核心素养下中学生物实验信息化教学

刘勇环

摘  要：自新课程改革实行以来，学生核心素养培养虽然逐渐成为高中生物学科的核心教学目标，但在高中生物实验教学中，学生的核心素养提升却仍然显得比较缓慢，而依托教育信息技术，积极开展生物实验信息化教学，正是改变这一教学现状的有效途径。基于此，文章简单介绍了中学阶段生物学科的核心素养，从促进学生核心素养发展的角度出发，对生物实验信息化教学的意义进行了总结分析，最后还结合高中生物实验教学的相关实践经验，为中学生物实验信息化教学的有效开展提出了一些建议，希望能够对素质教育理念在中学生物实验教学中的有效贯彻落实起到一定的促进作用。

关键词：核心素养;高中生物;实验信息化教学

在教育现代化、信息化的背景下，中学生物教师要想实现新课改所提出的全新教学要求，帮助学生实现学生核心素养的不断发展，不仅需要提高对生物实验教学的重视，坚持理论与实践相结合的教学策略，也必须要适应时代发展需求，将教育信息技术应用到教学中来，以真正实现信息化教学，尤其是在注重实践探究的实验教学中，对于教育信息技术的应用更是显得极为重要，而面向生物实验信息化教学展开相关研究，自然也是十分具有现实意义的。

一、生物学科核心素养概述

（一）生命观念

生命观念作为生物学科核心素养的重要构成元素，通常是指认识、理解、解释生命现象或生物学相关事件的一种意识观念，或是准确解释生命现象特性、探究生命活动规律的一种思想方法，需要学生在学习、理解各种生物学基本概念的过程中逐渐形成，具体包括进化与适应观、局部与整体观、物质与能量观等等。面对自然界中各种各样的生物，学生只有具备了良好的生命观念核心素养，才能够对生物多样性、复杂性、统一性及生物个体独特性形成全面认知，进而为正确自然观、世界观的形成良好基础。

（二）理性思维

理性思维简单来说就是秉承科学、严谨、务实的求知态度及科学思维方法来认识事物、解决问题的能力素养。从中学生物教学的角度来看，学生通常需要在学习生物知识、解决生物学科相关实际问题的过程中，逐渐形成这一能力素养，并使其得到持续发展，还必须要充分尊重客观实际及真实证据，将归纳概括、演绎推理等方法应用到知识学习与问题解决中来。对于中学生来说，只有具备了理性思维这一生物学科核心素养，才能够正确看待各种生命现象，合理解释生物学规律，在面对生物学相关社会议题时，对其做出科学、合理论证，在生物学习及个人发展方面都显得十分重要。

（三）科学探究

科学探究作为认识事物、解决问题所必备的能力素养，在生物学核心素养中通常是指观察生物学现象、发现生物学问题，并在此基础上顺利完成问题分析、实验设计、实验方案制定与事实、实验结果总结与讨论等一系列工作的能力素养。而要想形成这一生物学科核心素养，则需要学生对自然现象及相关生物学知识具有较强好奇心、求知欲，愿意为了了解自然现象、各种生物来参与到科学研究中来。

（四）社会责任

社会责任同样属于生物学科核心素养的重要组成元素，但与其他学科核心素养不同的是，社会责任核心素养主要是面向思想意识、观念层面，是指在对生物学拥有正确认识的情况下，能够利用自身所掌握的生物学知识、方法，对生物学相关社会事务做出理论评判、解释，为生产生活问题的解决提供支持，以期达到造福人类的最终目标。在现实生活中，如参与环保实践、宣传关爱生命观念、参与面向现实生活问题的科学研究等行为，都属于具备社会责任能力素养的直接体现。

