基于生物核心素养的试题分析及实验教学策略研究

赵文端

摘  要：《普通高中生物学课程标准》中提出了以核心素养为宗旨的基本理念，科学探究是生物核心素养的重要组成部分，也是中学教学的重要目标。本文从试题分析和实验教学策略等方面对中学实验教学进行阐述。

关键词：核心素养;实验与探究;实验教学

高中生物学对实验与探究能力的考查，既对高中毕业生学科关键能力进行测量，又为选拔高校优秀人才提供参考和依据，还能积极地引导高中生物学加强实验教学，从而更好地达成生物学核心素养培养。下面以2021年广东卷为例，从生物核心素养角度分析实验试题及实验教学策略。

一、实验试题分析

（一）紧扣课本实验探究，回归课本原理是高考的基础

2021年广东卷涉及的课本实验探究活动多。以下就2021年广东卷第9题（例1）进行分析。

例1  秸杆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料。生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液（含5%葡萄糖）培养酵母菌并探究其细胞呼吸（如图）。下列叙述正确的是（      ）

A. 培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成

B. 乙瓶的溶液由蓝色变成红色，表明酵母菌已产生了CO2

C. 用甲基绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布

D. 实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量

例1考查的是必修1探究酵母细胞呼吸类型的实验。例1中酵母菌细胞呼吸的类型等是生物学的基础知识，也是解答第9题必备知识。在基于必备知识的基础上，对知识的综合运用能力、分析和解决问题的能力以及表达和交流的能力，是在形成知识框架基础上的拓展和延伸。在这个过程中，始终贯穿着生物学学科素养，如例1要求考生根据所学的生物学知识和实验过程来探讨秸杆纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇原料的问题，就是考查的以专业的方法解决实际问题的科学思维和科学探究的品质。

（二）实验探究结合语言表达能力是考查的重点

生物学科核心素养还体现在利用科学规范的专业术语对问题进行分析、论证和表达，具体表现在对实验过程和实验结果的论述和表达。因此专业严谨的语言表达能力是进行科学实验交流的基础，也是高考生物学考查的重点和难点。以下就2021年广东卷第19题节选（例2）为例进行分析。

例2  人体缺乏尿酸氧化酶，导致体内嘌呤分解代谢的终产物是尿酸（存在形式为尿酸盐）。尿酸盐经肾小球滤过后，部分被肾小管细胞膜上具有尿酸盐转运功能的蛋白URAT1和GLUT9重吸收，最终回到血液。尿酸盐重吸收过量会导致高尿酸血症或痛风。目前，E是针对上述蛋白治疗高尿酸血症或痛风的常用临床药物。为研发新的药物，研究人员对天然化合物F的降尿酸作用进行了研究。给正常实验大鼠（有尿酸氧化酶）灌服尿酸氧化酶抑制剂，获得了若干只高尿酸血症大鼠，并将其随机分成数量相等的两组，一组设为模型组，另一组灌服F设为治疗组，一段时间后检测相关指标，结果见图。

回答下列问题：

（3）与空白对照组（灌服生理盐水的正常实验大鼠）相比，模型组的自变量是__________________。与其它两组比较，设置模型组的目的是_____________________。

（4）根据尿酸盐转运蛋白检测结果，推测F降低治疗组大鼠血清尿酸盐含量的原因可能是___________________，减少尿酸盐重吸收，为进一步评价F的作用效果，本实验需要增设对照组，具体为______________________。

例2以常见的人类疾病高尿酸血症和痛风问题为问题情境，考查细胞膜的功能以及实验设计的相关知识，侧重对实验探究过程中具体问题的深度思考和分析。细胞膜的功能、对照组、实验组设置的原则等是解决第19题的必备知识。基于必备基础知识的前提下，审题识图能力、专业严谨的语言表达能力是解决本题的关键能力，这也体现了生物學科的核心素养。引导学生对现实生活的思考与关注，养成高度的社会责任感，体现了生物学科的社会责任的核心素养。本次考试提醒考生在学习的过程中应注意加强语言表达能力和实验思维能力的训练，提高在真实情境中解决问题的能力。

二、实验教学策略

目前在中学生物实验教学过程还是普遍存在忽视实验教学的问题，主要原因有开展实验教学的要求比较高，实验耗材大，实验时间长，实验教学效果差等。很多学校老师不愿意也没有条件开展实验，常常采用老师讲实验，学生背实验的方式。高考应充分发挥其引导教学的核心功能，促进教学的改进。学校和教师应该创造条件尽可能的开展课程标准中所要求的实验。

（一）开展分组实验体现实验过程

实验操作是培养实验与探究能力的重要途径，实际操作对于深入思考生物学问题，理解生物学理论知识，实现学以致用的目标非常重要，在教学过程，对于一些操作性强的实验，学校和老师应当开展学生分组实验，比如使用光学显微镜观察各种细胞;提取和分离叶绿体色素等。在教学过程中，将理论与实际相结合，培养学生设计实验方案，解决实验中遇到的问题的能力。

（二）利用道具构建模型模拟实验

科学史实验也是生物实验的重要组成部分，在中学阶段还原实践科学史实验是比较困难的。教师可以借助一些简单的模型道具来展示一些经典的实验思路和原理。例如艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中运用的加法原理和减法原理等实验原理，可以用卡纸制作模型模拟主要的实验过程，激发学生的探究欲，培养学生的逻辑推理、发散思维、实验设计与分析等探究能力，有助于学生真正理解知识的内涵，从而突破重点。

（三）利用信息技术创设实验情境

纵观高中实验教学工作的开展，很多生物实验教学具有一定的难度，比如说微生物的培养，利用植物组织培养技术培育菊花或其他植物幼苗等。学生的的学习受到影响对一些专业的实验装置和实验过程比较陌生。利用信息技术可以有效整合各类媒体资源，使教学内容更加直观形象，也在一定程度上解决了实验内容抽象、难懂的问题，提高学生学习的热情，培养学生一定实验思维。