学科核心素养下的高中生物实验教学探索

侯宇荣

摘 要：生物学是一门实验科学。在高中阶段，实验教学应该作为核心教学内容，重视培养学生的实验素养。本文从发展学生的核心素养角度出发，以“分子与细胞”等内容为研究对象，对于在高中生物实验教学中如何开展小型实验活动，提升学生的实验操作能力等问题进行了分析。

关键词：高中生物;实验教学;核心素养;学生发展

所谓生物学核心素养，指的是对生物学核心内容的掌握和应用情况，以及提升自身科学素养的能力。具体来说，核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。受到应试教育体制的制约，当前我国高中生物实验活动还普遍存在不足，尤其是在一些县城乡镇高中，学生很少有机会能够接触实验，这偏离了高中生物教学主要应以实验形式进行的课程要求。即使开展实验课程，学生一般是被动参与实验，独立动手操作的能力较差，缺乏科学素养和解决问题的能力。为了发展生物学核心素养，培养生物学专业的创新型人才，提升学生的实验能力，对高中生物实验教学进行改革就至关重要。

一、高中生物实验教学中发展学生核心素养的价值

（一）发展生物学实验核心素养是新课标的要求

2017年新课标明确提出实验是生物学课程的基石，并将生物学核心素养划分为生命观念、科学思维、科学探究以及社会责任等4个部分。具体来说，通过这4个部分的培养，学生们能够利用生物学知识正确认识世界和生命，如在学习“分子与细胞”的过程中，学生能够对生命由来等观念有所认识，运用科学思维，通过科学探究的方法来解决实际生物问题。能够根据所学的知识进行相关的细胞实验，并且承担和生物学相关的社会责任，比如能够坚守生物伦理道德，拒绝人体基因改造等违背伦理行为。而学生的核心素养一定是在大量实验和解决问题的基础上发展起来的，而非在传统应试教育模式中得到培养。

（二）生物学实验是发展核心素养的基础

生物学是知识体系高度交叉的学科，涉及物理化学和数学等多方面的知识内容。同时，现代生物学又是在实验基础上发展起来的学科，其认知科学的完善程度是在实验的基础上不断发展起来的。无论是教师还是学生，要打破纸上谈兵的现状，就要从实验着手，甚至在未来的高中生物教学中，应该以实验为主要教学内容。在高中进行实验的过程中，学生可以直观感知一些生命现象，提高动手实践能力，对知识和技能的理解掌握也都有明显的提高。此举也能够落实生物学核心素养的培养，这对于培养我国创新型人才有着极大的意义。

（三）有利于推动我国生物学实验教学的改革

过去我国高中生物学实验教学一般是作为理论课程的补充，在实际落实中还存在诸多问题。一般而言我国生物学实验大都是只是为了完成教学大纲的任务，学生一成不变地对教师的模仿，学生在实验中过度紧张，这种模式下很难发展学生的科学思维和科学探究能力。以核心素养发展为目标，高中生物实验教学就会进一步进行改革，多进行探究性实验，注重培养学生的观察能力，能够让学生利用生物学知识解释生活中的现象，既加强了理论知识的理解，也促进了教学的改革。

二、我国高中生物实验教学存在的问题

（一）忽视学生的动手实践

长期以来，我国学生理论成绩举世第一，但是毕业之后科研创新能力较差，这很大程度是实验教学严重不足所导致的。我国生物实验的主观能动性差，和发达国家相比，缺乏完善的实验管理制度。比如美国高中实验特别强调安全教育，对教师的要求非常严格，这保证了学生能够积极参与实验。相比之下，我国高中生物学实验教学各个机制仍然都不完善，教师也缺乏实验教学能力，受制于传统理论教学习惯。因此在教学中仍然重视学生的理论知识，忽视探究实验的能力培养。

（二）应试教育体制的弊端

尽管我国生物新课标高度重视生物学核心素养，但是受到应试教育体制的影响，在具体的落实中，还远远达不到新课标的要求。实际在实验课程的落实中多数都是依照教学大纲照本宣科，简单重复。总体来说，我国高中生物实验缺乏综合性强的独立设计和创造。高中生物教学仍然停留在应试教育思维中，实验目的是高考，而非培养核心素养，这与新课程的目标背道而驰。

（三）学生的核心素养没有得到发展

在生命观念方面，没有和实验充分融合，学生没有形成情感态度价值观，其生命观念没有得到显著提高。在科学思维方面尤其欠缺，缺乏批判性思维和理性思维，尤其是实验思维没有建立。尽管教材对科学探究非常重视，但是在实践中，学生仍然没有培养出科学探究的能力。在社会责任方面，学生对于基本的生物伦理仍然缺乏认知，存在唯技术性思维，比如仍然存在科學家针对基因编辑婴儿等行为缺乏正确的认识，这很大程度上是因为没有建立正确的伦理价值观和缺乏社会责任感所致。

