基于核心素养的生物实验分析及复习策略

陕西

在近几年的教育领域中，“核心素养”一定算是一个热门词汇。学生发展核心素养，主要指学生应具备的，能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。新一轮的课程改革将以发展学生核心素养为出发点和最终目标，因此未来的高考和学业水平考试必将与课程改革的目标统一起来，而生物学核心素养是学生核心素养的重要组成部分，笔者在授课过程中以高中生物课程中的实验教学为重要抓手，可以有效地发展学生核心素养，有助于立德树人。

1.背景分析

1.1 学生发展核心素养的必要性

经过近十几年的课程改革，素质教育取得明显成效，但随着社会的发展也暴露出一些不足，例如课程教材的系统性、适宜性不强；不同学段的课程目标有机衔接不畅；学生欠缺社会责任感、创新精神以及实践能力较为薄弱等问题，因此进一步丰富素质教育的内涵，建立新的课程体系和评价标准，树立科学的教育质量观势在必行。教育部在2016年9月13日公布的《中国学生发展核心素养》中提出要发展学生的六大核心素养。研究学生发展核心素养是落实立德树人根本任务的一项重要举措，学生发展核心素养是一套经过顶层系统设计的育人目标框架，也是适应世界教育改革发展趋势、提升我国教育国际竞争力的迫切需要。

生物学作为重要的自然学科，生物学核心素养是核心素养的重要组成部分之一，它主要由四个要素组成：生命观念、科学思维、科学探究、社会责任，这四个要素是一个统一的整体。生命观念是生物学核心素养的基础和支柱，生命观念的形成过程离不开科学思维和科学探究；科学思维和科学探究互为依托，科学思维是科学探究的重要内涵，科学探究是科学思维的实证过程；而学生在形成生命观念、进行科学思维和科学探究的过程中，最终会形成一定的社会责任意识。

1.2 高考试卷生物实验题材汇总分析

高考不只是一种选拔人才的机制，更是评价教师教学质量的重要手段。每年精挑细选的高考题都能很好地反映出不同考生的素养差异。因此，教师深入研究高考题是实行好课堂变革，指导学生发展的重要方式之一，以下是笔者对2018年高考全国卷理综生物实验题材试题的汇总分析（如表1）。

表1

从以上汇总分析可发现，2018年三套全国理综试卷生物试题70%左右的内容是以实验为载体来考查的，着重考查学生的实验设计能力和实验探究能力，注重“双基”，突出主干知识。这类试题具有注重学科内知识的联系和适度综合，关注生命过程的本质，考查学生科学思维的灵活性等特点，其题材、内容和设问角度均是生物学核心素养的重要体现，这也为一线老师的备考提供了方向。

2.抓好生物实验教学是学生发展核心素养的有效途径

生物实验大多来源于生产生活，是学生十分感兴趣的题材，生物学作为一门自然学科更是离不开科学实验探究。要使学生将学科知识转化为学科素养，离不开特定情境的创设。教师通过课前精心设计实验问题情境，还原科学发现场景，激发学生科学思维，使学生在特定情境和具体目标的指引下，通过分析、理解、归纳等达成目标；通过直接经验让学生有更深刻的体验；通过设计实验过程培养学生的实践创新素养；从科学发展史中体会科学家的聪明才智和无私奉献精神，使学生形成良好的文化底蕴和基本的生命观念；在认同科学技术能改变人们生产生活的过程中，形成必要的社会责任。还可以使学生参与到一定的社会活动中，并能理解和解释身边的生命现象，从而更好地适应社会的发展。因此，抓好生物实验教学是学生发展核心素养的有效途径。

3.基于核心素养的高中生物实验复习策略

3.1 以《课程标准》为依托，充分提升迁移运用能力

《课程标准》是教师做好生物教学的有效依据。教师对于教材中明确列出的实验一定要充分重视，通过创设情境让学生参与各项实验活动，理解其中的实验原理。对于课本上的实验步骤只是一个参考，教师可以指导学生另辟蹊径来探究实验过程，通过实验思路、步骤设计、数据收集及处理分析、结果和结论的归纳的练习，来培养学生实践创新素养，使其将已形成的生物学素养迁移至新情境中去综合运用和解决新的问题，让核心素养在一次次的运用中得到发展。

下面笔者以实验“绿叶中色素的提取和分离”的复习为例：

该实验是课本中一个非常重要的实验，由于色素是光合作用的必要条件之一，光合作用又是历年高考的“重头戏”，因此在复习时，让学生在理解实验原理、弄清楚方法步骤的基础上，深入挖掘与此有关的潜在知识，并以此来提升学生的迁移运用能力是完全可行的。以下是笔者对于光合作用实验有关知识点的汇总和分析（如表2）。

