焦興佳 趙婷婷

【摘要】教師在生物實驗教學中有意識地滲透生物學核心素養(yǎng)教育，有利于提高學生的生物學核心素養(yǎng)。學生參與生物實驗，經(jīng)歷探究歷程，能夠掌握生物學知識，形成勇于探究的精神和終身學習的能力，形成正確的生命觀念。用科學的思維進行科學探究可提升學生的綜合素質(zhì)，適應社會發(fā)展，為終身學習奠定基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】生物實驗；生物學核心素養(yǎng)；生命現(xiàn)象；科學思維；科學探究能力；社會責任感

【基金項目】天津市2017年度哲學社會科學規(guī)劃課題“基于學科核心素養(yǎng)的生物教師教育行動研究”，課題批準號：TJJXQN17-006。

2014年，教育部發(fā)布了《關(guān)于全面深化課程改革，落實立德樹人根本任務的意見》，首次提出了“核心素養(yǎng)”這一教育頂層設(shè)計，“核心素養(yǎng)”也成了課程改革的標準和依據(jù)。核心素養(yǎng)指的是受教育者應該具備的，在一定的教育過程中逐步形成的，適應終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的必備品格和關(guān)鍵能力，它包括責任擔當、實踐創(chuàng)新、人文底蘊、科學精神、學會學習和健康生活六個方面。學生的核心素養(yǎng)可以在具體的教學過程中發(fā)展和形成，各門學科可以根據(jù)學科特點和核心素養(yǎng)的要求，形成本學科的核心素養(yǎng)。生物學核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任四個方面。生物是一門以實驗為基礎(chǔ)的學科，生物實驗在教學中有非常重要的作用，學生在參與實驗操作的過程中，主動提出問題，做出假設(shè)，設(shè)計實驗，實施方案，得出結(jié)論和規(guī)律，并對結(jié)論進行討論，在這個過程中學生能夠掌握生物學知識，形成勇于探究的精神和終身學習的能力，形成正確的生命觀念，用科學的思維進行科學探究，增強自身社會責任感。因此，生物實驗對學生生物學核心素養(yǎng)的培養(yǎng)具有非常重要的作用。

一、生物實驗有利于學生生命觀念的形成

“生命觀念”指的是對觀察到的生命現(xiàn)象及相互關(guān)系或特性進行解釋后的抽象，是人們經(jīng)過實證后的觀點，是能夠理解或解釋生物學相關(guān)事件和現(xiàn)象的意識、觀念和思想方法。學生應該在較好地理解生物學概念的基礎(chǔ)上形成生命觀念，如結(jié)構(gòu)與功能觀、進化與適應觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀、物質(zhì)與能量觀，指導探究生命活動規(guī)律，解決生活中的實際問題。在實驗操作過程中，學生能夠自己動手實踐，實踐操作能力得到鍛煉的同時也加深了對生物學概念的理解，從而可以更好地形成生命觀念。例如在“探究植物細胞的吸水和失水”實驗中，以紫色的洋蔥鱗片葉作為實驗材料，觀察植物細胞的質(zhì)壁分離與復原現(xiàn)象，將細胞膜和原生質(zhì)層的結(jié)構(gòu)與功能統(tǒng)一起來。教師可以向?qū)W生滲透結(jié)構(gòu)與功能相適應的觀點，讓學生逐漸形成結(jié)構(gòu)與功能觀。在探究實驗“自然選擇對種群基因頻率變化的影響”中，學生通過做出假設(shè)，實施探究方案，分析結(jié)果，得出結(jié)論，明白自然選擇在生物進化過程中的作用。結(jié)合學習的關(guān)于生物進化的知識，最后形成進化與適應觀。通過實驗“生物體維持pH穩(wěn)定的機制和內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)”的學習，學生可以直觀感受到有機體穩(wěn)態(tài)維持的機制，形成穩(wěn)態(tài)與平衡觀。在學習細胞的呼吸作用和光合作用時，通過實驗“探究酵母菌細胞呼吸的方式”和“綠葉中色素的提取和分離”，學生可以深入了解呼吸作用和光合作用中物質(zhì)的消耗與產(chǎn)生以及能量的轉(zhuǎn)化，形成物質(zhì)與能量觀。教師在日常教學中應該有意識地向?qū)W生滲透，幫助學生形成生命觀念，有助于學生更好地認識生命世界，解釋生命現(xiàn)象，站在生物學學科思想的高度來理解世界，從而為全面系統(tǒng)地看待生命世界打下堅實的基礎(chǔ)，同時領(lǐng)悟生命的復雜與自然界的神奇。