二、核心素养视野下开展中学生物实验信息化教学的重要意义

（一）推动教学内容拓展

在生物实验教学中，教师虽然普遍习惯于围绕教材内容来选择实验、组织实验教学活动，但由于教材内容相对有限，很难满足学生了解、认识自然界的需求，而生物实验本身又存在着一定理解难度，有些学生完成实验后，仍然会出现无法理解实验背后生物学规律的情况，因此要想使学生的核心素养得到较好发展，单纯围绕教材展开实验教学往往会显得比较困难。而开展生物实验信息化教学，则可以加深互联网与实验教学间的联系，在教学内容中引入各种合适的网络教学资源，利用先进教学辅助设备、设施，将网络教学资源以更加直观、形象的形式呈现出来。这样既可以丰富生物实验教学的课程资源，充分满足学生认识、了解自然界的需求，也可以为学生理解实验原理提供帮助，对学生核心素养发展是非常有利的。

例如在进行“观察细胞的有丝分裂”这一生物实验的相关教学时，如果教师能够借助视频、图片等形式的网络课程资源，对细胞有丝分裂过程、动植物细胞有丝分裂差异等方面的知识进行介绍，那么学生的生物学知识储备就会变得更为丰富，而在观察实验现象时，对染色体螺旋缠绕、纺锤丝附着在染色体着丝点上等现象的判断及相关原理理解也会变得更加准确。

（二）保证学生探究兴趣

学生的生物学科核心素养发展，通常都需要在学习探究、实践的过程中逐渐实现，尤其是在生物实验教学中，探究实践对学生核心素养提升更是尤为重要，而要想让学生积极参与学习探究、实践，则必须要保证其对实验具有较强的探究兴趣。因此从核心素养培养的角度来看，开展生物实验信息化教学的意义，往往还能够在对学生探究兴趣的激发、培养上。例如在进行“探究酵母菌细胞的呼吸方式”这一实验的相关教学时，学生面对实验过程常常会产生枯燥的感觉，学习兴趣并不高。但教师如果能够积极开展实验信息化教学，例如播放交警在路上查酒驾时拿着酒精测试仪检测的视频，学生立即提起精神，能够很好完成课堂教学导入，那么学生就会逐渐沉浸到情境之中，对实验现象背后的实验原理产生求知欲，想要通过动手实验来科学探究实验原理，而这也正是其产生探究兴趣的直接体现。

（三）提高课堂教学效率

中学阶段的生物实验虽然大多都比较简单，但对于参与实验经验较少、动手实践能力比较薄弱的中学生来说，仍然会具有一定的难度，教师为了让学生真正参与到实验活动中来，实现学科核心素养的提升，通常都会在课前对实验的基本步骤、操作要点进行简单讲解，如果学生刚刚接触生物实验，甚至还需要进行实验步骤、实验用具操作方法的现场示范。在整个实验前讲解过程耗时较长的情况下，即便教师能够在学生参与实验活动的过程中对其进行适时的指导，实验课的课堂教学效率也同样会显得比较低。而开展生物实验信息化教学，则可以突破传统生物实验教学模式的限制，利用各种多媒体课件或虚拟仿真软件，将实验操作要点、实验步骤等方面教学内容以更加真实的方式呈现出来，引导学生借助这些软件、课件进行课前预习，初步了解即将进行的实验。

例如在进行“叶绿体色素的提取和分离”这一实验的相关教学时，教师就可以提前录制微课视频，对实验各环节的操作进行演示、简单讲解，并将微课视频提前下发给学生，要求其进行预习。这样一来，由于学生在上课前已经对实验拥有了一定的了解，因此教师可以直接组织学生开展实验活动，而课堂教学效率也会在不影响教学质量的情况下，得到显著提升。

三、核心素养视野下开展中学生物实验信息化教学的具体实践

（一）生动解析基本概念

对于生物教师来说，要想有效开展中学生生物实验信息化教学，首先就需要打破以语言讲解为主的基础知识教学固有思路，将各种信息化的教学技术手段，创新应用到与生物实验相关的基本生物学概念教学中来，以帮助学生树立正确的生物观念。

