生物学核心素养在高中生物实验教学中的渗透策略

杨政宏

摘 要：新一轮新课程的实施，让学生的核心素养培养得到了教育工作者越来越多的重视。在高中生物教学中，将生物学的核心能力引入实验教学中，能够让学生对生物学的知识、技能有更深的了解，从而保证教学的质量。本文从生物学核心素养的基本内涵入手，论述了生物学核心素养在高中生物实验教学中的运用。

关键词：生物学；核心素养；高中生物实验

作为高中生物教育的一种基础形式，实验教学所发挥的作用不容忽视。实验和探究能力是我国高校招生考试的主要目的和必要条件。一线教师们也会尽量为学生提供实验的环境，但是效果并不理想。其主要原因是：学生很少做实验设计，大都是根据课本、教师的教学过程来做实验，很少去分析实验现象，尤其是对实验与预期结果不符的原因，很难从实验数据中得到合理的结论。通过对生物学概念的深刻理解，加深对生物学的认识，进而掌握概念的转移与运用；在学习科研的同时，也掌握了相关的技巧。本研究以“温度对酵素活性之影响”为个案，引导学生设计、论证、反思，最后撰写“PPT实验报告”，以帮助学生更好地建构“核心观念”，并借此提升学生的生物学核心素养。

一、高中生物学科核心素养的内涵

《普通高中生物学课程标准》（2017年版，以下简称《课程标准》）认为，生物学科的核心素养是学生在生物学教学中逐步形成的，能够在现实生活中解决实际问题所必须具备的素质和能力[1]。高中生物学科的核心素养包括：生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。在当前的教育教学中，学生的“核心素养”体现了“以人为本”的教育理念。培养高中生的学科核心素质，是实现学生终身可持续发展的关键保证，是实现学生适应未来社会需要、成为优秀社会公民的重要保证。

生命是生物认知的出发点，而对生命的了解也是其始终如一的追求。深入、广泛地了解生活的实质，构成了人生的理念，是形成核心素养的必由之路，也是学生认识现象与问题的重要依据。运用生命观念的能力，不仅包括在特定的思想活动中，还包括在特定的情境下理解、运用和迁移生活观念。生命概念是高中生物学科核心素养的首要要素，它最能反映生物学本质的特性，与其他科学不同。高中生物教科书中最重要的是结构功能观、物质能量观、稳态平衡观、基因演化观，中学生物学的各个单元都注重了生命观的体现，例如必修二的相关教材，对基因进化观进行了全面阐述，结构功能观在必修课中占据了很大的比重，并渗透到了教材的其他部分[2]。

思维是在学习活动中形成的，如果没有思考，学习就没有意义。科学思维是指学生在环境中运用恰当的方式来理解、解决问题的思维方式和能力。科学的思想与人类的日常生活紧密联系在一起，因此，要适应时代的需要，就必须发展科学的思想。科学思维是发展和提升高中生物学学科核心素养的重要思想反映，是对学生进行生物学学科核心素养教育的根本追求。科学思考不但有助于学生的学习成绩，而且有助于学生掌握学科的结构，培养科学的世界观。因此，在教学中要注意培养学生的科学思维。

人类有着天生的求知欲，但是在长期的教育环境下，他们对未知的东西失去了好奇心，他们的科学探索能力也就没有了。科学探究是一种科学活动，它是采用科学方法实现的探究教学和探究能力。在教育方面，科学探究是指在科学理论的引导下，学生能够发现问题，提出假设，进行实验，进行分析和交流。科学探究能力要得到发展，必须要具备多方面的能力。科学探索是培养高中生物学科核心素养的有效手段。科学探究的方式多种多样，有实验探究、课题探究等多种形式，也有多种探究活动，使学生拓展自主学习的能力和活動的广阔空间[3]。

在高中生物学科中，社会责任是最基本的要求。在高中生物学教学中，学生逐渐形成了科学的认识和世界观，能够对社会问题有自己的见解，能够将生物学知识应用于社会实践。随着越来越多的科学知识涌入人们的生活，科技对人们的生活既有好处，也有坏处，比如克隆、转基因食品等。《课程标准》强调加强教育思想性、正确融合社会主义核心价值观，是一种积极的社会行为[4]。

生命理念的形成，必须以科学的思考作为手段，以科学的探索作为活动的载体，这是构建社会责任的基本支撑；而科学思考可以通过概念的使用和形成，以及通过科学的探索来获得提升，这对于培养学生的社会责任感是必不可少的。科学探究与学生的社会责任紧密相关；而作为核心素养最显著的外部表征，社会责任是三者有机结合的产物，其产生与其自身发展密切相关[5]。总之，四方面的核心素养是相互联系、相互发展的，是指导学生全面发展的一个整体。