三、发展学生核心素养视角下的高中生物实验教学策略

（一）将发展核心素养落实在高中生物实验当中

要改变过去高中生物教学中对实验缺乏重视的问题，落实以发展核心素养为目的的高中生物教学实验教学。具体来说，高中生物教学要逐渐转变传统课堂教学方法，增加实验课课时，为实验课提供充分的条件。鼓励学生多进行动手操作，教师也要加强自身实验素养，在确保学生实验安全的前提下，积极和学生一起参与到实验当中。我国高中生物实验教材内容在全球范围内来说，难度较高，但是实验缺乏灵活性，学生的被动性强。针对这一问题，教育部门要通过资源共享等方式，丰富高中生物实验数据库。引导高中教师带领学生进行趣味性和简单性的实验，其目的在于提升学生的动手操作能力，激发其实验兴趣和主观能动性。实验内容既能够展现生命观念，展示自然规律，又能够联系生活，激发学生的兴趣，引导其培养科学思维和探究能力。

在开展实验教学的过程中，要积极鼓励学生动手实践，独立操作，特别要强调科学探究的重要性，让学生具备独立解决问题的能力，培养其想象力、创造力和科学认知的思维。比如，通过观察性实验培养学生的生命观念，通过验证性实验培养学生的科学思维、通过探究性实验培养学生的科学探究能力、通过综合性设计和制作实验等培养学生的综合操作能力。教师可以多让学生在课外探究活动进行自主实验，提升实践能力。同时在实验中还应该打破学科限制，突破传统生物学学科思维，以动手能力的培养为核心。以“植物细胞吸水和失水条件”的实验为例，可以让学生自主选择各类植物进行研究。

（二）对传统应试教育进行改革

在高考改革中，要增加实验的比例，根据核心素养的要求，逐一进行考察，重点培养学生的科学思维和科学探究能力。命题要能够考察出学生平时是否经常进行实验，为了避免死记硬背的现象，要更灵活地考查学生的实验探究能力。比如在原材料上可以给学生自由选择，让学生思考使用何种试剂和仪器进行实验。比如借鉴孟德尔的经验，根据材料的特点科学选择材料，才能够实现理想的效果。比如检测生物组织的还原糖实验中，不能选择含有蔗糖多的材料，叶绿体实验中要其材料要含有较多的叶绿体。同时各高中也要组织生物实验大赛等，鼓励学生积极参与到实验当中，促进校园实验氛围。

在开展生物实验教学的过程中，要打破现有应试教育的框架，将实验作为高中生物教学的重要组成部分，鼓励学生进行各项综合类独立探究活动。即使有时候学生的研究偏离了考试内容和教材也应该予以鼓励。这样才能够让学生养成不断探究和自主研究创新的习惯，这就更多要鼓励学生进行生活中的发明。比如让学生使用生物材料制作隔离膜，通过生物膜法使之适用在生活领域。为了鼓励学生进行实验，要降低操作的难度，扩大实验的选材，创造有利于实验的环境，这样学生能够更加积极地参与进来。

（三）基于核心素养的高中生物实验创新

应该多设计迷你实验、生活现象探究、技能实验和综合发明等实验，在大量的动手操作和解决问题中，提升高中生的核心素养。在生命观念方面，可以通过植物生长素的实验，让学生自己种植植物，体验生命活动，形成环保和尊重生命的意识。除了实验之外，还可以让学生对自然现象进行思考，比如生活中哪些现象属于用进废退，在此基础上应该设计用进废退的实验。在科学思维方面，可以对《探究植物细胞的失水和吸水》的实验进行改进，通过变量控制、定量描述等方法，鼓励学生观察生活中的各类现象，比如腌菜等现象，提升学生的研究兴趣。在科学探究方面，鼓励学生进行自主探究，比如在《探究酵母菌细胞呼吸的方式》实验中，让学生自己设计酿酒等实验，理解酒精生成的原理。在社会责任方面，要培养学生的问题意識，比如在《肺炎双球菌体内转化实验》中，要引导学生反思病菌传播等公共卫生问题，来建立他们的社会责任感。在综合类实验中，可以设计癌症发病原因探析的实验，让学生利用所学知识和技能分析哪种癌症最难以治疗，应该采用什么方法进行预防等。此外，生物实验不应该只限于生物材料本身，比如可以让学生利用废旧材料制作生物膜的模型，并且通过创造性的设计接入电机等设备模仿生物膜的流动等。

结束语

在高中生物教学中，要改变传统应试教育思维，以核心素养培养为目标，逐渐在生物课上增加生物实验的比重，鼓励学生积极探究，自主实验，尤其是培养其科学思维和科学探究能力。

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