表2

续表

3.2 重视生物科学发展史、深入挖掘经典实验题材

除了课本中单独的实验，在高中生物课本中的经典实验也有很多，如酶的发现、光合作用的发现、孟德尔豌豆杂交实验、肺炎双球菌的转化实验、生长素的发现等，这些实验凝集了无数科学家的智慧和汗水，蕴藏着极为丰富的科学思想和方法技术，值得师生认真学习、深刻领会。教师要善于挖掘教材中的命题素材，引导学生运用生物学原理进行思考，提高学生解决问题的能力。

下面笔者以“光合作用的发现”为例来加以说明（如表3）：

表3

续表

3.3 精讲精练提升实验综合素养

实验探究能力的提高不是短期能够实现的，核心素养的发展更是如此，需要经历系统训练才能达到。教师在实验教学中一定要引导学生多动脑、动口、动手，多交流，培养学生的批判质疑精神，勇于创新，并坚持科学训练与循序渐进相结合，使学生由易到难、由简单到复杂地认识规律，逐步提高实验能力。

下面笔者以2018年高考全国卷Ⅰ第31题为例来说明：

（2018年，全国卷Ⅰ，第31题）为探究不同因素对尿量的影响，某同学用麻醉后的实验兔进行不同的实验，实验内容如下：

a.记录实验兔的尿量（单位：滴/分钟）。

b.耳缘静脉注射垂体提取液0.5 mL，记录尿量。

c.待尿量恢复后，耳缘静脉注射20%葡萄糖溶液15 mL，记录尿量。取尿液做尿糖定性实验。

回答下列问题：

（1）该同学发现，与a相比，b处理后实验兔尿量减少，其主要原因是________________________________________。

（2）c处理后，肾小管腔内液体的渗透压会升高，实验兔的尿量会___________。取尿液加入斐林试剂做尿糖定性实验出现砖红色，说明尿液中含有_____________ 。

（3）若某实验兔出现腹泻、尿量减少现象，导致尿量减少的主要原因是血浆渗透压升高，刺激了存在于______的渗透压感受器，从而引起尿量减少。

【答案】（1）垂体提取液中含有抗利尿激素，促进肾小管和集合管重吸收水 （2）增加 葡萄糖（3）下丘脑

【分析】该题表面是考查水盐平衡调节、血糖平衡调节的具体知识，实际上是考查考生通过学习课本水盐平衡、血糖平衡调节模型，培养学生建立模型的思维习惯，以及提升学生探究实验能力水平，属于对生命观念、科学思维、科学探究和社会责任素养的综合考查。本题的课本依据是水盐平衡调节、血糖平衡调节和还原糖的鉴定，但不拘泥于课本，通过设置“某同学用麻醉后的实验兔进行不同的实验，探究不同因素对尿量的影响”这一情景考查学生的实验综合素养，考生需要马上联想到平时所学的相关知识。题干中给出了探究实验的一般步骤，让考生根据此过程综合分析、推理结果，并以简洁准确的语言做出合理的解释。（1）通过a、b组操作对比，需要考生想到垂体提取液与尿量的联系，进而想到与抗利尿激素对水重吸收的影响有关。（2）静脉注射20%葡萄糖溶液15 mL，导致血糖浓度高于正常水平，过多血糖要排出体外，必然会带走大量水分，导致尿量增加，尿液中的葡萄糖属于还原糖，用斐林试剂检验可呈现砖红色。（3）实验兔出现腹泻导致大量水和盐的丢失，使血浆渗透压升高，从而刺激位于下丘脑的渗透压感受器，使得抗利尿激素的合成量和分泌量增加，进而促进肾小管集合管对水的重吸收，导致尿量减少。

3.4 创建多元评价机制

生物实验教学评价是促进学生成长、教师专业发展和提高教学质量的重要手段。评价机制的设定要基于核心素养，结合生物实验教学课的特点，其目的是为了更好地促进学生核心素养的发展，因此需要构建一种多元的评价模式。评价不仅要重视学生对生物学知识的理解与技能的掌握，还要重视对学生设计创新能力的评价；不仅要充分重视学生的主体地位，还要重视学生情感、态度与价值观的形成和发展。评价的手段也要灵活多样，评价用语要准确得体、生动丰富、机智巧妙、诙谐幽默、独特创新等，总之要充分发挥教学评价的激励和发展性作用。