轉變實驗教學方式 提升生物核心素養

（吳江高級中學 江蘇蘇州 215200）

生物學學科核心素養作為《普通高中生物學課程標準（2017年版）》（以下簡稱《課程標準》）的課程宗旨，由生命觀念、科學探究、科學思維和社會責任4個方面構成。按照《課程標準》的要求，學生應具有在真實情境中提出問題、作出假設、制定實施計劃、分析并解決實際問題的能力。這種理論到實踐的轉化并不是通過學習教材知識或者做練習題就可以達到的，最好的轉化方式要在實驗教學中體現。不少教師在實驗教學時采用“照方抓藥”或者“不抓藥”的方式，很難培養學生的生物學學科核心素養?？梢?，轉變生物實驗教學方式勢在必行。

1 變投飼喂食為饑餓散養——超越窠臼，自主選材，形成生命至上的觀念

生命觀念作為生物學學科特有的要素，也是本學科核心素養的標志和關鍵。自主性選擇實驗材料可以更好地促進學生認識生命世界，解釋生命現象。同時，教師將驗證性實驗改進為探究性實驗，調動了學生實驗操作的積極性和主動性。

在“植物細胞的吸水和失水”實驗中，教材中以紫色洋蔥的鱗片葉為實驗材料，學生借助這一材料很難認識生物的多樣性，不易理解結構與功能相適應的觀念，難以形成系統的生命觀念。為了使學生逐步形成這一觀念，教師可以在課前組織學生根據實驗需要自主選擇實驗材料，為學生嘗試探究提供可能。學生通過對洋蔥鱗片外表皮、洋蔥鱗片內表皮、蜈蚣草等多種實驗材料的仔細觀察，將理論知識融入到實踐過程中，進而理解發生質壁分離現象所需條件。這種實驗教學方式還可以應用于植物組織中物質的鑒定等其他驗證性實驗，以及生長素類似物促進插條生根的最適濃度等探究性實驗。

自主選擇實驗材料實驗中，可能有些實驗材料不能使實驗達到預期效果甚至失敗。其實，這更加符合科學探究的發展歷程，可以讓學生體驗科學家的探究歷程，感受科學家探究過程中的曲折和艱辛。有些實驗材料使實驗達到預期效果甚至比教材中的實驗材料效果更好，可以增強學生的成就感。多種實驗材料的選擇便于學生用生命觀念理解結構與功能相適應的觀念，提高學生的科學探究欲望。

2 變單兵作戰為聯盟激勵——超越模仿，合作設計，深化科學探究活動

在科技信息化和社會化日益增強的當今和未來需要學生學會獲取和處理信息的能力，尤其具備合作探究和創新意識等品質。教師在實驗教學過程中要倡導“手腦聯盟”，增強學生的科學探究意識。

在“性狀分離比的模擬”實驗中，教材中模擬了孟德爾的基因分離定律，但是對基因自由組合定律的理解是遺傳學的重難點。為了更好地突破這一難點，教師在“性狀分離比模擬實驗”基礎上引導學生設計孟德爾的自由組合定律模擬實驗。學生通過小組合作探究、討論設計方案，教師指導修正，設計出如下方案。

材料用具：甲、乙兩個小桶分別代表雌、雄生殖器官（卵巢、睪丸）；中間用擋板隔開，隔板兩側分別放有等量標記為A/a，B/b的相同小球；記錄用的紙和筆。

具體操作過程：首先在甲、乙兩個小桶的兩側分別放有A、a、B、b各10個球；之后，將2個小桶的球搖勻，從甲桶兩側隨機抓取一個球，組合在一起記下兩個球的字母組合，乙桶進行同樣的操作，將二者的結果組合在一起并記錄；然后，將抓取的小球均放回原來的桶內，搖勻，按照上面的步驟重復50～100次；最后，對統計的實驗結果進行設計表格（表1）分析。各小組對數據進行匯總，確保了實驗過程樣本數目足夠大。

表1 實驗結果統計表

此實驗經過改進后，生動地模擬了有性生殖過程中配子的產生以及受精過程，可以培養學生團隊合作意識以及創新精神，同時增強學生科學探究的欲望和能力。

3 變印證認知為分析對比——超越因循，批判質疑，發展科學思維能力

偉大教育家亞里士多德認為“思維從疑問和驚奇開始”，可見批判質疑是形成科學思維必不可少的動力，也是發展科學思維的精髓。發展學生的思維是教育的核心，科學性思維尤為重要。而批判性思維又是形成科學思維的重要前提，也是科學進步的原動力。

在“綠葉中色素的提取和分離”實驗中，教材以菠菜作為實驗材料，同時對綠葉中葉色素的含量描述：葉綠素占3/4、類胡蘿卜素占1/4。教師提出問題：是不是所有植物的綠葉中色素都會得到這樣的結果呢？為了得到科學的實驗結論，需要通過實驗進一步探究。教師組織學生嘗試對多種實驗材料進行綠葉中色素的提取和分離，不同小組采用不同的植物綠葉，同一小組完成對同一植物不同葉片的分析。通過組內和組間的實驗展示，學生對不同植物和同一植物不同葉片進行比較，對實驗結果進行客觀分析，從而得出葉綠體中的色素在不同植物和同一植物不同發育時期中含量不同的結果。以上為定性分析，如果實驗條件允許，學生可以進行定量分析，實驗效果會更好。

轉變后的實驗教學方式培養了學生基于生物學事實和證據，多角度地分析問題的能力，發展了學生的批判性和創新性思維，使學生形成了嚴謹的理性思維和終身學習的作風，為學生科學思維的形成奠定了基礎。

4 變僵化課堂為情境互動——超越認知，聯系生活，增強社會責任意識

生物學學科核心素養在社會責任方面強調“參與——擔當——解決”的實踐維度。教師在實驗教學過程中將生物學與學生的日常生活、醫療保健等聯系起來，指導學生用生物學知識，在科學實踐中解決生活中的實際問題，從而加深學生對科學、技術、社會和環境相互關系的認識，也是實現生物學核心素養的重要途徑。

在“檢測生物組織中的糖類”實驗中，學生按照教材中的鑒定試劑和具體操作流程很容易檢測出生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質。但是該原理具體在生活中如何應用，學生并不明確。某商家根據“高纖、低脂、無糖”的健康飲食趨勢，推出了一種無糖八寶粥，在高糖患者和減肥人士中頗受歡迎。教師聯系這一實例，提出問題，引發學生思考：無糖八寶粥真的不含有糖嗎？學生用斐林試劑鑒定后發現無糖八寶粥無磚紅色沉淀；向無糖八寶粥中滴加碘液變為藍色，則說明其含有淀粉糖類?？梢?，無糖八寶粥的宣傳是虛假廣告，由于無糖八寶粥中含有大量的淀粉，而淀粉在人體中被消化為葡萄糖，高糖患者和減肥人士同樣不能多食。教師利用實際生活問題作為情境導入，不僅可以提高學生的學習興趣，而且對生活具有指導意義，達到知識與能力并重的目的。

轉變后的實驗有效支撐了十九大提出的“生態中國、健康中國”的綠色理念，有助于引領學生做健康中國、生態中國的促進者和實踐者，真正發揮生物科學育人的價值，落實立德樹人的根本任務，進而提升學生的社會責任感。

教師可以根據教材、學校、學生和自身特點靈活轉變實驗教學方式，便于學生形成生命觀念、發展科學思維、深化科學探究、提升社會責任，進而提升學生的生物學學科核心素養和自身素質，從而使學生更好地適應未來社會的發展。