曹冬梅

摘 要： 在現(xiàn)代素質(zhì)教育中，中學(xué)生的素養(yǎng)培養(yǎng)是教育中非常重要的一環(huán)，其中核心素養(yǎng)在高中生物學(xué)教育中起到非常大的作用，而學(xué)科素養(yǎng)是高中生必備的基礎(chǔ)素養(yǎng)。本文主要闡述了核心素養(yǎng)下如何開(kāi)展生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

關(guān)鍵詞： 核心素養(yǎng);實(shí)驗(yàn)教學(xué);生物

一、 背景資料

“核心素養(yǎng)的提出，是中國(guó)教育、育人理念與國(guó)際接軌的重要表現(xiàn)，標(biāo)志著國(guó)內(nèi)教育方向從對(duì)知識(shí)、技能的關(guān)注轉(zhuǎn)移到對(duì)‘人本的關(guān)注。”清華大學(xué)心理學(xué)系主任彭凱平說(shuō)。新課程下，生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)當(dāng)以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)為基本目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)踐，積極動(dòng)手動(dòng)腦。

生物學(xué)科是一門重實(shí)驗(yàn)的學(xué)科，必修部分的實(shí)驗(yàn)尤其多，甚至每節(jié)課都可以用實(shí)驗(yàn)來(lái)貫穿課堂教學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是教師結(jié)合課堂教學(xué)內(nèi)容的需要進(jìn)行的一種形象生動(dòng)的教學(xué)手段。有一些重要的生物學(xué)核心概念，可通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)形成，如：“有氧呼吸”與“無(wú)氧呼吸”這兩個(gè)核心概念，可在實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生用親身實(shí)踐來(lái)感受它。

二、 高中生物新課程的實(shí)驗(yàn)分類

根據(jù)教育部的劃分標(biāo)準(zhǔn)，高中生物新課程的實(shí)驗(yàn)根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的不同，共分三大類：

（1） 技能性實(shí)驗(yàn)：以實(shí)踐操作訓(xùn)練為主。

（2） 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)：以檢驗(yàn)已知的事實(shí)、概念或原理的真實(shí)性為主的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。

（3） 探究性實(shí)驗(yàn)：以引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)探究獲得新知和接受科學(xué)方法訓(xùn)練為主的探索性實(shí)驗(yàn)。

三、 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的兩個(gè)原則

（一） 對(duì)照性原則

對(duì)照是實(shí)驗(yàn)控制的手段之一，目的還是在于消除無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

1. 空白對(duì)照 指不做任何實(shí)驗(yàn)處理或加入等量蒸餾水及生理鹽水的組。例如，在“DNA的粗提取與鑒定”的實(shí)驗(yàn)中，向甲試管溶液中加試劑，而乙試管溶液不加試劑，一起進(jìn)行沸水浴，比較它們的變化。這樣，甲為實(shí)驗(yàn)組，乙為空白對(duì)照。空白對(duì)照能明白地對(duì)比和襯托出實(shí)驗(yàn)組的變化和結(jié)果，增強(qiáng)了說(shuō)服力。

2. 自身對(duì)照 指實(shí)驗(yàn)中不另設(shè)對(duì)照組。如“植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原”實(shí)驗(yàn)，就是典型的自身對(duì)照。三次借助顯微鏡觀察，第二次觀察到的質(zhì)壁分離的細(xì)胞與第一次正常情況下的細(xì)胞對(duì)照，第三次質(zhì)壁分離復(fù)原的細(xì)胞可以與第二次質(zhì)壁分離的細(xì)胞作對(duì)照。這種自身前后對(duì)照，方法簡(jiǎn)便，對(duì)照組為前一次的操作，實(shí)驗(yàn)組為后一次的操作。

3. 條件對(duì)照 指雖給對(duì)象施以某種實(shí)驗(yàn)處理，區(qū)別于蒸餾水的空白對(duì)照，但這種處理是作為對(duì)照意義的。例如，“肺炎雙球菌的體外轉(zhuǎn)化”這一實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案是：

甲組（實(shí)驗(yàn)組）：S型活菌+DNA;

乙組（條件對(duì)照組）：S型活菌+DNA+DNA酶;

顯然乙組為條件對(duì)照。通過(guò)比較、對(duì)照、更能從反面說(shuō)明實(shí)驗(yàn)結(jié)論——DNA是遺傳物質(zhì)。

4. 相互對(duì)照 無(wú)需設(shè)置空白對(duì)照，而是幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組之間對(duì)照，在等組實(shí)驗(yàn)法中，大都是運(yùn)用對(duì)照，如“達(dá)爾文的植物向光性實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)中，幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組所采用的都是相互對(duì)照，較好地排除了無(wú)關(guān)變量的影響，使結(jié)果更加精準(zhǔn)。

