張少玲

一、生物實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)中的重要性

高中生物學(xué)是一門(mén)自然科學(xué)，絕大多數(shù)的知識(shí)都是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行講解的，因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高中生物教學(xué)中占據(jù)非常重要的地位。近年來(lái)的高考生物試題也加重了對(duì)實(shí)驗(yàn)的考察。如2021年廣東省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試中，實(shí)驗(yàn)題所占的分?jǐn)?shù)比例達(dá)到30%，在實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)的情境中考察學(xué)生的生物核心素養(yǎng)，也將成為未來(lái)命題的方向。生物實(shí)驗(yàn)具有直觀性、探究性等特點(diǎn)，能作為培養(yǎng)學(xué)生生物核心素養(yǎng)非常好的素材。

二、生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的具體策略

1.深挖實(shí)驗(yàn)助學(xué)生形成生命觀素養(yǎng)。生命觀念是人們認(rèn)識(shí)了生命的本質(zhì)后，形成的抽象認(rèn)知。生命觀念屬于抽象的認(rèn)知，實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有直觀性，教師可在課堂中可以利用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象把抽象的認(rèn)知轉(zhuǎn)化直觀形象的認(rèn)知。幫助學(xué)生形成一些基本的生命觀念。例如，對(duì)于“結(jié)構(gòu)與功能觀的理解”，可以讓學(xué)生嘗試制作動(dòng)物細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型。根據(jù)模擬制作模型的種類(lèi)選擇材料用具。如制作計(jì)算機(jī)三維動(dòng)畫(huà)模型，需要配備安裝了制作三維動(dòng)畫(huà)軟件的計(jì)算機(jī);制作實(shí)物模型，可用不同顏色的橡皮泥等材料;有條件也可以嘗試3D打印技術(shù)制作細(xì)胞模型。教師評(píng)價(jià)內(nèi)容包括以下方面：各個(gè)小組制作的模型還需要進(jìn)行哪些修補(bǔ)？各小組的模型中有哪些相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？各個(gè)小組制作出的模型線粒體、核糖體、核仁的大小、核孔的數(shù)量一樣多嗎？與功能有什么關(guān)系？如果把動(dòng)物細(xì)胞模型變更為植物細(xì)胞模型，需要進(jìn)行哪些修改？為什么要做出這樣的修改？通過(guò)嘗試構(gòu)建細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型，讓學(xué)生對(duì)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)有了直觀的認(rèn)識(shí)，再設(shè)計(jì)一系列的問(wèn)題串引領(lǐng)學(xué)生思考結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，從而幫助學(xué)生形成結(jié)構(gòu)與功能觀。

2.拓展實(shí)驗(yàn)助學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)思維素養(yǎng)。科學(xué)思維是從物理視角對(duì)客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)方式，是基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)建構(gòu)理想模型的抽象概括過(guò)程?？茖W(xué)思維需要運(yùn)用分析、綜合、推理、論證等方法，敢于對(duì)不同觀點(diǎn)或結(jié)論提出質(zhì)疑、批判、檢驗(yàn)和修正，進(jìn)而提出自己創(chuàng)造性的見(jiàn)解。例如，在“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原”實(shí)驗(yàn)中，教師可通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)選材或?qū)嶒?yàn)試劑來(lái)提升學(xué)生的科學(xué)思維能力，如可提出“用洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮代替外表皮，實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何不同？用乙二醇溶液替代蔗糖溶液對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)造成什么影響？”學(xué)生依據(jù)原理做出合理猜想，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證自己的猜想是否正確。

3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)助學(xué)生提升科學(xué)探究素養(yǎng)。生物科學(xué)探究能力是學(xué)生終身發(fā)展的必備能力，生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提升學(xué)生科學(xué)探究能力的重要載體。高考中生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題主要考察的基本能力有如下方面：理解實(shí)驗(yàn)原理;設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)或分析對(duì)照實(shí)驗(yàn)的作用;設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，其包括分析實(shí)驗(yàn)的自變量、控制無(wú)關(guān)變量、檢測(cè)因變量;分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象;得出或預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論等能力。生物教師應(yīng)結(jié)合階段學(xué)習(xí)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)生物實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)科學(xué)探究能力。例如，“探究光照強(qiáng)度對(duì)韭菜和韭黃光合作用的影響”的拓展實(shí)驗(yàn)中，有同學(xué)說(shuō)造成同一光照強(qiáng)度對(duì)韭菜和韭黃的光合速率不同的原因是葉綠素含量不同，也有同學(xué)說(shuō)是因?yàn)轭?lèi)胡蘿卜素的含量不同。怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這個(gè)問(wèn)題？學(xué)生以小組為單位寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)方案并完成實(shí)驗(yàn)。教師在上課過(guò)程中不僅要滲透實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則，還要重視實(shí)驗(yàn)后結(jié)果的分析及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的歸納與展示，使學(xué)生在討論中認(rèn)識(shí)到自己的不足，不斷提出新的優(yōu)化方案，最終使學(xué)生掌握研究生物學(xué)問(wèn)題的科學(xué)方法，形成合作意識(shí)，為以后更深層次的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

