落实实验教学，提升学科核心素养——基于2017年高考乙卷命题特点下的实验教学思考

福建

高考改革以来，生物命题一直坚持着对学科本质的追求和学生科学素养的考查，能力立意已经成为命题的常态。2017年的高考试题依然保持着这种传承并有一定程度的创新。试题延续2016年的风格，在基本概念、基本原理考查的基础上，丰富设问形式，通过“原因分析”考查理性思维品质；重视对知识逻辑和思维过程分析的考查；注重实验探究和分析推理，体现生物学科的科学本质。2017年全国高考理综乙卷生物部分最大的亮点是突出对实验探究能力的考查，涉及的试题有第3、4、29、32题和第38题（5）。其中，第3题结合曲线图考查对实验结果的分析；第4题以免疫学知识作背景，从对实验现象的分析出发，分析实验组与对照组差异产生的原因，主要考查学生在实验过程中的逻辑分析能力和知识迁移能力，能力要求高于第3题；第32题涉及实验数据的处理与统计分析；第38题考查肺炎双球菌转化实验的原理及过程对基因工程的启示；而第29题则是以RNA病毒和DNA病毒入题，考查实验设计，要求写出实验思路和预期实验结果并归纳实验结论。这些实验相关内容从不同角度层层递进式地考查实验与探究能力，体现了极高的能力立意。

这样的命题特点与命题意图对教师的教学具有明显的导向性。在这样的命题趋势下，教师的教学又该怎么把握呢？

1.研读《课程标准》和《考试大纲》，确定“三年一体化”实验教学计划

计划是教学实施的行动指南，确定“三年一体化”计划即指在认真研读领会《课程标准》《考试大纲》要求的前提下，科学整合高中三年的教学内容，对知识、能力、学科素养等目标进行系统规划、分段落实，以提升教学的目的性、计划性和系统性，让教师构建明朗的教学蓝图，能够准确把握“教什么、怎么教” 。

《考试大纲》对实验与探究能力的要求有这几个方面：（1）能独立完成“生物知识内容表”所列的生物实验，包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能进行应用。2017年乙卷生物部分试题完整地体现了这一要求。（2）具备验证简单生物学事实的能力，能对实验现象和结果进行分析、解释并能对收集到的数据进行处理。2017年全国乙卷第3题，分析以曲线图呈现的实验结果，即是对这一能力要求的考查。（3）具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。如2017年全国乙卷第29题，设计实验确定一种新病毒的类型。（4）能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订。我们要领会《考试大纲》的要求、正确把握实验教学的能力维度，才能对与实验相关的内容和资源进行合理地选择和拓展，平衡实验教学的深度和广度，通过系统设计、统筹安排不同学习阶段的教学目标和学习要求，合理规划学生实验能力发展的层次与梯度，在不同的教学阶段进行不同的指导和训练，使实验教学循序渐进地进行。

2.认识学科本质，落实实验教学

实验思路的开发和实验技能的提升离不开日常的实验训练。现阶段学生实验技能参差不齐的主要原因是实验训练水平不同。有些学校鉴于师资和设备问题，不具备开设《课程标准》要求的全部实验的条件，实验课大多由教师讲，学生机械地记，对思维和能力的训练效果甚微。有些学校为了弥补实验课的不足，会给学生播放相关录像，学生在观看实验录像的过程中获得相应的知识,这也是属于机械记忆式的获取知识途径，谈不上能力的训练和学科素养的培养。其实是否开设与开足实验课，不仅仅是客观条件的限制，很大程度上与教师本身的教学理念和对学科本质的认识是息息相关的。很多教师觉得讲实验比做实验效果明显，尤其在复习教学中，更是以讲代练应对考试。教师只有认识到生物学科的本质，认同生物是一门具有很强探究性的实验科学，并认识到实验的重要性及实验探究的不可替代性，才能够把探究理念和探究思维贯穿于日常的实验教学中，并会想方设法完整教授《课程标准》中要求的实验，从而做到真正基于提升探究能力、培养学科核心素养的目的来设计和落实实验教学。