二、生物实验教学现状分析

当前，高中生物教学还受到了传统应试理念的影响。在实验教学中，教师不能有效将学生的主体学习地位凸显出来，不能有效利用生物实验资源，让学生在实验中动手操作，并对其进行仔细观察，让学生感受到知识的形成过程。相反，他们采用了演示实验的方法，或是利用多媒体对实验过程进行观察，让学生在观察的基础上得到自己想要的结果。这种方法，因为缺少了学生的主体参与，所以学生很难产生切身的感受。因为演示实验和多媒体实验存在着一定的缺陷，所以学生很难真实观察实验，只能是机械地根据教材中所学到的理论知识，对实验进行推理与猜测，无法有效提升学生的自主动手能力、观察能力、科学实验能力。

有的教师为了节省时间，还会采用“讲实验”的方法，要求学生死记硬背，这样做只会让他们的生物学知识更多停留在理论性的水平，更多的还是“纸上谈兵”，不利于调动学生的学习积极性，提高生物学实验的效果。高中生的思维是非常活跃的，然而大多数学生的自我控制能力都很差，他们很难将自己的注意力集中在自己不喜欢的学科上。比如说，有些学生沉迷于手机，而对方寸之外的大千世界无动于衷，他们很难将自己的注意力集中在周围的生物现象和自然界中的生物问题上。

三、将生物学核心素养融入高中生物实验教学的策略

（一）将生命观念渗透于高中生物实验教学中

将生物学的核心素养与生命观念结合到高中生物实验教学中，就必须把生命观念融入实验教学中，让学生学会观察、分析，使学生能够更好地了解生活现象，使他们能够更好地了解生物的知识。在教学中，教师要把生活理念融入教学中，要做到“融会贯通”，对学生产生一种潜移默化的影响。比如：在“观察洋葱表皮细胞质壁离析与恢复”的实验中，教师讲解了相关的原理，让学生自己进行实验，在做实验的时候，通过观察材料壁的分离，去想为什么会发生这样的事情。

（二）提高教师对生物实验教学的重视

目前，由于传统的教学方式，许多教师对实验教学的关注还停留在理论课上，而忽视了对实验教学的关注。在这样的背景下，将生物核心素养融入生物实验教学中，是一件很困难的事情。因此，在生物实验教学中，应加强对生物实验的关注，转变传统的教学理念，使其与生物实验教学有机结合，确保生物实验教学的质量，提高学生的生物学核心素养。

比如，要在生物实验室的建设上增加经费，为学生创造良好的实验条件，合理安排实验课程，确保实验时间充足，把实验教学融入教学评估中，使教师更加重视实验。在进行实验教学的同时，还必须做好准备，了解如何把生物学的核心素养与实验教学相结合，在实验中要注意哪些问题，同时要尊重学生的主体性，让学生有更多的实际操作，这样才能提高学生的生物素养。

（三）引入多样化教学模式培养生物核心素养

生物核心素养的培养与实验教学的质量有着密切的关系，在传统的实验教学中，教师大多采取讲解、示范、模仿、实验报告等方式，课堂上的气氛很沉闷，学生的学习热情不高，自然也就无法提高生物学的核心素养。因此，要在高中生物实验教学中培养学生的学科核心素养，就必须转变传统的教学方式，采取多种教学方式，调动学生的主观能动性，提高学生的实验能力，提高他们的综合素质。

比如：在“模拟尿糖测试”的相关实验中，教师在讲解了有关实验注意事项和仪器使用方法后，就可以提出一个具体的实验目标，由学生自己制订实验计划，由教师在一旁指导，如果有同学对实验数据不够重视，或者操作不当，则要及时纠正，以增强学生的科学实验意识。同时，在学习的过程中，要把所学知识与问题相结合，提高自己的逻辑思维能力和社会责任感。

（四）精心设计实验内容和时间，提高实验效率

在“酶活力受到气温的制约”的实验中，酶和淀粉的保温时间要5分钟，搅拌完后要保温5分钟，因为要等很久，所以学生经常闲着，导致实验的效果不佳。因此，作者对实验的内容和时机进行了仔细规划，并在操作等候阶段进行了理论讲授，并指导同学们对温度过高、过低时酶的结构差异以及各种酶的最佳温度差异进行了剖析。

在实验操作时，作者让各实验团队进行记录，对实验资料进行拍照、录像或记录（通过Excel表格记录多个资料，并将其转换为直方图或图表），做到对实验的客观记录，从而使学生不至于抄教材中的“标准答案”，养成实事求是、科学的态度[6]。

