基于核心素养发展的高中生物实验教学优化策略探讨

张美芳

生物学科核心素养的形成，需要通过学习生物理论知识等，让学生获得终身受益的重要观念与品质。结合教学实践来讲，具体体现在可以使用生命观念阐释生命世界，可以使用理性思考生命现象与规律，且具备一定的社会责任意识与担当。基于此，教师要致力于建构高效课堂，进一步优化高中实验教学。高中生物是高考的必考科目之一，在高中生物课程标准中指出，教师要以学科素养为导向，对课堂教学进行优化与改革。基于此，文章结合生物实验，重点探讨教学现状和实验设计的原则，并在此基础上指出生物实验的开展对策，以供参考。

一、高中生物实验教学现状

（一）师生互动形式主义严重

多数高中生物教师从主观上已经意识到和学生互动的重要性，但是并未全面把握学生的学习情况，课堂师生互动存在较为严重的形式主义。另外，部分教师逐步尝试项目导学法进行互动，但是从结果来看，很多教师并未构建出有效的问题情境，导致互动效果不理想。在这种情况下，难以培养学生的生物学科思维意识。出现这一情况的原因，和教师未能够形成科学的教学观念与知识观念有密切关系，将教学目标狭隘地当作是知识的讲解。

（二）探究教学流于形式

教师在探究教学的过程中，存在以下几个方面的问题，探究点偏离，将动手实验等同于探究式学习。这与教师过于注重一节课程中探究过程的完整性有关，这种情况下，整个实验过程安排相对比较紧凑，学生深度思维不足，难以达到预期的探究学习效果。

（三）合作学习效率不高

结合高中生物公开课与优质课教学过程与评比结果来看，多数教师都会采取小组合作探究的方法，但是组织效果并不理想。其中主要原因是教师的教学观念不正确，认为安排学生合作学习是为了充分体现出课程改革的思想，进而导致小组合作学习存在形式化问题。学生在合作学习中未能够得到有效的训练，不利于自身学习习惯的培养。与此同时，合作学习内容的难易程度并不容易把握，因而高中生物合作学习活动流于形式，学生参与有效性比较低。

（四）考核方式过于落后

在传统的教学评价中，往往采取闭卷考试方法，受到题型与考试时间等因素的制约，主要的考核内容是高中生物的相关概念与理论知识，难以拓宽测试内容的广度。高中生物是一门实践性非常强的学科，如果只是采用笔试的方法，难以考查学生是否掌握了学科的技能学习目标。同时，这种考核方式并未体现出学科实践性特征，不利于核心素养的形成。

二、高中生物实验教学设计原则

（一）遵循科学和生活结合的原则

无论是哪一门学科，都应该始终遵循科学性原则，尤其是生物学科，其科学性更加突出。生物学科中的结论，是通过大量实验获得的，所以每一个结论都具有科学性与严谨性。教师在设计生物项目活动时，需要充分考虑到生活性与科学性，设计出学生能够接受的内容，从而帮助学生更好地理解。尤其需要注意的是，教师设计的活动必须要尊重科学，保证严谨。比如：教師可以从生活中的案例入手，用科学的思想设计项目活动，不但可以帮助学生理解生活中所蕴含的生物知识，还可以促使学生更加深刻地感受到生物项目活动所具有的科学性特点。

（二）加强实践性原则的渗透

生物学科具备极强的可实践性，教师在设计项目活动时，需要遵循实践性原则，保证学生可以通过实验深入地感受到理论与概念的形成过程。在生物项目活动设计中，教师要注意项目的选择，让学生能够更加用心地从实验中获得正确的理论。除此之外，教师可以结合教材中的内容，选择生活中与之相似的场景，作为项目活动的主题。引领学生进行项目化学习，不但可以加深学生对生物知识的理解，还可以强化学生的团结协作意识等，切实发挥生活理念下初中生物项目活动的优势。

（三）注重创新性原则的应用

创新是一个国家发展的动力，在教学中也同样适用。只有进行不断地创新，才可以帮助学生实现发展与成长。对此，教师在设计项目活动时，要注意教学方法的创新、材料的创新等，帮助学生掌握更多的生物知识。尤其是学生的学习效果一直得不到提升时，教师更需要反思教学内容与教学方法是否过于落后。除此之外，创新过程中必须充分考虑到学生的实际情况，只有这样，才可以充分发挥项目活动创新教学的价值。

（四）项目活动目标具体化原则

在初中教学中，基于生活理念的生物项目活动目的在于帮助学生掌握一些基本的生活技能与实践技能，同时，教育工作者需要组织多样化的实践活动，进一步强化学生的劳动技能。教师可以利用劳动教育的方式，培养学生的个性特点，从而激发学生的创新意识与探究能力。与此同时，为了更好地培养学生的学科核心素养，教师需要注意实验原理的渗透，使其能够充分认识到该学科是一门以实验为主的科学，进一步帮助高中生形成理性思维。

三、高中生物实验教学优化策略

（一）分析实验原理，培养理性思维

生物是一门科学，科学知识的形成必须要以逻辑推理为基础。与此同时，科学研究是以大胆的想象与严密的逻辑为基础的。在高中生物实验教学中，理性思维是一种非常重要的思考方式。

