■安徽省淮北市第十二中學(xué) 李 曼

生物是包含各種生命現(xiàn)象的一門學(xué)科，課程教學(xué)也多是引導(dǎo)學(xué)生通過觀察和分析掌握抽象的生命概念和生命觀點。核心素養(yǎng)則是當(dāng)前重要的教學(xué)理念之一，要求教師在教學(xué)中充分尊重事實，用證據(jù)說話，引導(dǎo)學(xué)生運用合理的方法和思維去學(xué)習(xí)。而實驗是加深學(xué)生對知識理解的有效措施，鍛煉學(xué)生動手實踐能力的同時，助力其良好探究習(xí)慣的養(yǎng)成。因此，教師應(yīng)注重對生物實驗教學(xué)的優(yōu)化，促進學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

一、核心素養(yǎng)下優(yōu)化高中生物實驗的意義

（一）激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

興趣是人類探索未知的原動力，是一種心理表現(xiàn)，也是獲取知識、開闊視野的一種驅(qū)動力。生物實驗具有真實、直觀、形象的特點，學(xué)生在操作中能夠有效激發(fā)探究興趣，且教師多會在實驗教學(xué)中制定明確的目標(biāo)，讓學(xué)生目的明確地展開學(xué)習(xí)，有助于教學(xué)效率的提高。更重要的是，為了保證實驗順利開展、實驗結(jié)果證明相應(yīng)的結(jié)論，學(xué)生在操作中應(yīng)積極動腦思考，努力克服實驗中遇到的困難，這樣才能獲得實驗成功。而此時成功的喜悅和探究的興趣都會轉(zhuǎn)化為對科學(xué)的熱愛，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要手段。

（二）提供認(rèn)知學(xué)習(xí)情境

高效的學(xué)習(xí)不僅需要明確的教學(xué)目標(biāo)和完善的教學(xué)設(shè)計，還需要符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，組織學(xué)生由淺入深地學(xué)習(xí)，通過“感知—理解—應(yīng)用”掌握生物知識。而教師在教學(xué)中要為學(xué)生營造良好的學(xué)習(xí)情境，提供充足的材料，為高效學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。

（三）掌握科學(xué)研究基本過程

高中生物實驗多由科學(xué)家探索過程演化而來，充分體現(xiàn)了科學(xué)研究的基本過程，學(xué)生在實驗中需要體驗這一過程，并結(jié)合具體實驗步驟獲取其中蘊含的知識，將對知識的認(rèn)知由感性上升到理性。學(xué)生掌握科學(xué)研究的基本思路，將發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的基本程序逐漸轉(zhuǎn)化為良好的思維習(xí)慣。

（四）培養(yǎng)研究能力與創(chuàng)新能力

對高中生而言，研究能力與創(chuàng)新能力是核心素養(yǎng)的重要組成部分，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)知識、技能和經(jīng)驗積極探索未知問題，并主動思考和解決，而具有探索性質(zhì)的實驗?zāi)軌虼龠M學(xué)生能力的發(fā)展。在高中生物實驗教學(xué)過程中，教師應(yīng)采取多樣化的手段培養(yǎng)學(xué)生的探索能力和設(shè)計能力，如結(jié)合教學(xué)內(nèi)容給出實驗課題，讓學(xué)生自行設(shè)計實驗方案，并提供豐富的實驗儀器、材料和試劑，鼓勵學(xué)生采用不同的方法設(shè)計同一個實驗課題，在不影響實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上加以創(chuàng)新。

二、核心素養(yǎng)背景下高中生物實驗優(yōu)化策略

（一）做好準(zhǔn)備工作，注重觀念培養(yǎng)

生命觀念是生物核心素養(yǎng)的重要組成部分，也是生物教學(xué)目標(biāo)之一，教師應(yīng)注重教學(xué)準(zhǔn)備工作的開展，有效培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念。在以往的高中生物實驗教學(xué)中，部分教師忽視了實驗前期準(zhǔn)備工作的重要性，沒有做好課程銜接，學(xué)生無法提前了解實驗教學(xué)主題及開展形式，也不會產(chǎn)生主動探究興趣，甚至在課堂教學(xué)進度緊張時，會利用語言講解來代替實驗教學(xué)，在這種教學(xué)模式下，實驗準(zhǔn)備工作并不充分，不利于學(xué)生思想觀念的發(fā)展。對此，教師應(yīng)重視實驗準(zhǔn)備工作，并在備課環(huán)節(jié)做好充足的準(zhǔn)備，讓學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)對實驗形成感性認(rèn)知，以便在課堂實驗教學(xué)中緊跟教師思路，形成良好的生命觀念。

