高中生物实验教学中核心素养的落实

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　　【摘要】生物学是一门以实验为基础的学科，实验教学是高中生物教学的重要组成部分。在高中生物教学中落实核心素养，是高中生物新课程标准的要求。目前高中生物实验教学模式存在一定的问题，针对这些问题和生物学科核心素养的内涵进行教学改革，是提高高中生物实验教学质量和学生核心素养的重要途径。
　　【关键词】高中生物 实验教学 核心素養生物学知识是历代生物学家通过观察现实生活中的生命现象，设计科学实验，探究生命活动规律总结出来的，所有的生物学理论都有一定的实验基础，故实验教学在高中生物教学体系中占有重要地位。2018年1月颁布的《普通高中生物学课程标准（2017年版）》将“核心素养为宗旨”作为高中生物教学的四大基本教学理念之一，要求教师在高中生物教学过程中培养学生的核心素养。生物学科核心素养内涵丰富，包含多种生物学相关理念、思维和能力，故在高中生物实验教学中落实核心素养，有利于提高学生的综合能力，对提高高中生物实验教学质量有重要意义。
　　一、高中生物实验教学现状
　　首先，高中生物是高中课程体系中的副课，所占比例较小，课时严重不足，但高中生物教学内容又较多，为了让学生掌握尽可能多的生物学知识来应对高考，很多中学会通过压缩生物学实验课程的方式来增加理论课的课时，大大减少了学生接触生物学实验的机会，将高中生物这一理科课程转变成了文科课程，导致学生普遍缺乏生物学思维能力，对生物学的理论基础认识不清。
　　其次，受应试教育思想的影响，大部分中学多年来一直采用陈旧的实验教学方式，即教师先讲解实验原理，然后演示完整实验操作过程，最后让学生通过模仿教师的操作完成实验，进而保证实验教学主要目标的达成，但这种实验教学方式限制了学生思维与行为，无法体现生物学实验的探究性，不利于学生创新思维和实践能力的发展。
　　最后，受课时和教育资金的影响，很多复杂、耗材昂贵的探究性实验不得不转变成演示性实验，使学生失去亲自动手操作的机会，且学生都是分组进行实验操作，每个学生只能操作实验的某一步骤，甚至有的学生处于主观或客观原因根本没有参与实验操作，导致学生普遍欠缺实验能力和动手能力。
　　二、生物学科核心素养的内涵
　　生物学科核心素养是基于生物学所表现出来的价值观念、思维方式、科学能力和道德品质等提出的一种学科素养，是学生学习生物学知识所要获得的关键素养，对学生的全面发展有重要意义。高中生物课程标准经过多次改革、优化，现认为生物学科的核心素养主要包括生命观念、理性思维、科学探究和社会责任四方面，其中生命观念是指通过观察现实生活中的生命现象，探寻生命规律，并将其与现实世界联系起来，形成以生命为核心的世界观，学会从生命的角度去看待实际问题;理性思维是指通过分析、判断和归纳等思维活动完成生物学知识的意义建构，并结合自身已经掌握的生物学知识，通过推理和建模等思维活动生成新的生物学知识;科学探究是指利用科学的方法探索未知的生命特征和规律，进而获得对生命现象更深层次的理解;社会责任是指人类作为自然界生物中的一员，其行为会直接或间接影响社会中普遍存在的生命现象。
　　三、基于学生生物学科核心素养发展的高中生物实验教学策略
　　1.构筑生命观念