（五）问题引领，设计完善实验

在“温度对酶活力的作用”的教学中，作者首先提出了一个问题：什么因素会对具有化学性质的蛋白酵素的活力产生什么样的作用？通过对“蛋白质”部分的研究，可以很轻易地发现：在一定程度上，气温对酵素的活力有很大的作用。接着又问道：“你怎样用下面的原料来做这个实验呢？”原料为：以2%质量分数的新型淀粉（适宜60—85℃）、唾液淀粉（自备）、3%质量分数的淀粉水（调配后，将淀粉充分溶出，待用；另外，不加热处理）、斐林试剂、碘液、水浴锅、试管、温度计、多孔反应盘。作者以提问的方式引导学生进行思考和设计，例如：应该选用哪些淀粉酶？两种淀粉酶在室温下有没有反应？怎样设定取决于选择的淀粉酶的温度？实验的效果怎样检验？

在问题引导下，学生经过“头脑风暴”，可以清楚地知道，在常温下，淀粉酶是有活力的，如果淀粉溶液和淀粉酶一起搅拌、加热，就会使其中的一些淀粉分解，所以在搅拌前要分别保持一定的温度。用费林法测定实验的结果，需要调整实验的温度，所以必须使用碘溶液进行实验。采用新型工业淀粉酶时，其反应的温度分别为0、20、40、60、80、100摄氏度。这样的温差可以帮助学生了解温度对酵素活力的作用[7]。

（六）理论与实践相结合，培育社会责任感

学生专业能力的培育不应脱离实际生活，而应强化与实际生活的联系，并就诸如转基因技术的优劣等问题进行分组研讨。此外，教师也可以根据本地或个体的实际问题，通过问题的剖析，让他们把所学的东西应用到实践中去，并在讨论、调研的过程中，培养学生的道德操守，培养他们的社会责任感。

比如：在进行肺炎双球病毒的转化试验中，要求学生了解病毒的结构和特性。教师可以事先安排相关的研究项目，并将其与当前的社会热点联系起来，让学生自行阅读相关的文献，让他们能够掌握病毒的性质、结构、传播方式、应对策略等，让学生在学习的时候，也能更好地保护自己的安全，并向周围的人进行宣传，以此培养自己的社会责任感。

（七）开放实验教学，提升探究能力

在教学中，教师可以在教学中设置研究型实验，并为学生准备大量的实验材料，使他们能够自由地进行探索，自由地整合和使用各种材料，努力改善实验操作流程、实验材料和仪器，培养他们的科学探索技能。

比如：在中糖类脂质等物质的检测教学中，测试的原料是苹果，因为切下来的苹果会发黄，而且果汁少，材料也贵，所以教师可以提供一些替代水果和胡萝卜，让他们考虑用什么材料来测试。比如，在酵母菌的固定实验中，课本上说的是将海藻酸钠放入乙醇中，但很可能会糊，教師在对问题进行了解析后，根据现有的知识，会建议使用热水。这样，就可以在改善实验作业的基础上，提高学生的探索精神。

结束语

总之，在高中实验教学中，把生物学的基本素养与实验教学有机地融合在一起，可以达到很好的教学目的。在以核心素养为指导的前提下，要抓住核心素养的实质含义和内在关系，注重对学生的学科核心素养的培育，从而实现学生的全面发展。教师可以从构建真实情境、提供社会性议题或活动、强化实验的开放性和探究性等方面运用多种策略使学生掌握学科的基本知识，进行科学实验和生命活动。

参考文献

[1]马永.渗透高中生物核心素养的教学策略及案例分析[C]//中国管理科学研究院教育科学研究所.教师教育能力建设研究科研成果汇编（第十一卷），2018：16-17.

[2]韩阳.生物学核心素养在高中生物实验教学中的渗透[J].理科爱好者（教育教学），2020（1）：159，161.

[3]张军林.基于核心素养的高中生物学实验改进和创新[J].中学生物教学，2018（5）：48-50.

[4]印晓娟.高中生物实验教学中核心素养的培养策略[J].当代家庭教育，2020（36）：124-125.

[5]张凌霞.基于生物学核心素养的高中生物实验教学[J].中学教学参考，2019（20）：92-93.

[6]姜焕焕.例谈培养高中生生物学核心素养的教学实践[J].黑河教育，2019（3）：37-38.

[7]王长青.浅谈如何在教学中培养高中生的生物学核心素养[J].中学课程辅导（教师通讯），2019（21）：174.