指向学科核心素养的生物实验教学实践研究

廖中富

生物学学科核心素养包括“生命观念、科学思维、科学探究和社会责任”。在课程教学中，教师要高度重视教材安排的每一个实验，引导学生主动参与和积极探究。实验教学对于发展学生的科学探究能力，培养质疑精神和创新能力，提高生物科学素养具有重要意义。

一、创设真实生活情境，激发学生探究兴趣

生物学学科核心素养是学生在解决真实生活情境中的问题所表现出来的综合能力。通过“探究植物细胞的吸水和失水”，可以让学生学会从生活现象中提出问题、作出假设、实验设计和进行探究实验，这是培养学生科学探究素养的有效手段。

在探究实验前教师可进行如下小实验：将一定数量的黄瓜条放入一只烧杯中，往烧杯中撒入一定数量的食盐；在另外一只烧杯中放入等量的黄瓜条，将其浸泡在清水中。一段时间后，让学生观察两个烧杯中的黄瓜条的形态变化。教师引导学生讨论思考：“植物细胞和动物细胞的结构有明显区别，那么，植物细胞和动物细胞的吸水会一样吗？”教师展示成熟的植物细胞模式图，分析原生质层的结构。然后教师引出问题：“原生质层具有选择透过性吗？如何通过实验来证明？”在教学过程中创设真实生活情境，可激发学生的探究兴趣和欲望。

二、加强学生实验设计，培养实验设计能力

“探究植物细胞的吸水和失水”是教材第一个真正意义上的科学探究实验。笔者改变了教学策略，改进了教学方法，采用了从生活现象引入，通过创设真实问题情境引导学生从不同角度设计和完善实验方案，从而更好地探究“原生质层是否相当于一层半透膜”。在实验过程中，教师要注重培养学生自主、合作、探究的能力，让学生在自主合作学习和实验探究过程中获得丰富的知识体验。在教师的引领下，学生主动参与实验设计，自主进行实验探究，训练了学生综合分析问题的能力，培养了学生的实验设计能力和实验分析能力。

三、注重实验过程指导，提升科学探究能力

1.指导实验取材。在各种版本教材中本实验大多选用紫色的洋葱鳞叶外表皮作为实验材料，由于在剥离洋葱鳞片叶外表皮时容易出现撕破液泡或者撕得太厚导致细胞重叠等情况，能否成功撕取紫色洋葱鳞片叶外表皮，并制作一个好的临时装片就成了实验能否成功的关键。教师在学生实验前可以进行示范操作，让学生掌握如何用刀片划出一定大小的外表皮，撕取外表皮时要注意不能带有叶肉等。

教師还可以引导学生思考“能否选择无色的洋葱鳞片叶内表皮”，如果选用内表皮细胞进行实验，用蔗糖溶液还行吗？由于细胞内的液体是无色透明的，因此，可用一种有颜色的溶液（如胭脂红）替代蔗糖溶液，应该也可以观察到到植物细胞的质壁分离现象。教师通过创新实验选材，打破了学生存在的“只有洋葱鳞片叶外表皮细胞才能作为实验材料”的定势思维。

2.示范显微操作。熟练操作显微镜也是影响本实验效果的一个很重要因素。因此，教师在实验前可以通过演示或者提前布置学生练习显微镜的操作，确保实验过程中学生能够规范、熟练使用显微镜进行观察。

3.指导实验观察。在学生实验过程中，教师要引导学生学会观察。例如，选用洋葱鳞片叶外表皮细胞作为实验材料，可以观察原生质层和细胞壁的位置关系，细胞的大小有无变化，液泡大小和颜色深浅有无变化等。还要注意提醒学生在实验观察时要确保显微镜视野保持不变。通过连续观察同一个视野的一个或多个细胞的吸水和失水情况，才能够更好分析实验结果。

4.引导结果分析。实验过程中，对于一些优秀的实验结果要及时抓拍或录制视频，甚至可以投影进行全班展示，也可以让学生介绍自己实验成功的经验，引导学生分析实验结果，得出实验结论。

四、进行课外实验再探究，促进学科素养的提升

由于受时间限制，课堂上往往不允许进行多个探究实验，因此，在学生完成“探究植物细胞的吸水和失水”后，教师还可以安排课外时间让学生进行实验再探究，包括改变实验试剂、改选实验材料、改进实验方法、创新实验装置等。

在基于新课程标准要求的实验教学基础上进行适当的课外实验再探究，有利于学生更好地理解实验原理和方法，夯实巩固和灵活应用所学知识；学生体验了科学探究的乐趣后，会进一步激发学生的深度学习，促进学科素养的提升。

【本文系广东省2021年度中小学教师教育科研能力提升计划项目阶段性研究成果（课题编号：2021Y QJK159）】

责任编辑 钱昭君