基于生物学核心素养的实验教学研究

崔爱爱 范爱平

摘要以“模拟动脉粥样硬化对血液流动的影响”为例，从课前准备、教学模式、教学环境、总结评价上来探讨实验教学的创新，从而把生物学核心素养融入每节实验课中。

关键词 模拟实验 实验教学 核心素养

中图分类号G633.91 文献标志码B

生物学是以实验为基础的自然科学，而且实验是培养学生科学思维和科学探究的十分重要的途径。新一轮基础教育课程改革的核心是教育创新，而教育创新的基础是学科核心素养的教学创新。生物学学科核心素养主要包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任4个维度，是科学素养的重要组成部分。因此，教师应注重生物学中的实验教学，把生物学核心素养融入到每节实验课中。本研究内容以“模拟动脉粥样硬化对血液流动的影响”为例，改革生物实验课堂，尝试用探究的方法进行实验教学。

1在课前准备方式上求新

在以往的实验教学中，教师按书本上的要求准备好实验试剂、实验材料“教实验”。实验过程中，学生完全按照规范的步骤进行，成了不思考的机械操作者。教师欣赏的是熟练的操作工，忽视了学生创新思想和行为的培养。这种教学没有给学生思考的空间和余地，抑制了學生学习的主动性和思考的独立性，而生物学学科核心素养的要求就是教师引导学生形成科学思维，并获得科学探究的能力。

在进行“模拟动脉粥样硬化对血液流动的影响”实验课前，笔者采取了以下几点措施引导学生自主学习：

（1）实验前几天，学生不拘泥于教科书的要求，自己准备实验材料，并设计探究实验过程。这样一开始就给学生留有思索的空间和探究的余地，促使学生进入一个主动思考而非被动接受的状态。学生在选择材料时，会考虑选择这些材料的原因，以及能否用其他材料来代替。学生在做本模拟实验时，选择了分液漏斗、漏斗、Y型管、T型管、胶管、锥形瓶、烧杯、红墨水和铁架台。

（2）除了要求学生按书上的方法进行探究外，教师还要鼓励他们尝试其他探究方法，并对比不同材料、不同方法的探究效果。在这个过程中，学生既提高了动手能力、探究能力，又在实验中获得某种程度上的成就感，体验了实验带来的喜悦。学生在设计本实验时发现教科书的实验（图1A）中存在2个问题：①颜色不明显，直观性差;②实验中的误差大。针对这两个问题，学生开始提出改进思路：用红墨水稀释液代替清水;用分液漏斗代替漏斗，在漏斗下方用胶皮管连接一个Y型管，同时模拟动脉粥样硬化和正常血管，来减少误差（图1B）。在进行操作时，学生发现Y型管分支由于制作工艺的问题，两个分叉连接口光滑度不一样，清水模拟的时候发现一个流速快一个流速慢。学生于是将Y型管又换成了T型管（图1C）。

（3）实验之前，教师帮助学生复习好与实验有关的基础知识，可以为学生顺利进行探究实验创造有利的条件。所复习的知识内容不一定是全面细致，而是涉及实验的实际需要。学生对所要探究的对象有一个大致的了解，对即将进行探究实验会起到事半功倍的效果。

2在实验教学模式上求新

“授人以鱼，不如授人以渔”。传统的教学模式是教师介绍实验的原理、用具、步骤、实验现象、实验结果、实验结论、产生误差的原因等，甚至连实验报告中的表格都替学生设计好。学习的发生起源于情境变化的刺激。教师应当让学生在问题情境中生疑，这样才能使学生产生浓厚的兴趣，体验科学探究的艰辛与喜悦。

教师可先让学生对动脉粥样硬化有一个深入的理解，通过展示教科书中的模拟实验，让学生评价该模拟实验的科学性，并鼓励学生提出自己的问题。有学生提出漏斗和代替血液的清水颜色太过相似，使实验中“血流情况”不明显，失去了实验的直观性。还有学生发现开始倒水的时间、烧杯倾斜的角度等有差异，从而人为地增大了实验中的误差，使实验失去了真实性和有效性。这样就激活了学生的思维。每个实验都没有固定的不可变更的模式，使学生能够大胆地按照自己的思路设计实验。学生课后对实验进行改进，在下节课进行展示。

3在实验教学环境上求新

生物学科是一门实验科学，新课标指出要加强和完善生物实验教学，积极营造良好的实验实践环境，同时鼓励学生和教师充分利用身边费用低廉的器具和材料，设计富有创造性的实验和实践活动。教师要尽量地开放实验室，使学生变被动学习为主动实践，让学生真正成为教学的主体、实践的主人。这样能够极大地激发学生的学习兴趣，促进学生创新思维、创新能力的发展。开放实验室是对学生采取完全开放的一种教学模式。在一个设备相对齐全和先进的实验室，学生可以充分利用自己所学知识和兴趣，自行设计实验方案等;指导教师可根据每个学生的特点进行指导和引导，充分发挥学生的个性，进一步提高学生的主动性和创新性。

4在实验总结评价上求新

实验教学的成败关键是能否设计出高质量的课后总结评价。通过分析实验异常现象来探究问题，教师常常只重视实验是否成功，而不重视对失败实验的原因剖析，从而导致学生只关注实验的结果，而忽略了对实验细节的评价。在总结评价过程中，教师应加强学生实验现象分析能力的培养。在本实验中，学生通过对失败实验的分析对Y型管和T型管有了新的认识。另外，在做实验过程中因为有的漏斗和锥形瓶之间因为有水的关系，形成了比较好的密封性，学生提前体会了气压、压强等物理学科的知识，实现了学科之间知识的融合。

教师应该对学生在实验中的一个好的设计，一次优秀的报告，一组精确的数据，及时点评，使每个学生都能认识到自己的优点，增强自信心，在原有基础上都有所进步。总之，在生物学科核心素养的引领下，教师要由生物实验的复制者变为生物实验的创新者，让学生多多参与到实验的开发与创新设计上，充分发挥实验的教育功能，从人的一生是可持续发展的高度出发，培养学生的生物学学科核心素养。