以人教版高中生物選擇性必修第一冊《第1 節(jié)植物生長素》教學(xué)為例，為了讓學(xué)生掌握生長素的相關(guān)知識，加強對生長素的理解，教師應(yīng)積極做好準(zhǔn)備工作：

首先，在課前引導(dǎo)學(xué)生自主閱讀教材，觀察植株的生長方向及特點，并提出問題：“什么原因?qū)е轮仓晟L方向發(fā)生了改變？這種改變有什么意義？”讓學(xué)生在思考中激發(fā)探究興趣，同時明確新知主題。

其次，教師圍繞“生長素”設(shè)計微課視頻，要求學(xué)生在課后觀看，自主學(xué)習(xí)，了解“達爾文實驗”“包森·詹森實驗”“拜爾實驗”“溫特實驗”等實驗過程及結(jié)論，聯(lián)系生活實際分析生長素對植物成長的重要性。

最后，教師在微課視頻結(jié)尾設(shè)計探索問題：“植物激素和動物激素都被稱為激素，兩者有哪些異同？”學(xué)生在自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上組織語言加以總結(jié)，加深對生長素相關(guān)內(nèi)容的認(rèn)識。

基于此，學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)能夠在正式教學(xué)前對生長素有較為深刻的認(rèn)識，課堂中實驗教學(xué)活動的開展也會更加順利。

（二）優(yōu)化實驗?zāi)Ｊ?，學(xué)生主動參與

實驗是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的主要途徑，也是學(xué)生未來發(fā)展必需的能力，是素質(zhì)教育背景下教師教學(xué)中的重要內(nèi)容之一。但是在當(dāng)前的實驗教學(xué)中，部分教師對實驗教學(xué)模式存在一些誤解，通常通過演示實驗和驗證實驗開展教學(xué)活動，其中，演示實驗一般由教師操作或播放多媒體課件，驗證性實驗則通常安排在理論知識講解之后，運用所學(xué)知識來操作實驗。這兩種實驗方式是生物教學(xué)中較為常見的，但有著明顯的缺點，演示實驗中學(xué)生的參與度較低，驗證性實驗會影響學(xué)生的探究興趣。對此，教師應(yīng)積極調(diào)整實驗教學(xué)模式，增加探究性實驗數(shù)量，先結(jié)合教學(xué)內(nèi)容提出問題，再引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合問題提出猜想，根據(jù)猜想設(shè)計相關(guān)實驗探究活動。由此，重現(xiàn)知識被發(fā)現(xiàn)和形成的過程，并讓學(xué)生在參與中豐富學(xué)習(xí)感悟。

以人教版高中生物必修第一冊第3 章《細胞的基本結(jié)構(gòu)》教學(xué)為例，本課“觀察洋蔥表皮細胞的質(zhì)壁分離”實驗是教學(xué)的難點，教師應(yīng)優(yōu)化實驗?zāi)Ｊ?，讓學(xué)生在主動參與中加深對知識的理解。

首先，教師在課堂初始為學(xué)生講解細胞的基本結(jié)構(gòu)，以“影響洋蔥表皮細胞質(zhì)壁分離速度的因素”為主題開展探究性實驗，引導(dǎo)學(xué)生以小組合作的形式，在互動中逐層遞進地展開探討。

其次，為了保證小組探究實驗順利開展，教師應(yīng)為學(xué)生提供相應(yīng)的學(xué)習(xí)資料，如“成熟植物細胞的原生質(zhì)層”模式圖，讓學(xué)生在觀察中掌握細胞壁、細胞膜、液泡等結(jié)構(gòu)特點，分情況討論細胞液失水和吸水的情況，進而在探究中明確實驗原理。

再次，教師為學(xué)生提供充足的探究空間，讓學(xué)生結(jié)合自主學(xué)習(xí)中對細胞結(jié)構(gòu)的認(rèn)知大膽猜想，初步設(shè)計實驗方案，并在小組討論中完善實驗方案，為探究實驗順利開展奠定良好的基礎(chǔ)。

最后，教師為學(xué)生提供相應(yīng)的實驗器材，鼓勵學(xué)生在小組合作的模式下結(jié)合實驗方案展開探究，通過“制作臨時裝片—顯微鏡觀察—滴入含有紅墨水的蔗糖溶液—顯微鏡觀察—滴入清水——顯微鏡觀察”等步驟，將觀察結(jié)果記錄下來，再結(jié)合實驗結(jié)果與同組成員展開探究，從而掌握質(zhì)壁分離規(guī)律。

