心内容是核心素养的培养，而生物实验是核心素养培养的重要载体。实验教学的开展，对于培养学生的“生物科学素养” ，促进学生“关键能力”的发展具有积极地意义。在高中生物实验教学中，教师要明确核心素养对于生物实验教学的重要意义，通过整合课程，搭建明确的课程体系，有意识地将核心素养理念融入实验教学，促使高中生物实验教学的改革发展。

关键词：核心素养;高中生物;实验教学

中图分类号：G633.91文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2021）29-0039

一、高中生物實验教学的重要意义

生物学科作为自然科学中的一员，实验是其实践基础。因此， 生物实验教学在高中生物教学中具有重要地位。苏霍姆林斯基说过：“人的心灵深处有一种根深蒂固的需要，就是希望自己是一个发现者、研究者、探究者。”[1]通过在实验过程中对学生做好适当的引导，可加深学生对生物知识的理解和掌握程度。在实验过程中用对话的方式引导学生，可以让学生体验科学家处理问题的方式和研究问题的方法，在此过程中了解科学研究一般方法，领悟科学观念，培养学生的科学精神。布鲁纳强调，学生主动思考和探索求知，才能最终达到对所学知识的理解和掌握。因而，实验教学中，教师应有意识地提升学生理性思维能力，培养学生积极主动求证的科学精神。

二、新时期高中生物实验教学的课程改革

随着时代发展，国际竞争日趋激烈，社会对人的综合素养和创新能力提出了更高层次的要求，教育将面临更大的挑战。为了适应新形势的发展，2014年3月份，教育部下发了《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》。文中“核心素养体系”被置于深化课程改革、落实立德树人目标的基础地位，成为下一步深化工作的“关键”因素。什么是核心素养？杭州师范大学教育科学研究院院长张华教授认为，核心素养不是只适用于特定情境、特定学科或特定人群的特殊素养，而是适用于一切情境和所有人的普遍素养，这就是“核心”的含义。[2]

学生核心素养与学科素养之间的关系是全局与局部、共性与特性、抽象与具象的关系。北京师范大学生命科学学院刘恩山教授认为，学科素养和核心素养是相辅相成的，核心素养的落实会强化学科素养，学科素养又为核心素养的学习提供了一个平台。[3]《普通高中生物课程标准》明确指出：“高中生物的教学应当面向全体学生，通过探究性学习、生活化学习理念的引入，促进学生生物科学素养的提升。”新的课程改革要求教师转变教育理念，通过培养学生“生物科学素养” ，提升学生“关键能力”。

三、基于核心素养的高中生物实验教学的具体实施

1.小组互助学习对于生物实验教学的重要意义

有的生物实验要耗费大量时间、实验操作也比较复杂，学生实验成功率往往不是很高。通过分组式互助学习，可以大大缩短实验时间，提高学习效率。以小组为学习和研究的单位，增强了学生的团队合作意识;学生通过组内交流和组间的交流，促进其语言素养或数学素养的提升。

2.引导学生进行实验探究，强化实验创新意识

当前高中生物学实验教学中存在中诸多问题：教师在授课方式上采取单向呈现的方式，没有考虑到自主探究学习对学生自主构建知识的重要性;学生也习惯于这种灌输式的教学，在学习过程中主动思考、主动学习积极性不高，对于课本内容只是简单的机械模仿和记忆，这样的学习方式其效率不高。因此在对于一些生物核心知识随着时间的延长变化逐渐遗忘，难以留下深刻印象。长期的自主探究以及独立思考的缺位，必然使得学生发现问题、提出问题并解决问题意识的淡薄，对于学生的全面发展产生不利影响。因此，教师在备课过程中要对教材内容进行深层次的挖掘，立足于课本而又高于课本，通过课本内容整合，促使学生由被动接受转向自主实验探究，使得创新意识不断得到强化，从而养成、提升核心素养。以“植物细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验为例，教师可以将学生分成不同的学习小组，展开自主式探究学习，通过小组成员交流设计实验步骤，根据实验设计准备好相关的实验用品与仪器。为了使实验探究落到实处而不是流于形式，笔者设计了若干个问题：能否把洋葱外表皮细胞用其他植物外表皮细胞代替，这样会不会对实验结果产生影响;为什么选择洋葱的紫色部分做实验，可能的原因是什么;将蔗糖溶液替换成其他试剂是否可以。在这些问题的引导下，激发了学生学习的兴趣，通过积极地思考和组内的深入讨论交流，最终设计了实验方案，通过实验验证，上述问题得到一一解决。