例如在进行“使用显微镜观察多种多样的细胞”这一实验时，教师就可以先带领学生利用显微镜来观察多种细胞，之后再借助多媒体教学设备，将各种细胞在显微镜中呈现出的影像照片集中展示出来，鼓励学生结合所学知识及刚刚在实验中观察到的现象，对不同图片中展示的细胞进行准确识别，说出各种细胞的共同点与差异。这样一来，学生能够发现所有细胞都有细胞膜、细胞质、细胞核三大共同结构，而教师只需适时的引出生物统一性观点，就能够对学生的生命观念核心素养发展起到促进作用。

（二）引导学生科学探究

在开展生物实验信息化教学的过程中，教师同样还可以借助各种教育信息技术，对学生探究引导的具体方式加以创新，使其能够更好地参与到以实验为核心的科学探究活动中来。

例如在进行“观察DNA和RNA在细胞中的分布”这一实验的相关教学时，教师就可以改变传统的实验教学导入方式，将情境教学法应用实验教学中上来，先为学生播放与细胞内部结构相关的动画视频（网上搜集整理或自主制作均可），并借此创设出“探索细胞王国”的相关教学情境。待学生沉浸到情境中后，再提出“DNA和RNA分别位于细胞王国的哪个位置？”“细胞中的DNA与RNA的结构有什么不同？”“DNA与RNA的组成成分有哪些不同？”等类似问题，以及有关实验的简单构想与思路，使学生产生进行实验的强烈意愿，并迅速进入到思考探究的状态中来，对实验方案的完善、实验活动的落实完成展开深入探究。而在参与实验活动、展开实践探究的过程中，由于学生必须要保证每一个实验环节的设计科学性与执行规范性，还需要独立或是与同学合作逐步完成实验，因此其理性思维与科学探究核心素养都能够得到很好地锻炼。

（三）重视现实问题分析

在开展中学生物实验信息化教学的过程中，很多学生虽然能够在教师指导下，按步骤顺利完成实验活动，但对于实验原理、实验过程的理解与认识却仍然比较浅显，往往并不理解进行每一步实验操作的原因，一旦将实验带入到类似的现实问题中来，那么学生很容易陷入迷茫的状态，不知该如何解决。针对这一情况，教师还需充分发挥生物实验信息化教学在教学内容拓展方面的优势，借助多媒体课件、微课视频、虚拟仿真软件等教学辅助工具、资源，将实验相关的现实问题呈现出来，之后再鼓励学生结合所学知识来思考现实问题的解决思路。

例如在进行“探究水族箱（或鱼缸）中群落的演替”这一实验的相关教学时，由于课上观察水族箱中变化并不现实，很难展现出“群落演替”的相关实验现象，更无法与现实问题紧密联系起来，因此教师完全可以对实验教学思路加以创新，在网络上搜集实验的相关视频资源，并将其制作成微课或其他形式的多媒体课程资源，将整个实验的过程展现出来，并带领学生观察长期实验的现象（群落变化情况）。如条件允许，还可以提前将水族箱放在班级中，并利用智能手机等设备，与学生共同记录水族箱中每天的变化。等到生物群落演替现象发生后，再将视频资源制作成微课，在课上组织学生观看，把实验现象与联系生物入侵问题联系在一起，鼓励学生思考生物入侵可能造成的危害及解决生物入侵问题的有效策略。这样一来，整个实验过程及实验现象都能够在时长较短的视频中清晰呈现出来，教师只需引导学生结合视频中的实验现象，对生物入侵等现实问题展开思考，就可以帮助学生深刻认识到生物知识、生物实验在现实生活中的重要意义，产生运用所学生物知识来解决现实问题的意愿，而其社会责任素养也会随之得到良好发展。

四、结语

总而言之，随着新课程改革的不断深入，中学生物学科的核心素养已经十分明确，但对于教师来说，要想有效开展中学生物实验信息化教学，并借此来促进学生的学科核心素养发展，仍然需要充分认识到生物实验信息化教学在学生探究兴趣激发、教学效率提升、拓展教学拓展等方面的重要作用，在生物学基本概念解析、学生科学探究引导、现实问题分析等方面采取合适的教学策略。

（责任编辑：汪旦旦）

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