（二） 單一變量的原則

實(shí)驗(yàn)中的變量可分為自變量、因變量、無(wú)關(guān)變量等，要想實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，讓人信服，需嚴(yán)格控制好無(wú)關(guān)變量相同且適宜，即確保實(shí)驗(yàn)中只有一個(gè)自變量的原則。

四、 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中創(chuàng)新設(shè)計(jì)

（一） 材料的創(chuàng)新

要求學(xué)生探尋實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，首先對(duì)實(shí)驗(yàn)材料不拘泥于教材。如：“葉綠體中色素的提取和分離”教材以新鮮的菠菜葉為實(shí)驗(yàn)材料，菠菜受季節(jié)性和生長(zhǎng)周期的限制，而反季節(jié)的蔬菜大多來(lái)自大棚種植，本身葉片多呈黃綠色，效果不佳。教師可以根據(jù)季節(jié)和地域之間的差異調(diào)整材料的準(zhǔn)備，也可讓學(xué)生自行準(zhǔn)備，有的學(xué)生會(huì)準(zhǔn)備教材中沒(méi)有的實(shí)驗(yàn)材料，如：韭菜、天竺葵、法國(guó)冬青、大葉黃楊和木耳菜等。這樣學(xué)生就進(jìn)入了主動(dòng)思維而非被動(dòng)接受的狀態(tài)。如果一開(kāi)始就限定實(shí)驗(yàn)材料，學(xué)生只會(huì)機(jī)械地按部就班，至于有沒(méi)有更好的實(shí)驗(yàn)材料，學(xué)生就不太可能去思考。

（二） 變定性實(shí)驗(yàn)為定量實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)越來(lái)越注重將實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行量化，使學(xué)生在量化中了解事物的本質(zhì)。在“呼吸作用”一節(jié)的實(shí)驗(yàn)中，以往實(shí)驗(yàn)者均根據(jù)澄清石灰水變渾濁的程度來(lái)判定呼吸類型，但這種方法因材料本身量少產(chǎn)CO 2差異不明顯，導(dǎo)致現(xiàn)象不明顯。經(jīng)過(guò)改良后，更多實(shí)驗(yàn)者將操作裝置連接上CO 2傳感器，將定性實(shí)驗(yàn)變?yōu)槎繉?shí)驗(yàn)，直觀準(zhǔn)確。

（三） 方法的改進(jìn)與創(chuàng)新

教材中很多實(shí)驗(yàn)方法固然可行，但經(jīng)過(guò)反復(fù)思考，能否找到更加優(yōu)化的方法？如：“色素提取與分離”這一實(shí)驗(yàn)中層析液的成分為有機(jī)溶劑，易揮發(fā)且有毒，若將層析液裝入試管里，就要考慮濾紙條的長(zhǎng)度要適當(dāng)加長(zhǎng)，帶來(lái)的弊端是濾紙條難固定，易脫落，使得濾液細(xì)線淹沒(méi)在層析液面以下，色素溶解在層析液中，分離不到4種色素。改進(jìn)：將層析液放入大燒杯，用培養(yǎng)皿蓋蓋住，以減少層析液的揮發(fā)。將濾紙條跟大燒杯的高度進(jìn)行對(duì)比，皿蓋上固定一根線，這樣濾紙條可以固定在皿蓋上，不易脫落。優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，大燒杯可以放在講臺(tái)多個(gè)同學(xué)可以共用一個(gè)燒杯，要求幾組同學(xué)同時(shí)把濾紙條放入大燒杯中，減少層析液的揮發(fā)，減少有害氣體的吸入，有利于青少年的身心健康。

五、 生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的反思與評(píng)價(jià)

教師常常只重視實(shí)驗(yàn)的成敗與否而不重視個(gè)人失敗原因的分析，更不重視對(duì)某些異常情況的探究，使學(xué)生往往關(guān)注實(shí)驗(yàn)的結(jié)果而忽略對(duì)細(xì)節(jié)的評(píng)價(jià)。如果在“色素的提取與分離”這一實(shí)驗(yàn)中，部分學(xué)生分離出的色素帶不完整，部分學(xué)生分離出的4條色素帶都很淺，個(gè)別學(xué)生沒(méi)有分離出色素帶。對(duì)此，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生分析原因。

核心素養(yǎng)的提出到具體落實(shí)，且如何更好地開(kāi)展生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，需分階段、分步驟、分地域地層層推進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

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