落实探究性实验教学 提升生物学核心素养

牛军锐

[摘 要]探究性实验教学以学生为主体，使学生成为知识的探索者，通过科学探究开发学生的智力，培养学生的实验、观察、思维等能力。开展探究性实验教学既是培养学生核心素养所需，也是高考所需。在高中生物教学中，分层落实探究性实验教学，可有效提升学生的生物学核心素养。

[关键词]探究性实验教学；生物学核心素养；高中生物

[中图分类号] G633.91 [文献标识码] A [文章编号] 1674-6058（2018）17-0085-02

生物是一门以实验为基础的自然科学，生物实验是重要的课堂教学形式，贯穿于高中生物课程的整个过程。那么，如何落实生物课程改革的灵魂和主线——培养学生学科核心素养呢？ 开展探究性实验教学无疑是一条有效途径。作为一线生物教师，如何有效开展探究性实验教学呢？下面笔者结合课题组近几年来对实验教学的探索，对开展探究性生物实验教學的意义、策略进行论述。

一、开展生物探究性实验教学的意义

首先，开展生物探究性实验教学是培养学生生物学核心素养所需。探究性实验教学是指以实验为载体，在教师的指导下，学生运用已有的知识与技能，发现问题、提出问题、作出假设、制订计划、进行实验、得出结论的教学过程。生物探究性实验教学可引导学生积极、主动地进行生物学习，做学习的主人，激发学生的求知欲，有效培养学生的思维能力、收集和处理信息的能力、分析和解决问题的能力、合作学习与表达交流的能力以及科学探究能力。

其次，开展生物探究性实验教学也是高考所需。在历年的江苏高考生物试题中，探究性实验试题占很大的比重，尤其是非选择题中的实验试题，思维量大，信息和情境新颖，设问角度多样，综合性强，能力要求高，更能体现对学生科学态度、科学精神和创新意识的考查。如2017年江苏高考生物试题的选择题第10、12、13、17、20、25题，非选择题第29、30、31题；2018年江苏高二学业水平测试第40题。实验考题侧重考查实验的用具及装置、实验的取材、实验的操作、实验的设计、实验的原理和方法、实验的结果处理，尤其重视对实验操作和实验结果的分析说明。只有在高中生物教学中切实开展好探究性实验教学，培养好学生的实验探究能力，才能使学生从容地应对高考实验题。

二、分层落实高中生物探究性实验教学

根据高中生物探究性实验教学的过程特点、能力要求及水平等级，可将高中生物探究性实验分为三类：“程序—验证”性实验、“观察—探究”性实验和“指导—探究”性实验。笔者在教学中开展了不同类型的探究性实验教学实践研究。

1.在验证性实验中设置探究环节，让学生于动手动脑中初步培养探究意识。在高中生物实验中，“生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定”“建立血糖调节的模型（模型建构）”“观察DNA和RNA在细胞中的分布”等实验属于“程序—验证”性实验，该实验模式对学生要求较低，是让学生按照固有的实验程序，重复已有结论的实验过程，对于学生理解科学研究的过程，体会科学研究方法的巧妙具有重要作用，但不利于培养学生的探究精神和创新思维。因此对于这类生物实验，需要我们进行一定程度的创新，增加实验的探究性，鼓励学生根据已知的实验流程，通过改变某一因素（如改变实验材料或器材或实验所用试剂等）进行实际操作去获得未知的实验结果，同时根据实验现象分析数据，得出结论，进行推理，作出合理的解释，对不符合假设的还要提出新的假设和预测等。