　　生物学科的生命观念主要包括结构与功能观、进化与适应观、稳态与平衡观、物质与能量观，故在高中生物实验教学中，教师应利用实验的直观性让学生直接观察到生命的结构，并结合其功能帮助学生构筑结构与功能相适应的观念，如在“使用高倍显微镜观察几种细胞”实验的教学中，先让学生利用高倍显微镜观察细胞的结构的多样性，然后结合所观察的细胞功能的讲解，引导学生得出“细胞结构决定其功能”这一结论;利用现代信息技术设计“物种进化”模拟实验，并通过多媒体设备演示物种在进化过程中周围环境对其特征影响，进而引导学生形成“物竞天择，优胜劣汰”的观念;同理也可利用现代信息技术构建“血糖平衡及调节”和“光合作用测试”模拟实验，并通过多媒体体设备演示家兔血糖在胰岛素和肾上腺素等药物的影响下的变化和光合作用中物质与能量的转换，进而引导学生形成“自我调节”和“物质与能量互相转换”的观点。
　　2.提升理性思维能力
　　生物学科的理性思维能力包括批判性思维能力、推理演绎思维能力和模型建模思维能力，故在高中生物实验教学中，教师应引导学生发现实验材料与设计方案的不足之处，培养学生的质疑意识和能力，帮助其学会用批判的眼光看待生物学问题，如在完成“探究酶的专一性”实验后，根据“淀粉遇碘会变蓝”这一特点向学生提出“是否能用碘液替代斐林试剂来验证唾液淀粉酶的专一性”，并引导学生发现这种方法只能验证淀粉的特性，而不能验证淀粉酶分解淀粉的特点，与该实验的目的不一致，故不能作为替代实验方案;引导学生通过观察实验现象提出合理猜想，并通过实验验证猜想的正确性，锻炼学生逻辑推理和实践能力，如在“观察植物细胞的质壁分离与复原”实验结束后提出“用甘油或KNO3溶液替代蔗糖溶液会对实验结果造成什么影响”这一问题，并引导学生根据质壁分离的一般原理做成合理猜想，然后再为学生提供甘油和KNO3溶液，让其自主设计实验来验证自己的猜想是否正确;引导学生学会模型建构的方法，并运用到实际建模中，提高学生的建模能力，如在“制作DNA双螺旋结构模型”实验中，教师仅提供五边形、圆形、不同颜色长方形的硬纸板和细铁丝、订书钉等模型零件，让学生根据教材对DNA分子的结构特点的描述自主组装模型，最终在教师的引导下完成双螺旋结构模型。
　　3.训练科学探究能力
　　生物学实验中的探究性实验有利于培养学生的探究意识，锻炼学生的科学探究能力，故在高中生物实验教学中，教师应尝试将验证性实验改为探究新实验，使学生有更多的机会参与探究过程，如在“DNA的粗提取与鉴定”实验的教学中，实验前先让学生思考“实验用鸡血、兔血，还是羊血”这一问题，并引导学生通过分析禽类和哺乳类动物血红细胞结构的差异性来探究该实验的选材原理;实验中提出“玻璃棒该如何搅拌”这一问题，并引导学生根据DNA的链状结构探究该实验的操作原理。
　　4.培养社会责任意识
　　生物学实验不可避免地会产生一些废气、废液和废料，对环境造成一定污染，故在高中生物实验教学中，教师应积极渗透环保教育，精心挑选实验材料和试剂，精确计算用量，减少实验污染;科学处理实验废物，甚至变废为宝，培养学生的环保意识。如在“使用高倍显微镜观察几种细胞”实验的教学中选择苹果和白萝卜等无污染材料;在“叶绿体中色素的提取与分离”实验的教学中，用无水乙醇代替污染环境的丙酮来溶解色素;在“DNA的粗提取与鉴定”实验的教学中，精确计算实验所需二苯胺的量，避免剩余过多污染环境的二苯胺;在“观察DNA、RNA在细胞中的分布”实验的教学中，收集酸液用于洗涤实验仪器。
　　综上所述，目前高中生物实验教学模式存在课程安排不合理、教学方法陈旧和学生缺乏动手能力等问题，不利于学生生物学科核心素养的发展。在高中生物实验教学中，通过构筑生命观念，提升理性思维能力，训练科学探究能力，培养社会责任意识，能够有效落实生物学科核心素养。
　　参考文献：
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