二、生物實驗有利于學生科學思維的提升

科學思維指的是以客觀事實為依據(jù)，用嚴謹求真的態(tài)度和科學的方法解決問題、認識事物的能力和思維習慣。教師應該在實驗教學中培養(yǎng)學生的科學思維，使學生能夠以生物學事實和證據(jù)為基礎(chǔ)，通過歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等方法，探究、解釋生命現(xiàn)象及規(guī)律?？茖W史上有大量的實驗，科學家們的研究思路中處處體現(xiàn)出理性思維。學生通過科學史的學習，可以更好地了解知識的發(fā)展過程，感受科學家們的探究精神和科學態(tài)度，有利于學生的學習。例如，光合作用的發(fā)現(xiàn)歷程中，薩克斯的實驗成功地證明了光合作用的產(chǎn)物除氧氣外還有淀粉。這個實驗的操作過程非常嚴謹和科學。首先，薩克斯把綠葉放在暗處幾個小時，消耗掉葉片中的營養(yǎng)物質(zhì)，這一操作是關(guān)鍵步驟，教師可以先不告訴學生該操作的原因，引導學生思考。其次，他讓葉片一半曝光，另一半遮光，一段時間后，用碘蒸汽處理葉片。葉片一半曝光一半遮光，處理之后的現(xiàn)象形成對照，而且在一片葉子上，效果明顯，最終根據(jù)實驗結(jié)果得出結(jié)論。教師除講解或者演示實驗外，也可以讓學生親自做這個實驗，讓學生在操作過程中體驗嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度，鍛煉學生的理性思維。在其他科學史相關(guān)實驗中，教師也可以引導學生積極思考，幫助學生在思考中提升理性思維。人教版高中生物必修2《遺傳與進化》中有很多素材可以培養(yǎng)學生的理性思維，如“DNA分子結(jié)構(gòu)”這節(jié)課中的模型構(gòu)建“制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”，通過制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，加深對DNA分子結(jié)構(gòu)特點的認識和理解。首先，DNA分子是由兩條鏈構(gòu)成的，這兩條鏈按反向平行的方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)，DNA分子中的磷酸和脫氧核糖交替連接，排列在外側(cè)，形成基本骨架；堿基排列在內(nèi)側(cè)，兩條鏈上的堿基以氫鍵連接，遵循堿基互補配對原則，即A（腺嘌呤）與T（胸腺嘧啶）配對，G（鳥嘌呤）與C（胞嘧啶）配對。脫氧核糖是五碳糖，磷酸連接在它的5號碳原子上，堿基連接在1號碳原子上，三者共同構(gòu)成脫氧核糖核苷酸。每個脫氧核糖核苷酸之間通過磷酸二酯鍵連接，3'，5'—磷酸二酯鍵是脫氧核糖上的3'位羥基與相鄰5'核苷酸的磷酸殘基之間，以及核苷酸糖基上的5'位羥基與相鄰3'核苷酸的磷酸殘基之間形成的兩個酯鍵。按照這樣的方式核苷酸形成核苷酸鏈。而堿基互補配對原則，使得DNA兩條鏈之間的距離保持不變。學生根據(jù)已有的生物學基礎(chǔ)知識，運用模型與建模方法，論證生物學規(guī)律，鍛煉科學思維。