例如，在进行必修1“生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定”实验时，学生通过资料查阅，认识到蛋白质的鉴定方法除了利用双缩脲试剂鉴定外，还可以用凯氏定氮法或利福林—酚试剂来鉴定。学生通过尝试多种实验材料进行实验，认识到生物组织中都含有蛋白质、脂肪，但是含量有较大差异。在还原糖鉴定实验中，对甘蔗、马铃薯和西瓜汁这些实验材料进行鉴定后，学生认识到甘蔗、马铃薯中不含还原糖；对西瓜汁实验现象的研讨与分析，使学生认识到颜色反应选材的重要性。学生自己动手操作、实验探究，自主去验证猜想，每当他们的猜想被确认，就兴高采烈，情绪高涨，而当自己的结果与其他同学不同时，也会主动地寻找原因。这样，既有利于学生积极参与课堂活动，发挥主体性和积极性，又能增强学生的动手能力，有助于学生更好地掌握生物相关知识或规律。

2. 设计分组探究实验，让学生在互助合作探究中培养理性思维。高中生物新教材提供了大量的比较完整的学生科学探究活动，没有特定的实验方案和实验结论，在给出问题情境后，让学生自行提出问题，做出假设，并设计实验解决问题。此类实验，我们宜采用对学生能力要求较高的“指导—探究”性实验模式，鼓励和引导学生从多方面去寻找实验方法，通过实验的验证，筛选出最佳的实验方案。要求学生对实验材料和用具的选择、实验变量的控制、对照实验的设置、实验步骤的安排、表格的设计等过程进行整体考虑。以实验活动为基础，以改进、完善、设计实验为切入点，发展学生的创新能力，培养学生的学科素养。最后，通过全班的实验交流与评价，获得合理、全面的实验结论。

例如，在进行“绿叶中色素的提取和分离”实验时，笔者设计了组间异质实验，鼓励学生做以下探索：第一大组，对不同实验材料进行探索性实验，每一小组分别使用大白菜、小白菜、玉树、万年青、莴苣、紫色鸭跖草等，根据不同植物的色素在层析后滤纸条上的色素带的宽窄和颜色的深浅，来比较不同植物中各种色素含量的多少；第二大组，分小组分别研究研磨时添加或不添加SiO2、CaCO3的实验差异；第三大组，探究以无水乙醇、水分别作为提取色素试剂时的实验现象及进行相关原因分析；第四大组，根据教材上的提示，分小组探究不同配方层析液的层析效果。实验结束时，各小组交流展示自己的实验发现与结果，组间进行评价、交流。其中第三大组学生结合“色素只能溶解于有机溶剂”这一前概念，提出疑问：实际实验中发现清水组滤液也呈绿色，是什么原因呢？全班学生讨论，通过静置、画滤液细线、查找资料发现清水组过滤后得到的是叶绿体的碎片的悬浊液，而不是光合色素提取液，静置后清水组上清液几乎无色，和色素溶于有机溶剂的结论并不矛盾，有效培养了学生的探究能力和理性思维。

3. 结合研究性活动，引导学生尝试解决实际问题，树立社会责任感。没有探究，就没有创新；没有训练，就不能形成能力。教育的最终目的是服务于社会。在高中生物实验教学中，除了让学生掌握实验的原理和方法外，还要让学生用已掌握的实验知识与技能解决生产生活中的实际问题，这是学生学科素养的高层次体现。因此，在探究性实验结束后，可组织学生进行课外拓展研究，根据生产、生活实际提出或设计相关探究性实验去解决实际问题。例如，我校结合研究性学习组织学生利用生长素的生理作用，探究促进富贵竹生根的浓度；利用蛋白质鉴定的原理检测几种奶粉的优劣；针对汾湖大渠荡水污染情况，利用酵母菌计数的方法进行蓝藻、小球藻种群密度调查，并提出自己的污染问题治理建议。

总之，探究性实验是从知识掌握情况、动手操作能力、实验设计分析能力等方面来评价学生的，所以生物教师在日常实验教学实践中要注重引导学生进行探究性实验，千方百计地创造并提供机会让学生积极参与。通过探究性实验教学，学生能真正经历科学探究过程并在实验过程中体验、掌握探究的方式方法，从中获得并巩固生物学知识，培养严谨的科学态度和科学精神，全面提升学生的生物学核心素养。

（责任编辑 黄春香）