3.开发实验资源，拓展教学维度

教学中怎样培养学生的探究兴趣和理性思维呢？关键要看教师的教学理念与教学思维。实验教学不能仅停留于实验的操作层面和实验结果的达成，更重要的是要引导学生去发现和解决实验中存在的问题，通过问题驱动，引发学生更深层次的思考和探究，真正训练学生的思维。

3.1 挖掘教材资源，优化探究情境

实验教学中，教师要根据教学经验，挖掘探究亮点，选择合适的探究情境，激发学生的探究热情和兴趣。教材中许多科学史实验都蕴含着科学家的思维和智慧。如细胞膜的流动镶嵌模型、光合作用的探究过程、DNA是遗传物质的相关实验、生长素的发现等所蕴含的科学家的思维过程是值得学生学习、借鉴的。因此，教学中教师可以这些经典科学史为载体，引导学生以科学家的角色去思考，还原实验过程；要根据经验和设置适合学生实际的探究情境，引导学生发散思维、借鉴科学家的思维和智慧深入探究，从而培养学生的理性思维和探究精神，真正达成生物学科素养。

3.2 捕捉课堂生成，激发探究兴趣

每个实验中都蕴含着丰富的教学资源，教师要善于发现和利用课堂中的教学资源，激发学生的探究意识，让探究成为学生兴趣使然下的一种自发性的学习行为，而不是为了探究而探究。例如在“影响酶活性的条件”的探究实验中可通过讨论实验材料的选择让学生明白探究温度对酶活性影响时不宜选用过氧化氢酶；可通过讨论检测试剂的选择拓宽学生的设计思路；亦可借鉴“用淀粉酶探究pH对酶活性的影响”的失败结果，引导学生分析、解决问题，在思维层面上深入探究，提升探究能力，发展理性思维。在“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验中，无氧环境的处理设置等，都是引导学生联系实际，深入探究的很好契机。只要教师本身对探究能力有正确的定位，就会设法激发学生的探究兴趣，引导学生去“知其然，更知其所以然”。

3.3 注重规范训练，培养理性思维

生命观念、理性思维、科学探究和社会责任是生物学教学中培养学生核心素养的主要方面，科学探究和理性思维是生物学科的突出特点。理性思维是一种建立在证据和逻辑推理基础上的思维方式，如2017年全国乙卷第3、4题所考查的思维层次就是一种从事实到原理规律的归纳和概括层次的思维能力。归纳和概括的思维要求学生能从生物学事实中归纳、概括，形成基本规律、基本观点。除了在实践中形成这样的意识与能力外，合理训练也是不可替代的。例如开展针对实验专题的说题训练，学生的分析阐述过程也是训练理性思维与规范表述的极佳教学手段。苏联教育学家苏霍姆林斯基在《给教师的建议》中说：“让学生体验到一种自己在亲身参与掌握知识的情感，乃是唤起少年特有的对知识的兴趣的重要条件”。教学实践经验表明，不管教师的讲述多精辟生动，也只能让学生达到领会水平，而要形成技能并达到应用水平，学生一定要经过实践，就像实验技能的形成一定要在动手实验过程中实现一样。而让学生说题，就是一种思维层面的探究与实践，是培养学生独立思考、比较分析，进行知识的迁移应用，形成个人见解的思维能力过程。又如假说-演绎法是遗传学分析中用到的重要方法，对提高学生的科学素养具有重要意义。教学中要善于利用经典实验，如孟德尔分离定律、自由组合定律、摩尔根果蝇杂交实验与基因在染色体上等，训练学生模仿、学习科学家的思维，实践应用假说演绎，提升思维品质。如光合作用发现史的教学中，可以利用相关实验引导学生分析实验结果，归纳实验结论，提高思维的针对性。亦可以重点选择萨克斯的实验和恩格尔曼的实验让学生从实验目的、原理、过程、结果、结论及实验设计等方面具体分析、比较，使学生拓宽探究思路，完善实验思维。

总之，教师要立足于教材实验和科学史，夯实实验技能；懂得挖掘有用的课程资源，利用资源突破教学重难点，优化实验教学；更要合理整合资源，拓宽教学思路，使实验教学更具针对性、趣味性和探究性。要采用多样化的教学手段使学生融会贯通、灵活运用，有意识地坚持知识、能力与方法“三位一体”，引导学生走向深度学习，发展理性思维，提升学科核心素养。