摘" 要：實驗教學(xué)是“素養(yǎng)本位”視域下提高學(xué)生實踐操作能力和知識遷移能力的有效途徑，有助于培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會責(zé)任等生物學(xué)核心素養(yǎng)，進(jìn)而提高生物學(xué)教學(xué)效果。盡管如此，高中生物實驗教學(xué)的開展效果并不理想，存在如實驗觀念滯后、實驗缺乏探究性、脫離日常生活等問題，在一定程度上影響了學(xué)生知識、能力和素養(yǎng)的生成。對此，文章先梳理高中生物實驗教學(xué)的價值、定位，以及存在的問題，再闡述如何借助實驗教學(xué)發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：高中生物；核心素養(yǎng)；實驗教學(xué)

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》）明確指出，要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神，提高學(xué)生觀察、提問、實驗設(shè)計、方案實施以及對結(jié)果的交流與討論的能力。由此可見，實驗教學(xué)既是課程改革視域下提高生物學(xué)教學(xué)效果的必然要求，又是涵養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的實現(xiàn)路徑。換言之，生物學(xué)科教學(xué)要始終圍繞生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會責(zé)任四個維度展開，尤其要通過設(shè)計有挑戰(zhàn)性的實驗項目發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)，助力學(xué)生形成正確價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力?；诖耍恼聦⒃谑崂砀咧猩飳嶒灲虒W(xué)價值、定位，以及存在的問題的基礎(chǔ)上，探討如何借助實驗教學(xué)落實生物學(xué)核心素養(yǎng)。

一、高中生物實驗教學(xué)的價值審定與教學(xué)定位

實驗教學(xué)是生物學(xué)教學(xué)的必要環(huán)節(jié)，是增強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實際能力的有效路徑，更是落實生物學(xué)核心素養(yǎng)的必然選擇。因此，科學(xué)審視高中生物實驗教學(xué)的價值、合理制訂實驗教學(xué)目標(biāo)，有助于師生立足核心素養(yǎng)提高教學(xué)效果。

1. 價值審定

首先，增強(qiáng)學(xué)生的主體意識。在課程改革視域下，以“學(xué)生為主體”是《標(biāo)準(zhǔn)》的核心要求。一方面，作為實踐性較強(qiáng)的學(xué)科，生物學(xué)科自身的建設(shè)與發(fā)展往往依賴于探究性和科學(xué)性較強(qiáng)的生物實驗；另一方面，通過開展實驗教學(xué)，學(xué)生能夠進(jìn)一步鞏固生物學(xué)理論知識，跳出單一理論學(xué)習(xí)的限制，進(jìn)而在理論與實踐有機(jī)結(jié)合的過程中激發(fā)主體探究興趣。更重要的是，實驗教學(xué)的過程也是發(fā)揮學(xué)生智能優(yōu)勢、思維創(chuàng)新、科學(xué)探究能力的過程，有助于學(xué)生通過觀察實驗對象、分析實驗數(shù)據(jù)、討論實驗結(jié)果等提高自我知識建構(gòu)與觀點(diǎn)表達(dá)的能力。

其次，提高學(xué)生的實踐操作能力。實驗教學(xué)的首要任務(wù)是將教材中抽象的理論知識轉(zhuǎn)化為具體可感的動手實踐活動，讓學(xué)生在實踐操作過程中內(nèi)化并遷移所學(xué)知識。這就要求教師基于實驗教學(xué)的實踐性屬性，聚焦學(xué)生的實踐操作能力，引導(dǎo)學(xué)生在具體操作中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題，進(jìn)而反作用于理論知識的吸收與鞏固。當(dāng)然，除了實踐教材中的理論知識之外，教師還要善于引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活中的生物學(xué)問題，并主動開展科學(xué)實驗與科學(xué)研究，助力學(xué)生在潛移默化中提高自我動手能力和實踐操作水平。

