石丹花

摘 要 通過對高中生物教材原有實驗進行拓展，包括實驗材料、儀器、方法等的改進和創(chuàng)新，幫助學生提升思維能力和科學探究能力，增強社會責任感，進而提高生物學核心素養(yǎng)。

關鍵詞 科學探究 實驗拓展 生物學核心素養(yǎng)

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

1 概念界定

1.1 科學探究

近來，教育部提出核心素養(yǎng)的概念，其中生物學核心素養(yǎng)是學生形成核心素養(yǎng)的關鍵之一。生物學核心素養(yǎng)包括生命觀念、理性思維、科學探究和社會責任4個維度?？茖W探究是指能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實世界中的生物學問題，針對特定的生物學現(xiàn)象，進行觀察、提問、實驗設計、方案實施以及結(jié)果交流與討論。在開展不同的工作中，都樂于并善于團隊合作。

1.2 實驗拓展

實驗拓展立足于培養(yǎng)學生的生物學核心素養(yǎng)，以教材原有實驗為基礎，對實驗內(nèi)容、材料或方法進行延伸、改進或創(chuàng)新。教師引導學生的思考，提高理性思維和科學探究能力，進而提高生物學核心素養(yǎng)。

2 研究背景

生物學是一門以實驗為基礎的學科，許多生物學原理的形成離不開實驗為證據(jù)的支撐。同時，實驗的開展對培養(yǎng)學生的動手能力及創(chuàng)新思維都有重要作用。

然而，現(xiàn)在的高中生物實驗教學過程存在種種問題。首先，生物被公認為副科，學校對生物實驗的重視度不夠。多數(shù)學校對生物實驗室經(jīng)濟投入不足，實驗設備陳舊，缺少儀器、材料，以至于部分實驗無法完成。其次，受到應試教育的影響，生物課時較少，多數(shù)實驗通過課堂講授或教師演示，學生只需牢記實驗步驟及結(jié)論即可。另外，許多生物學教師本身動手能力有限，從未接受專門的培訓指導，因此實驗開出率較低。

顯然，剝奪學生的實驗權(quán)利便 阻礙了學生創(chuàng)新能力的提升。學生的動手能力較差，“眼高手低”現(xiàn)象較為普遍。因此，教師應該充分挖掘教材中的實驗，對原有實驗進行改進、創(chuàng)新、拓展，給學生創(chuàng)造動手操作的機會，幫助學生提高科學探究能力，進而提高生物學核心素養(yǎng)。

3 高中生物實驗拓展策略

3.1 改進教材原有實驗

（1） 知識內(nèi)容拓展。

有些生物學概念的表述比較抽象，可用實驗演示，則形象易懂。如減數(shù)分裂過程中同源染色體、聯(lián)會及交叉互換，學生對人體細胞中23對染色體并沒有直觀的認識。教師可以將高倍顯微鏡下男性和女性的染色體組成圖打印出來。學生以小組為單位，將染色體剪下，根據(jù)大小、形狀模擬同源染色體配對，從而對聯(lián)會、四分體、交叉互換有個直觀的認識。

（2） 創(chuàng)新實驗材料。

實驗材料的選取直接影響實驗的開展和效果。教材中建議的材料并不一定是最合適的，教師應該從實驗操作的難易、材料的獲取、實驗效果等角度擇優(yōu)選擇。

如在“綠葉中色素的提取和分離”實驗中，教材建議用新鮮的菠菜綠葉，結(jié)果分離出四條色素帶，其中葉綠素較明顯，但葉黃素含量較少。本實驗教學時已是深秋，學生可以提取并分離不同植物葉片的色素，如黃色的銀杏葉片、紫甘藍葉片、紅色楓葉。每個探究小組選取一種葉片進行實驗，并與其他小組交流實驗結(jié)果。學生在不同材料的實驗中，不僅了解了葉綠素和葉黃素，還認識了花青素。這有助于培養(yǎng)學生的發(fā)散思維及知識遷移能力。

（3） 改進實驗儀器。

受當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展水平的制約，多數(shù)學校對實驗室的資金投入較少，相關實驗儀器設備較為陳舊，因此實驗現(xiàn)象不夠明顯。

如“觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂”實驗中，學生自己制作的裝片在普通光學顯微鏡下很難觀察清楚，很大程度上打擊了學生動手的積極性。有條件的學校可以購置電子數(shù)碼顯微鏡，學生可以直接通過顯示器屏幕觀察，還可以拍照、錄制視頻并拷貝回去。利用數(shù)碼顯微鏡觀察，不僅實驗現(xiàn)象明顯，還可讓學生體會科學技術的進步對實驗探究的積極作用。

（4） 創(chuàng)新實驗方法。

教師要鼓勵學生大膽創(chuàng)新，對教材實驗中繁瑣的方法步驟進行簡化，同樣可以達到實驗的目的。

如“觀察植物細胞質(zhì)壁分離與復原”的實驗，在撕取洋蔥外表皮時，教材建議先用刀片劃“井”，然后用鑷子撕取。這個操作并不順利，鑷子一般較鈍，不易撕取，且洋蔥表皮容易卷曲。因此可以改為逆著洋蔥鱗片葉彎曲的方向輕輕折斷，便會露出外表皮，然后直接用手撕取即可。實際操作表明，這種方法更為快速、簡便。

