在高中生物实验教学点滴中培养核心素养

文/江门市新会第一中学 张少玲

一、生物实验在培养学生核心素养中的重要性

高中生物学是一门自然科学，绝大多数的知识都是以实验为基础进行讲解的，因此实验教学在高中生物教学中占据非常重要的地位。近年来的高考生物试题也加重了对实验的考察。如2021年广东省普通高中学业水平选择性考试中，实验题所占的分数比例达到30%，在实验创设的情境中考察学生的生物核心素养，也将成为未来命题的方向。生物实验具有直观性、探究性等特点，能作为培养学生生物核心素养非常好的素材。

二、生物实验教学中培养学生核心素养的具体策略

1.深挖实验助学生形成生命观素养。生命观念是人们认识了生命的本质后，形成的抽象认知。生命观念属于抽象的认知，实验教学具有直观性，教师可在课堂中可以利用实验现象把抽象的认知转化直观形象的认知。帮助学生形成一些基本的生命观念。例如，对于“结构与功能观的理解”，可以让学生尝试制作动物细胞的三维结构模型。根据模拟制作模型的种类选择材料用具。如制作计算机三维动画模型，需要配备安装了制作三维动画软件的计算机；制作实物模型，可用不同颜色的橡皮泥等材料；有条件也可以尝试3D打印技术制作细胞模型。教师评价内容包括以下方面：各个小组制作的模型还需要进行哪些修补？各小组的模型中有哪些相同点和不同点？各个小组制作出的模型线粒体、核糖体、核仁的大小、核孔的数量一样多吗？与功能有什么关系？如果把动物细胞模型变更为植物细胞模型，需要进行哪些修改？为什么要做出这样的修改？通过尝试构建细胞的三维结构模型，让学生对细胞的结构有了直观的认识，再设计一系列的问题串引领学生思考结构与功能的关系，从而帮助学生形成结构与功能观。

2.拓展实验助学生养成科学思维素养。科学思维是从物理视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式，是基于经验事实建构理想模型的抽象概括过程。科学思维需要运用分析、综合、推理、论证等方法，敢于对不同观点或结论提出质疑、批判、检验和修正，进而提出自己创造性的见解。例如，在“观察植物细胞的质壁分离与复原”实验中，教师可通过改变实验选材或实验试剂来提升学生的科学思维能力，如可提出“用洋葱鳞片叶内表皮代替外表皮，实验结果有何不同？用乙二醇溶液替代蔗糖溶液对实验结果会造成什么影响？”学生依据原理做出合理猜想，再通过实验来验证自己的猜想是否正确。

3.设计实验助学生提升科学探究素养。生物科学探究能力是学生终身发展的必备能力，生物实验教学是提升学生科学探究能力的重要载体。高考中生物实验设计题主要考察的基本能力有如下方面：理解实验原理；设计对照实验或分析对照实验的作用；设计实验步骤，其包括分析实验的自变量、控制无关变量、检测因变量；分析实验数据和实验现象；得出或预测实验结果和结论等能力。生物教师应结合阶段学习内容，引导学生自主设计生物实验，培养科学探究能力。例如，“探究光照强度对韭菜和韭黄光合作用的影响”的拓展实验中，有同学说造成同一光照强度对韭菜和韭黄的光合速率不同的原因是叶绿素含量不同，也有同学说是因为类胡萝卜素的含量不同。怎样设计实验验证这个问题？学生以小组为单位写出实验方案并完成实验。教师在上课过程中不仅要渗透实验设计的基本原则，还要重视实验后结果的分析及实验结果的归纳与展示，使学生在讨论中认识到自己的不足，不断提出新的优化方案，最终使学生掌握研究生物学问题的科学方法，形成合作意识，为以后更深层次的学习奠定基础。

除了在平时的实验教学中注重培养学生实验设计的能力外，有时习题出现的背景材料也是训练学生实验设计能力很好的素材，教师在要注重引导思考，形成方法，写出实验方案。例如：高脂饮食会引起过度肥胖，过度肥胖会使W蛋白过度表达，大量W蛋白会使得β-cat蛋白进入细胞核，从而激活T基因转录，导致结肠干细胞增殖失去控制，形成癌细胞。而维生素D能抑制β-cat蛋白进入细胞核，使T基因无法转录，从而不利于结肠干细胞增殖，因此有人认为，维生素D能有效缓解高脂饮食导致的结肠癌的发生。请用小鼠为材料设计实验证明这一结论。教师可做以下的引导：该实验的自变量是什么（食物是否添加维生素D）？维生素D作用的对象是什么（高脂饮食的小鼠）？如何排除结肠癌的发生是高脂引起，而是不是食物的其他成分？从分子水平（T基因的表达量）和个体水平（结肠癌的发生率）如何检测因变量？实验的无关变量有哪些？最后引导学生生成实验方案。

4.借助实验素材助学生领悟社会责任素养。社会责任是个体对社会整体承担的责任，在每一位公民所具备的同时，也成为学习生物学的最终目的，它是指在生物学的认知的基础上，对个人与社会事物进行合理讨论，并对结果作出理性解释以及判断，解决生活中的问题，对各项活动有能力及担当责任。学生要形成造福人类的价值观和为人类做贡献想法，运用所掌握的生物学知识及方法，参与社会的议题，能够对讨论的结果并作出合理解释，走出一条正确的道路。例如，在“探究抗生素对细菌的选择作用”实验中，通过实验结果可以看出滥用抗生素会使细菌耐药性增强，甚至可能导致超级细菌的出现。让学生充分认识到合理使用抗生素的重要性，将实验目的上升到社会责任。通过这样的学习，学生就能在生活中会主动向身边的亲朋好友宣传滥用抗生素的危害。

生物实验教学是落实学生核心素养生成的非常重要环节，在具体的教学过程中，要仔细斟酌每个实验的落脚点，让每个实验的价值都得以实现。