3.借助经典实验，提升学生科学探究能力

通过对经典的生物实验的学习，可以让学生感受科学家思考问题的思维方式，体验一个“发现问题”的过程，去感悟和理解知识是如何发生的、如何一步步发展及最终如何形成的过程，在这个过程中去理解什么是科学的本质和严谨的实验方法，体会科学家献身科学的精神。

如学习光合作用时，可重温萨克斯的经典实验。思考萨克斯的实验假设，还要感悟萨克斯在设计实验时是基于什么样的考量：将选用的植株暗处理一昼夜的原因是什么;怎样对叶片进行遮光处理;本实验的变量有哪些;为什么用酒精处理。通过对这些问题的思考，培养学生的批判质疑能力，发展学生理性思维能力。

又如讲解“遗传物质的探索历程”时，教师可先介绍“格里菲斯实验”。格里菲斯以 R 型细菌和 S 型细菌、小鼠作为实验材料， 通过对小鼠进行不同的处理设计了四组互为对照的实验组

学生通过对实验现象的分析得出格里菲斯的推论。通过呈现艾弗里等人对 S 型细菌中的物质进行提纯和鉴定的工作， 引导学生继续思考：是什么物质实现了这种转化。在学生积极主动参与探究的基础上，教师讲述艾弗里在实验过程中所用的主要技术手段（细菌培养技术、DNA 及蛋白质的提纯及鉴定等） ，从而说明技术手段是取得科学成果的保障，反过来技术的向前发展又以科学原理为基础。最后借助多媒体，给学生展示噬菌体侵染细菌的实验，总结出实验的核心问题是分离 DNA 和蛋白质。上述教学中， 通过借鉴科学家的经典实验，学生主动参与到实验设计与操作的工作中去，使得其科学探究能力得到不断地提升。

4.渗透 STSE 教育，提升学生社会责任意识

STSE 是科学（ Science） ，技术（Technology） ，社会（Society） ，环境（Environment）的英文缩写。STSE 教育思想是对 STS 的延伸， 因为由于在发展科技，生产的同时，保护人类赖以生存的环境已成为当今的社会可持续发展的重大课题，环境（ Environment）教育是公民科学素养教育的重要组成方面。如在讲解“酸性乙醇与重铬酸钾溶液的反应”时，教师问：“在无氧条件或氧气不足的情况下，酵母菌在代谢的过程中代谢产物为乙醇（C2H5OH） ，可以通过乙醇与酸性重铬酸钾溶液反应时的颜色变化来加以验证。”而这一实验原理在日常生活中有哪些应用？成功引起学生的注意后，教师可以介绍交警用酒精测试仪测试驾驶员是否饮酒的原理，培养学生的责任意识，珍爱自己及他人生命、拒绝酒驾。同时还可以进一步提出问题：由于酵母菌是一种兼性厌氧菌，在果酒的酿造过程中，酿酒的条件要怎样控制。通过这些实验教学，使得学生对呼吸作用的概念原理及生物知识在生产实践中的应用的理解程度加深。

参考文献：

1 B. A.苏霍姆林斯基：《给教师的建议》[M].北京：教育科学出版社，1984：15-18

2柳夕浪.从素质到核心素养—关于“培养什么样人”的进一步追问[J].教育科学研究，2014（3）：5-11

3施久铭.什么是核心素养-为了培养全面发展的人[J].人民教育，2014（10）：13-15.

（作者单位：安徽省合肥市合肥八中230071）