在“觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂”實驗中，教材中壓片的方法是將根尖弄碎放在載玻片上，蓋上蓋玻片，在蓋玻片上再加一片載玻片，然后用拇指輕輕按壓載玻片。這種方法的弊端是染料容易沾在手上，而且載玻片容易滑動，導致根尖位置變動。改進方法是用長條形吸水濾紙沿著載玻片寬的方向纏繞，固定載玻片和蓋玻片，再輕輕按壓。這樣不僅可以固定蓋玻片的位置，還可以吸收多于的染液。

（5） 創(chuàng)新實驗組織形式。

多數(shù)教師在實驗室教學雖采取小組合作的形式，但仍是教師一人指導整個班級，無疑增加了教師負擔，降低了實驗效率。教師不妨采取對各組組長進行“崗前培訓”，然后實驗操作過程中由組長負責指導每組成員。這在一定程度上可以提高學生的責任感與合作交流能力。

（6） 創(chuàng)新實驗設計。

提升學生的理性思維和科學探究能力是提高生物學核心素養(yǎng)的重要方面。教師對教材實驗重新設計，開展探究性實驗，讓學生嘗試根據(jù)生活中的現(xiàn)象提出問題、作出假設、設計實驗并開展實驗，根據(jù)實驗結(jié)果得出結(jié)論，與他人交流，從而培養(yǎng)學生實事求是、堅持不懈的態(tài)度。

如“探究溫度對酶活性的影響”，教師可以讓學生根據(jù)加酶洗衣粉的包裝說明，自行設計實驗，使學生在實驗設計中體會控制變量原則、對照原則等，讓學生形成科學思維的習慣，認同生物學與社會生活的密切聯(lián)系。

3.2 開展課外探究實驗

受到課堂時間、實驗室設備等條件的制約，有些實驗無法在學校實驗室完成，教師可以組織學生利用周末時間開展課外探究實驗。

例如，“果汁發(fā)酵制作果酒和果醋”此實驗雖在實驗室有簡易制作裝置，但是設備簡陋并不能充分發(fā)揮學生的探究能力。若條件允許，教師可以組織學生參觀當?shù)鼐茝S，讓學生認識果酒生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)設備、制作工藝流程等，讓學生嘗試用所學知識解決生產(chǎn)實踐中的問題，增強社會責任感。又如，帶領學生去農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地，了解農(nóng)作物種植過程中應注意的問題，使學生了解大棚種植的優(yōu)勢等，能運用所學的光合作用和呼吸作用相關知識去解釋農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一些問題，從而密切聯(lián)系生活實際，提高學生的社會責任感。

3.3 創(chuàng)新設計趣味實驗

對于某些抽象、枯燥的內(nèi)容，若是通過趣味實驗呈現(xiàn)出來，可大大提高學生興趣。趣味實驗包括讓學生身體模仿、角色扮演等。如學習氨基酸結(jié)構(gòu)通式時，可用學生的身體模仿——頭部代表R基，兩手代表氨基和羧基，雙腳并攏代表H原子。學生手拉手站成一排表示氨基酸的脫水縮合過程，形象地展示形成的肽鍵數(shù)和脫去的水分子數(shù)以及一條肽鏈中游離的氨基和羧基數(shù)。實踐表明，學生積極參與活動，會大大提高學習的積極性。

對于某些科學史的講授，教師可以采用角色扮演還原科學故事的方式。筆者在“伴性遺傳”一節(jié)中，關于道爾頓發(fā)現(xiàn)色盲癥的故事，讓幾位學生分角色扮演道爾頓、母親、弟弟、周圍人等。實踐證明，學生特別認真對待，熱情表演，將不同人物表現(xiàn)的非常到位。學生在扮演過程中不僅了解了科學史，還體會到科學家在科學探究過程中付出的艱辛與努力，同時達到了情感、態(tài)度與價值觀教育的目標。

3.4 結(jié)合其他學科實驗

學科核心素養(yǎng)是學生提高核心素養(yǎng)的橋梁，不同學科存在一定的聯(lián)系，教師要打破學科界限、融通各學科知識，充分尊重學生個性，發(fā)揮思維力和創(chuàng)造力。如“還原糖的鑒定”實驗中，教材推薦用斐林試劑鑒定。斐林試劑與還原糖作用產(chǎn)生磚紅色沉淀。教師還可以利用化學中的銀鏡反應原理，先制備銀氨溶液，再滴入一滴管的葡萄糖溶液，振蕩后把試管放在熱水中溫熱。不久可以看到，試管被加熱區(qū)內(nèi)壁上附著一層光亮如鏡的金屬銀，原因在于還原糖具有還原性，可以將銀離子還原成金屬銀。

4 結(jié)論

學生核心素養(yǎng)的提升與教師的教學方法密切相關。教師要充分為學生考慮，從學生的長遠利益出發(fā)，靈活運用多種教學方式，改進并創(chuàng)新教材原有實驗，讓學生最大限度參與到實驗活動中來，鼓勵學生質(zhì)疑、交流與創(chuàng)新，提高思維能力與科學探究能力，增強社會責任感，從而更好地適應社會發(fā)展和終身發(fā)展的需要，做一個全面發(fā)展的人。

參考文獻：

[1] 于智勇，林穎韜.基于核心素養(yǎng)下的高中生物實驗拓展式教學模式的實踐研究[J].中學生物學，2016，32（10）：42-44.

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