基于此，合理開展探究實驗，讓學(xué)生參與實驗猜想、實驗方案設(shè)計和總結(jié)等過程，在解決問題的同時培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)。值得注意的是，為了保證小組合作順利開展，教師在實驗中應(yīng)按照學(xué)生能力劃分合作學(xué)習(xí)小組，并在學(xué)生遇到問題時提供幫助。

（三）引入相關(guān)案例，培養(yǎng)社會責(zé)任

社會責(zé)任感是生物素養(yǎng)的重要組成部分，也是學(xué)生成長中必不可少的能力，教師應(yīng)借助實際案例展開教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生在生物、技術(shù)與社會關(guān)系的基礎(chǔ)上明確責(zé)任感的重要性。在以往生物實驗教學(xué)中，部分學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度存在一定的問題，包括操作不規(guī)范、渾水摸魚等，都嚴(yán)重限制了實驗效率。對此，教師在實驗教學(xué)中應(yīng)強調(diào)安全問題，借此培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任意識，讓學(xué)生明確實驗存在的危險，以及出現(xiàn)安全事故的概率，從而形成社會責(zé)任感，在實驗中嚴(yán)格按照規(guī)范操作。

以人教版高中生物必修第二冊第1 節(jié)《孟德爾的豌豆雜交實驗（一）》教學(xué)為例，為了讓學(xué)生了解孟德爾雜交實驗過程及提出的假說，解釋分離現(xiàn)象，教師應(yīng)引入相關(guān)案例，讓學(xué)生在掌握知識的同時形成社會責(zé)任感。

首先，教師以教材中后人對孟德爾的評價為切入點，向?qū)W生介紹孟德爾的主要成就，讓學(xué)生認(rèn)識到孟德爾雜交實驗對遺傳學(xué)發(fā)展的重要意義，并了解孟德爾豌豆雜交實驗的原理和優(yōu)點。

其次，教師組織學(xué)生模擬操作“人工異花傳粉”的過程，并引導(dǎo)學(xué)生思考：“豌豆去雄在開花前還是在開花后進行？”引導(dǎo)學(xué)生大膽猜想，設(shè)計科學(xué)的實驗步驟，再進行實踐操作。由此，讓學(xué)生在實驗中通過動手實踐掌握知識點。

最后，為了進一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，教師應(yīng)從生活實際出發(fā)，引入孟德爾自由結(jié)合定律在植物育種以及動物優(yōu)化育種中所做出的貢獻，如市面上的番薯有多個種類，平常吃的有白心、紅心、紫心等品種，其中紅薯和白薯較為常見，而紫薯近年來逐漸普及，而從紅薯到紫薯就是不斷培育的結(jié)果，是孟德爾定律的不斷應(yīng)用。

基于此，學(xué)生可以在實驗中總結(jié)知識，并結(jié)合具體案例認(rèn)識到孟德爾為人類發(fā)展所做出的突出貢獻，進而聯(lián)系自身的學(xué)習(xí)行為，明確自身作為社會公民應(yīng)該承擔(dān)的義務(wù)和責(zé)任，從而樹立社會責(zé)任意識。

（四）聯(lián)系生活實際，培養(yǎng)應(yīng)用意識

學(xué)習(xí)知識的根本目的在于應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用意識在高中生物課堂尤為重要，也是核心素養(yǎng)培養(yǎng)的重要目標(biāo)。其中，生物實驗具有較強的實踐性，教師結(jié)合生活實際積極創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生認(rèn)識到生物實驗與實際生活之間的聯(lián)系，以及生物學(xué)習(xí)的價值。具體來說，在實際教學(xué)中，教師應(yīng)在生物實驗與現(xiàn)實生活之間搭建溝通的橋梁，讓學(xué)生在實驗中調(diào)動生活經(jīng)驗來解決實際問題，不斷提升知識應(yīng)用能力。

以人教版高中生物選擇性必修第二冊第5 節(jié)《生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性》教學(xué)為例，為了鍛煉學(xué)生的實踐能力以及知識運用能力，教師應(yīng)聯(lián)系生活實際培養(yǎng)其應(yīng)用意識。

首先，教師應(yīng)組織學(xué)生操作“設(shè)計并制作生態(tài)缸”的實驗，先向?qū)W生介紹實驗的背景知識和實驗原理，并以探究活動角度引導(dǎo)學(xué)生從提出問題、做出假設(shè)、設(shè)計實驗、觀察記錄、分析實驗、得出結(jié)論的流程完成本次實驗活動。