除了在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力外，有時(shí)習(xí)題出現(xiàn)的背景材料也是訓(xùn)練學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力很好的素材，教師在要注重引導(dǎo)思考，形成方法，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)方案。例如：高脂飲食會(huì)引起過(guò)度肥胖，過(guò)度肥胖會(huì)使W蛋白過(guò)度表達(dá)，大量W蛋白會(huì)使得β-cat蛋白進(jìn)入細(xì)胞核，從而激活T基因轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致結(jié)腸干細(xì)胞增殖失去控制，形成癌細(xì)胞。而維生素D能抑制β-cat蛋白進(jìn)入細(xì)胞核，使T基因無(wú)法轉(zhuǎn)錄，從而不利于結(jié)腸干細(xì)胞增殖，因此有人認(rèn)為，維生素D能有效緩解高脂飲食導(dǎo)致的結(jié)腸癌的發(fā)生。請(qǐng)用小鼠為材料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明這一結(jié)論。教師可做以下的引導(dǎo)：該實(shí)驗(yàn)的自變量是什么（食物是否添加維生素D）？維生素D作用的對(duì)象是什么（高脂飲食的小鼠）？如何排除結(jié)腸癌的發(fā)生是高脂引起，而是不是食物的其他成分？從分子水平（T基因的表達(dá)量）和個(gè)體水平（結(jié)腸癌的發(fā)生率）如何檢測(cè)因變量？實(shí)驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量有哪些？最后引導(dǎo)學(xué)生生成實(shí)驗(yàn)方案。

4.借助實(shí)驗(yàn)素材助學(xué)生領(lǐng)悟社會(huì)責(zé)任素養(yǎng)。社會(huì)責(zé)任是個(gè)體對(duì)社會(huì)整體承擔(dān)的責(zé)任，在每一位公民所具備的同時(shí)，也成為學(xué)習(xí)生物學(xué)的最終目的，它是指在生物學(xué)的認(rèn)知的基礎(chǔ)上，對(duì)個(gè)人與社會(huì)事物進(jìn)行合理討論，并對(duì)結(jié)果作出理性解釋以及判斷，解決生活中的問(wèn)題，對(duì)各項(xiàng)活動(dòng)有能力及擔(dān)當(dāng)責(zé)任。學(xué)生要形成造福人類(lèi)的價(jià)值觀和為人類(lèi)做貢獻(xiàn)想法，運(yùn)用所掌握的生物學(xué)知識(shí)及方法，參與社會(huì)的議題，能夠?qū)τ懻摰慕Y(jié)果并作出合理解釋?zhuān)叱鲆粭l正確的道路。例如，在“探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用”實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出濫用抗生素會(huì)使細(xì)菌耐藥性增強(qiáng)，甚至可能導(dǎo)致超級(jí)細(xì)菌的出現(xiàn)。讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到合理使用抗生素的重要性，將實(shí)驗(yàn)?zāi)康纳仙缴鐣?huì)責(zé)任。通過(guò)這樣的學(xué)習(xí)，學(xué)生就能在生活中會(huì)主動(dòng)向身邊的親朋好友宣傳濫用抗生素的危害。

生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)是落實(shí)學(xué)生核心素養(yǎng)生成的非常重要環(huán)節(jié)，在具體的教學(xué)過(guò)程中，要仔細(xì)斟酌每個(gè)實(shí)驗(yàn)的落腳點(diǎn)，讓每個(gè)實(shí)驗(yàn)的價(jià)值都得以實(shí)現(xiàn)。

【本文系廣東省2021年度中小學(xué)教師教育科研能力提升計(jì)劃項(xiàng)目：課題名稱(chēng)：科學(xué)探究素養(yǎng)視域下生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐研究（2021年8月4日立項(xiàng);課題編號(hào)：2021YQJK159）】

責(zé)任編輯 徐國(guó)堅(jiān)