通过实验创新与实践，培养学生生物学核心素养

2019-09-10管新芳

高考·上 2019年1期

关键词：理性思维科学探究核心素养

管新芳

摘要：本文从培养学生的科学素养为目的，总结了对教材中的一些实验进行的合理优化、创新、拓展及思考，旨在培养学生的科学探究思维，提高学生科学探究能力。

关键词：高中生物实验;核心素养;理性思维;科学探究

1.问题的提出

《生物课程标准》中倡导的生物学科素养中的理性思维、科学探究能力的培养与实验教学有着密切的关系。笔者对教材中的一些实验进行了合理优化与创新，使学生学习兴趣大增，对学生理性思维、科学探究能力的培养起了一定的作用。

2.对教材实验的合理优化、创新与实践

2.1改进实验设计，培养科学探究意识

《重组DNA技术的基本工具》三种工具如何发挥作用，得到重组DNA分子，是本课题的难点。笔者改进了教材中模拟实验，设计了以下由简单至复杂的模拟操作，让学生把抽象的知识直观化，把复杂的东西简单化，知识理解得更为透彻。DNA模型建构模拟实验：

①使用EcoRⅠ限制酶切割DNA序列（此序列左右两端用胶水粘成环状模拟环状质粒）

②使用EcoRⅠ限制酶切割DNA序列，从而获取目的基因

③用胶带纸模拟DNA连接酶将②获得的目的基因与①切割后质粒连接成重组质粒

通过用同一种酶同时切割含目的基因的DNA片段和质粒，学生发现切割后目的基因和质

粒会自身环化，而且目的基因与质粒会出现任意连接。那么怎么做才能解决这些问题呢？笔者通过以上设计激发学生的兴趣，培养科学探究的欲望，此时及时发给学生以下材料进行双酶切模拟。

④双酶切：两种不同的限制酶同时切割含目的基因的DNA片段和质粒，并用胶带纸模拟DNA连接酶将两者连接成重组DNA分子

通过用两种酶同时切割含目的基因的DNA片段和质粒，学生发现切割后的目的基因和质粒不会发生自身环化，也保证了目的基因和质粒进行正向连接。

通过以上实验设计，真正“面对每一位学生”，让每一位学生都能体验和享受成功的愉悦，不仅让学生掌握了知识点，更让学生学会动手去创造、动脑去思考，从而培养了科学探究意识。

2.2改变实验方式，培养科学探究思维

探究类实验能更好地培养学生的科学探究思维。因此，教师可根据学生学情和实验实际，尽可能的将验证类实验改变为探究类实验，以更好地激发学生的探究兴趣，解决学生学习中的困惑，培养学生的科学探究思维。

如，《酵母细胞的固定化》实验成败的关键是海藻酸钠溶液的配制，教材中只有设置了一个浓度：0.7g/10ml。那么浓度过高或过低又会有什么的结果呢？笔者带领学生进行了探究实验：配制不同浓度的海藻酸钠溶液0.4g/10ml、0.7g/10ml、1.0g/10ml。实验得到的凝胶珠：第一组为圆形、颜色为较浅、近乎白色;第二组为圆形、颜色为黄色;第三组拖尾状、颜色为黄色，比第二组略深。

这样的结果激发学生思考，得到结论：A、海藻酸钠浓度过高，实验失败，很难形成凝胶珠，常呈现拖尾状。B、海藻酸钠浓度过低，固定的酵母细胞太少，凝胶珠颜色较浅。

在此基础上，学生进一步探究了注射器推进速度、距液面高低对凝胶珠形状的影响

科学教学必须让学生参与以探究为目的的研究活动，使他们同老师和同学一起互相启发、互相促进，这样才能更好地培养科学探究思维。

2.3改良实验装置，培养科学探究能力

實验教学在使学生学会验证一个结论和探索某一生物规律、现象的同时，更重要的是培养学生追根刨底的科学探究精神、能力，并尝试创新。

如，《比较过氧化氢在不同条件下的分解》实验中，由于装置不严密，过氧化氢分解产生的氧气容易逸出试管，很难全部留在试管中用于卫生香的复燃，从而影响实验的观察效果甚至可能导致卫生香不复燃。大量氧气产生时，用带火星卫生香检测也有一定的危险。

为了解决以上问题，笔者引导学生利用化学排水法收集氧气的实验，对第3、4支试管进行了实验装置的改良，模式图如下：

改良后的实验装置，不用带火星的卫生香复燃来检测，只需观察相同时间内Ⅰ、Ⅱ试管中排出的水的体积即可比较不同催化剂的催化效率高低，直观又安全。

通过这样的改进，发挥实验教学的优越性，尽最大可能培养学生的科学探究能力。

2.4改换实验材料，培养科学探究素养

新课标倡导，面向全体学生，让他们进行探究性学习。笔者通过改换实验材料，引领学生走出教材，走进自然，提高了实验的可行性，拓展了学生的创新能力，培养了学生的科学探究素养。

如，《叶绿体中色素的提取与分离》，教材常用菠菜，因季节原因，夏、秋、冬初、春末，市场上菠菜或没有或价格较贵。笔者引导学校利用校园中的植物，采摘各类叶片做实验，以不同叶片为自变量，比较不同叶片色素的种类和相对含量的差异，筛选出最佳的当地实验材料。