其次，鼓勵學(xué)生以小組為單位，利用周末時間自行準(zhǔn)備好材料，準(zhǔn)備過程中應(yīng)盡量選擇常見的事物，突出生物實驗與生活實際的聯(lián)系?；顒訉嵤╇A段，教師應(yīng)將班級學(xué)生分成6—8 人學(xué)習(xí)小組，分工合作完成材料準(zhǔn)備和實驗設(shè)計等流程，這一過程中，學(xué)生借助手里的材料將適量的植物、動物等放入密封的玻璃缸中，模擬人工微型生態(tài)系統(tǒng)，讓學(xué)生觀察人工生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，總結(jié)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、營養(yǎng)結(jié)構(gòu)及非生物因素之間的密切關(guān)系。

最后，各小組要對生態(tài)缸中水質(zhì)、植物和動物的生長情況做好記錄，通過一段時間的觀察，結(jié)合實情提出問題：“有的生態(tài)缸中植物很快枯萎了，有的生態(tài)缸中卻長出了雜草，為什么會出現(xiàn)這種情況？”由此，讓學(xué)生在實驗中提出疑問，思考后再釋疑，從而提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

基于此，借助生活常見物品完成生物實驗，讓學(xué)生認(rèn)識到學(xué)習(xí)生物知識的價值，有效強化了其知識應(yīng)用意識。

（五）開展多元評價，促進能力提升

在以往的生物教學(xué)工作中，教師側(cè)重學(xué)生對實驗原理和結(jié)論的掌握，忽視了實驗過程對學(xué)生能力的培養(yǎng)，教學(xué)評價也始終處于單一的形態(tài)，這種教學(xué)模式下，學(xué)生難以深入掌握知識，綜合能力自然難以得到提升。而在核心素養(yǎng)背景下，為了促進學(xué)生綜合能力的發(fā)展，教師應(yīng)積極豐富教學(xué)評價方式，并以評價結(jié)果為依據(jù)調(diào)整后續(xù)的教學(xué)活動，使教學(xué)內(nèi)容貼合學(xué)生發(fā)展需求。

以人教版高中生物必修第二冊第2 節(jié)《DNA 的結(jié)構(gòu)》教學(xué)為例，為了培養(yǎng)學(xué)生的能力，教師應(yīng)在實驗后注重評價環(huán)節(jié)的開展。

首先，教師應(yīng)在課堂中指導(dǎo)學(xué)生展開實驗，先提出相關(guān)教學(xué)要求，再引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合生活材料構(gòu)建DNA 模型。學(xué)生在參與實驗的過程中，教師要留心學(xué)生在實驗中的表現(xiàn)，結(jié)合綜合認(rèn)知分析素養(yǎng)發(fā)展情況，為點評工作的開展提供相應(yīng)的依據(jù)。

其次，教師提出問題檢驗學(xué)生對知識的掌握情況，如“組成DNA 的化學(xué)物質(zhì)有哪些？”“DNA 的一級結(jié)構(gòu)是什么？”“DNA 的主要功能是什么？”讓學(xué)生結(jié)合實驗結(jié)果積極討論。由此借助問題引導(dǎo)學(xué)生回憶實驗過程，既可以通過問答明確教學(xué)內(nèi)容的邏輯關(guān)系，又能根據(jù)學(xué)生的實際回答情況了解其真實的學(xué)習(xí)情況。

最后，教師對學(xué)生實驗及問答中的表現(xiàn)加以評價，結(jié)合學(xué)生的綜合認(rèn)知分析其素養(yǎng)的發(fā)展，再開展綜合性的評價。同時，為了提高學(xué)生的課堂參與度，教師可以設(shè)計自評和互評活動，讓學(xué)生結(jié)合實驗結(jié)果評價自身的不足，總結(jié)學(xué)習(xí)中存在的問題，還可以結(jié)合小組合作實驗中的實際情況，對其他同學(xué)加以評價。

如此一來，在多元化的教學(xué)評價活動中，學(xué)生對自身的學(xué)習(xí)方向和目標(biāo)有了更明確的認(rèn)識，教師也可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容為學(xué)生布置相應(yīng)的任務(wù)，讓學(xué)生針對性地提升綜合素養(yǎng)，真正實現(xiàn)多維能力的發(fā)展。

三、結(jié)語

總而言之，在核心素養(yǎng)的引導(dǎo)下，高中教學(xué)目標(biāo)和方案發(fā)生了相應(yīng)的改變，生物實驗受到了更高的重視。教師應(yīng)積極改變教學(xué)理念，明確生物實驗教學(xué)優(yōu)化對學(xué)生發(fā)展的意義，并在實際教學(xué)過程中設(shè)計多元化的教學(xué)策略，提升學(xué)生在實驗中的參與度，進而真正滿足生物實驗的不同需求，設(shè)計出更具有趣味性和教育意義的生物實驗。