三、生物實驗有利于學生科學探究能力的養(yǎng)成

科學探究指的是能發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實生活中的生物學問題，對一些生物學現(xiàn)象仔細觀察，提出問題，做出假設(shè)，設(shè)計實驗，實施方案，最終得出結(jié)論，并對結(jié)論進行討論。在探究過程中，要善于團結(jié)合作，勇于創(chuàng)新。生物實驗是學生進行科學探究的主要陣地，學生在實驗過程中，鍛煉了動手操作能力、創(chuàng)新精神和實踐能力，培養(yǎng)了發(fā)現(xiàn)問題、善于進行科學探究的習慣。教師在實驗教學中，要引導學生進行真正的探究，而不是將實驗原理與步驟均提前告知學生。很多實驗在精心設(shè)計后均可以轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄啃詫嶒?。例如，學生學習過“葉綠素的提取與分離”，掌握了葉綠素提取與分離的原理和操作方法，所以在學習選修1“植物芳香油的提取”時，就可以根據(jù)之前學習過的葉綠素的提取方法和芳香油的特點來自己設(shè)計芳香油的提取方法，并根據(jù)設(shè)計的方案進行實驗，對比最終提取出的芳香油，找到最好的提取芳香油的方法。因為植物芳香油有較強的揮發(fā)性，且易溶于有機溶劑，因此可以根據(jù)具體的原料，采用蒸餾、萃取或者壓榨的方法。對于揮發(fā)性較強，難溶于水且不容易焦糊的原料，可以采用蒸餾法，比如玫瑰精油的提??；蒸餾時會發(fā)生焦糊或者水解的原料，可以用壓榨法，比如橘皮精油的提取；對于易溶于有機溶劑的原料，可以用萃取法，比如胡蘿卜素的提取。教師應該讓學生自己查閱資料，設(shè)計實驗，通過自己設(shè)計方案，親自操作，得出結(jié)論并進行討論，能夠提高學生的科學探究能力，培養(yǎng)科學探究精神，養(yǎng)成科學探究習慣。

四、生物實驗有利于學生社會責任感的樹立

教育規(guī)劃綱要把“服務國家服務人民的社會責任感 ”作為素質(zhì)教育的重要內(nèi)容，社會責任感的培養(yǎng)是教學的重要任務。生物學核心素養(yǎng)中的“社會責任”指的是在生物學認識的基礎(chǔ)上，對一些社會事務參與討論并做出理性的解釋與判斷，解決生產(chǎn)生活問題的能力和擔當，以此來辨別真?zhèn)危瑸槿祟愔\福。同時可以主動向他人宣傳健康生活、關(guān)愛生命和保護生態(tài)環(huán)境的知識，結(jié)合本地資源開展科學實踐，嘗試解決現(xiàn)實生活中的問題。例如，“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”實驗中，脂肪染色的原理是用蘇丹Ⅲ或者蘇丹Ⅳ染液進行染色，蘇丹Ⅲ染液染成橘黃色，蘇丹Ⅳ染液染成紅色。由此聯(lián)系到之前市場上出售的紅心鴨蛋。自然產(chǎn)的紅心鴨蛋數(shù)量非常少，是做咸鴨蛋的上品，一些商家為了賺錢，在飼料里添加工業(yè)染料蘇丹Ⅳ染料，喂食之后產(chǎn)下的鴨蛋也是紅心的，但是工業(yè)染料蘇丹Ⅳ是致癌物，食用蘇丹Ⅳ染色的紅心鴨蛋對人體危害非常大，提醒學生在購買時要認真查看。教師在實驗教學中要注重培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力，教育學生不能盲目跟風，要有用理性思維來考慮社會事件的習慣，增強自身的社會責任感。在“觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂”實驗中，讓學生對正常進行有絲分裂的細胞經(jīng)過解離、漂洗和染色，最后制成裝片進行觀察，描述各時期的特點。教師由細胞正常的分裂延伸到細胞的惡性增值，也就是細胞的癌變。隨著人們生活方式的改變，越來越多的人受到癌癥的困擾。所以要在平時的生活中避免接觸各類致癌因子，健康飲食，不吸煙酗酒，養(yǎng)成健康的生活方式。提倡學生主動將健康的生活觀念傳播給其他人，培養(yǎng)學生的社會責任感。

生物實驗對培養(yǎng)學生的生物學核心素養(yǎng)具有非常重要的作用，所以，生物教師在實驗教學的過程中，要注重對學生生物學核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，使學生形成生命觀念，提升科學思維，養(yǎng)成科學探究的精神與能力，樹立社會責任感，提高學生的綜合素養(yǎng)，讓學生能更好地適應未來社會的發(fā)展。這一工作不是一朝一夕之功，需要教師在日常教學中始終將滲透核心素養(yǎng)放在首要位置，有意識地開展核心素養(yǎng)教育，最大限度地發(fā)揮生物實驗的教育價值。

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