以人教版《绿叶中色素的提取和分离实验》为例，教师可以引领学生共同讨论这个实验的原理，比如，教师设计如下问题：

问题1：需要提取叶绿体色素，需要选择植物的哪个部位进行提取呢？

问题2：依据叶绿体色素的溶解性，需要使用哪一种类型的溶剂呢？

利用这样的问题设计，可以帮助学生对所学的内容和生活经验进行回顾。在初中生物学习中，学生已经做过了“叶片中淀粉检验实验”，通过回顾旧知，让学生进一步巩固“叶绿素能够溶于酒精”这个知识点。接下来，教师可以与学生进行互动讨论，引出以酒精作为提取液，使用有机溶剂研磨法提取色素的实验原理。与此同时，教师可以让学生小组探究“使用无水乙醇提取的原因是什么？”利用这样的问题与课堂互动活动设计，帮助学生理解“必须要研磨破坏膜的结构才可以提取叶绿素”。

对生物实验原理的研究，不但符合学生的心理认知特点，还将初高中的生物知识有效衔接，最终帮助学生自主建构概念，实现理性思维发展的目的。

（二）自主设计实验，培养科学探究能力

引领学生自主设计实验，能够锻炼学生的常规思维与创新思维，在这个过程中，教师要引领学生学会发现问题，探索新的问题解决办法。与此同时，为了营造出良好的课堂氛围，教师需要注意引导学生进行小组合作探究，实现思维的碰撞。当学生自主设计实验方案后，其他同学对实验方案进行评价与改正。这一过程中，教师需要高度重视学生参与实验的基本情况，并在学生实验结束之后，和学生共同分享实验的心得。包括实验的结果是否和预期一样呢？是否发现了什么新的实验结论呢？实验差异形成的主要原因是什么呢？

以人教版《绿叶中色素的提取和分离实验》为例，教师可以围绕实验结论，明确叶绿体色素与液泡中色素的差异，再设计如下的思考问题：

问题3：如果我们选择其他植物叶片进行实验，那么我们获得的实验结果是否会有不同呢？

为了帮助学生理解，教师可以展示其他植物绿色叶片色素分离结果图片，让学生探究月季枝条顶部紫色叶片和色素提取液的层析结果，让学生总结不同种植物绿色叶片的色素类型等。通过这样的教学设计，帮助学生感受生命之美。教师可以围绕教材的内容，继续设计探究性的问题。

问题4：如果使用其他的方法进行实验，那么实验的结论一致吗？

在这一问题的导向下，教师可以进一步帮助学生了解柱层析技术，帮助学生感受这一技术在物质分离中的重要作用，增强学生对生物学与技术之间协同发展的认知与理解。

（三）立足基础概念，形成生命观念

高中生物中，“植物细胞的吸水和失水实验”中包含了两个概念，一个是原生质层，另一个是质壁分离。教师可以引领学生结合已有的概念认知，深入理解新的概念。在学习这节课内容之前，学生已经了解了渗透作用与半透膜的定义，接下来，教师要重点帮助学生掌握“成熟的植物细胞是一个渗透系统”。如果溶液的浓度相对比较高，那么细胞在溶液中会出现失水现象。接下来，教师可以引领学生理解“原生质层”这一定义，在教学中，教师要重点强调质并非细胞质，但是壁是细胞壁这个知识点。讲解过程中，可以使用多媒体展示植物细胞结构图，让学生结合教材的概念指出哪里属于原生质层。在这个直观的图片中，学生可以更好地理解原生质层。

植物细胞可以发送质壁分离与复原，但是动物细胞却没有细胞壁，不存在质壁分离的现象。通过实验探究，引领学生提出问题与思考问题，最终形成结构和功能相一致的生命观。高中生物实验教学中，教师需要注意引领学生回顾所学的内容，将所有的生物知识点形成一个完整的框架，可以帮助学生在原有的基础上加深对生命观的理解与拓展。

（四）結合生活实践，树立社会责任感

引领学生通过实验探究获得答案，并结合自己的生活实际实现知识的迁移，与此同时，教师需要在教学中分享一些常见的生活现象，引领学生分析其中所应用的生活学原理。例如：平时常见的防腐腌制食品，使用的生物学原理是什么？学生根据已学的知识，可以快速说出是植物细胞的吸水和失水。这一生物学原理也可以应用于水肥管理，进一步增强学生对生物学魅力的感知与体验。再比如，大棚种菜时，如何使用光合色素种类与含量的不同，提升蔬菜的产量呢？在这样的生活案例中，教师可以进一步设计问题：绿色植物的价值，只是利用光合作用制造有机物吗？绿色植物对自然界是否还有其他的意义呢？通过这样的问题设计，引发学生思考如何保护植物以及如何实现人与自然和谐相处等。生物实验教学中，培养学生的社会责任感，还能够帮助学生积极主动地利用所学的生物知识解决生活生产问题。

结论

综上所述，核心素养是学生必须要具备的思维与能力。教学中，教师要以核心素养为导向，分析师生互动以及实验设计等方面的问题，并围绕生物学科的四个核心素养，进一步对实验过程和组织过程进行优化，比如：融入生活案例、结合基础概念、引领学生自主设计实验等方式，帮助实现学生思维与能力的培养。