高中生物实验教学中培养学科核心素养的策略

陈亚羡

摘 要：《普通高中生物学课程标准（2017版）》提出以核心素养为宗旨的基本理念，而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。对高中生物实验教学进行了研究，总结出四个策略：在实验和观察中学习生物知识和操作技能、重视教材中的经典实验、设计实验、重视理论与实际相联系。

关键词：高中生物；实验教学； 学科核心素养

中图分类号：G633.91 文献标识码： A 文章编号：1992-7711（2018）08-011-02

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在新一轮生物课程改革的形势下，高中阶段将核心素养为宗旨的课程理念放在所有理念之首，充分体现本课程的学科特点和育人价值。因此，探索培养学生生物学科核心素养应渗透到每一节课堂教学中。培养学科核心素养的途径和策略有多种，其中通过生物实验教学培养生物学科核心素养是最直接、最有效的途径。

1. 明确高中生物学科核心素养的内涵

《普通高中生物学课程标准（2017版）》中对生物学科核心素养的四个维度做了详细的解释：“生命观念”是指对观察到的生命现象及相互关系或特性进行解释后的抽象，是人们经过实证后的观点，是能够理解或解释生物学相关事件和现象的意识、观念和思想方法。“科学思维”是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。“科学探究”是指能够发现现实世界中的生物学问题，针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及对结果的交流与讨论的能力。“社会责任”是指基于生物学的认识，参与个人与社会事务的讨论，作出理性解释和判断，解决生产生活问题的担当和能力。

2. 高中生物实验教学中培养学科核心素养的策略

2.1通过实验和观察，学习生物知识和操作技能，树立正确的生命观念

生物知识包括基本的生物学原理和规律；操作技能包括正确使用显微镜等生物学实验中常用工具和仪器等基本的实验操作技能，以及体验观察和实验等科学研究方法。在高中生物必修教材中，安排了大量的实验、探究等活动，在教学过程中，确实保证实验探究课的开展，对学生学习生物知识和提高实验操作技能具有明显的促进作用。例如在《观察根尖分生组织细胞的有丝分裂》中，学生按制作流程完成装片的制作，先在低倍镜下观察，找到分生区细胞后再用高倍镜观察。在学生找到分生区细胞后，指导学生边观察边移动装片，先找到分裂中期的细胞，然后再找前期、后期、末期的细胞，最后找分裂间期的细胞，注意观察各时期细胞内染色体形态和分布的特点。如果自制的装片效果不太理想，可以观察洋葱根尖固定装片。在此基础上提出疑问：为什么有的同学制作的装片中细胞绝大多数处于间期，很难找到分裂期的细胞？引导学生从根尖取材的时间、显微镜下移动装片寻找不同的视野等方面来分析。此外，还可进一步引导学生思考：观察细胞的有丝分裂为什么要用根尖分生区而不是成熟区或伸长区？在解决问题的过程中形成结构与功能相适应的生命观念。

2.2重视教材中的经典实驗，帮助学生领悟科学研究的过程和方法，培养科学思维

新课程理念强调对生物科学史的学习，科学史的学习有利于学生了解科学研究的具体过程、研究的方法，对科学品质和科学思维的培养有着重要的作用。教材中介绍了科学史上很多著名的实验，这些实验都是理解科学研究过程，学习科学研究方法的很好范例：例如“孟德尔的豌豆杂交实验”介绍了孟德尔所做的贡献以及假说演绎的推理过程；“光合作用的探究历程”则通过设计对照实验证明了光合作用的产物除了氧气外还有淀粉，同时利用同位素标记法设计两组实验，证明光合作用释放的氧气来自水。

在学习经典实验的过程中，教师可以设计学生探究活动，让学生宛如亲历科学家探索的历程，体会科学探索的艰辛与乐趣，从而使学生加深对科学知识的掌握和科学方法的运用。例如，在《生物膜的流动镶嵌模型》一节中对生物膜结构的探索历程的教学，教师通过介绍相关科学家的实验明确了生物膜的主要成分是蛋白质和磷脂之后，提出问题：磷脂在细胞膜上是如何分布的？设计探究活动一：要求学生用画图的形式表示许多磷脂分子在空气和水界面上单分子的排布情况。在明确细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层后，设计探究活动二：要求学生用画图的形式表示许多磷脂分子在水溶液中形成相对稳定的排布情况。以下是学生通过探究共同得出的磷脂分子在细胞膜上的排布图。

明确了磷脂分子在细胞膜上的分布后，继续探讨蛋白质在磷脂双分子层中的位置，进行探究活动三：尝试用画图的形式构建生物膜的模型。在此探究学习过程中，学生的科学探究能力进一步增强，且学生对生物膜磷脂双分子层的理解和应用能力也得到了提高，同时也为后续知识的学习奠定了坚实的基础，为“生物膜的流动镶嵌模型”的提出和理解做了非常好的铺垫。

2.3设计实验，注重科学探究

掌握正确的科学思维方法，培养学生科学探究能力，是培养生物学科核心素养的一个重要内容。掌握科学探究的一般过程包括：提出问题、作出假设、设计实验、进行实验、分析结果得出结论、表达和交流。在教学中，教师应积极组织学生进行探究性学习，使学生了解探究的过程，学会分析问题，确认变量，设计可行的实验方案，根据实验结果作出合理的判断。例如：在探究影响酶活性的条件时，引导学生联系生活经验思考：感冒发烧时，为什么不想吃饭？于是学生提出问题：温度会影响酶的活性吗？作出假设：温度会影响酶的活性。然后确定自变量是温度，选择实验材料，设置对照组、实验组，进行实验观察，得出结论。学生通过积极参与，掌握单一变量原则、对照原则和科学性原则，在科学探究过程中培养生物学科核心素养。

2.4重视理论与实际相联系，增强社会责任

“理论联系实际”是高中生物教育的传统精髓，这里的“实际”主要是指教材涉及的各项实验以及人们的社会生活实践。通过将理论知识与实验和生活相结合，从而深化学生对理论知识的理解，认识生物学知识与技术进步和社会发展的关系，强化应用意识和实践能力。例如：在探究环境因素对光合作用强度的影响中，引导学生在已学知识和生活经验的基础上通过调查和搜集资料，了解农业生产上提高农作物光合作用强度的措施，分析各项措施分别改变了影响光合作用的什么因素。学生提出诸如燃烧秸秆、增施肥料、合理灌溉、冬天大棚种植人工控制光照、温度等措施，并针对这些建议进行可行性分析，提出优化措施。燃烧秸秆不能充分利用秸秆中的能量，又会造成环境污染；增施肥料如果是多施化肥，容易使土壤板结，保水、保肥、透气性不好，也容易使地下水、河流、湖泊呈富营养化，造成环境污染。优化措施是将秸秆还田，多施有机肥，这样做的优点是能改良土壤，培肥地力，不会造成环境的污染，减少因生产化肥造成的能量消耗，并能有效的促进植物生长，变废为宝减少了生活垃圾。结合农业生产上提高农作物产量的措施来探究影响光合作用强度的环境因素，能提升学生理论联系实际的能力、激发情感、增强社会责任意识。

[参考文献]

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017版）[S].北京：人民教育出版社，2017.

[2]郑东和.生物史教育在培养学生科学素养中的应用及其渗透策略[J].教育导刊，2006，（10）：51-52.

[3]俞红成.高中生物学科核心素养的教学培养策略[J].中学生物教学，2016（8）：18-19.