最后，發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會責(zé)任是生物學(xué)核心素養(yǎng)的四個維度。理論教學(xué)往往能引導(dǎo)學(xué)生“知其然”，即了解、掌握實際生活中存在的某種生物學(xué)概念或生物學(xué)問題，但若要學(xué)生“知其所以然”，則需要借助科學(xué)性與探究性實驗，這也是“紙上得來終覺淺”的原因。因此，通過設(shè)計科學(xué)合理的實驗活動，學(xué)生能夠樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒炈季S，形成科學(xué)的探究精神，并在聯(lián)系自然環(huán)境與社會生活的過程中發(fā)現(xiàn)其中的生物學(xué)問題，進(jìn)而樹立正確的價值觀，提升自身的社會責(zé)任意識。

2. 教學(xué)定位

為了充分發(fā)揮實驗教學(xué)在彰顯學(xué)生主體意識、提高學(xué)生實踐操作能力、落實生物學(xué)核心素養(yǎng)等方面的教學(xué)價值，教師應(yīng)該圍繞《標(biāo)準(zhǔn)》的內(nèi)容要求，結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生認(rèn)知規(guī)律制訂針對性的教學(xué)方案。

首先，激發(fā)學(xué)生的探究興趣。與其他學(xué)科相比，生物實驗教學(xué)在激發(fā)學(xué)生探究興趣方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。實驗教學(xué)以實踐操作為主，對于高中生而言，能夠有效助力其增強(qiáng)學(xué)習(xí)自信和學(xué)習(xí)成就感。與此同時，實驗教學(xué)又具有科學(xué)性、探究性和邏輯性等特點(diǎn)，有助于教師在寓教于樂中培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。因此，教師要充分發(fā)揮實驗教學(xué)的激趣價值，并以“激趣”作為實驗教學(xué)的第一要義。同時，結(jié)合高中生的認(rèn)知基礎(chǔ)，教師還要設(shè)計不同類型和不同探究層次的生物實驗，保障實驗教學(xué)質(zhì)量。

其次，助力學(xué)生明確能力目標(biāo)。基于實驗教學(xué)的基礎(chǔ)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，在開展實驗教學(xué)之前，教師要厘清生物實驗與能力提高之間的邏輯關(guān)系，并根據(jù)教材內(nèi)容規(guī)劃好適合學(xué)生認(rèn)知基礎(chǔ)的實驗流程和目標(biāo)。例如，在生命觀念方面，能夠借助實驗教學(xué)提高學(xué)生對生命現(xiàn)象的理解與解釋能力；在科學(xué)思維方面，能夠嚴(yán)格遵循客觀事實和規(guī)律，堅持求真務(wù)實、嚴(yán)于律己的實驗態(tài)度，并運(yùn)用科學(xué)思維提高解決實際問題的能力；在科學(xué)探究方面，能夠針對教材或現(xiàn)實生活中的生物學(xué)問題獨(dú)立或合作設(shè)計實驗流程，以此強(qiáng)化動手能力和問題分析能力；在社會責(zé)任方面，能夠有效遷移所學(xué)生物學(xué)知識，主動參與并解決實際生活中的生物學(xué)問題。

二、高中生物實驗教學(xué)中的問題梳理

盡管生物實驗教學(xué)的價值與定位已經(jīng)明晰，但是當(dāng)前高中生物實驗教學(xué)的開展效果并不理想，在一定程度上影響了學(xué)生知識、能力和素養(yǎng)的生成。下面進(jìn)行具體原因闡述。

1. 缺乏實驗意識

在傳統(tǒng)“知識本位”的教學(xué)模式中，教師往往聚焦知識點(diǎn)的教學(xué)，以教師的單向知識灌輸為主，忽略了實驗教學(xué)在助力學(xué)生自主建構(gòu)知識方面的重要價值。換言之，相比對理論教學(xué)的重視程度，師生的實驗意識相對滯后，實驗?zāi)康南鄬\顯。顯然，這種重理論輕實踐的教學(xué)觀念不符合學(xué)科自身的實踐性和探究性特點(diǎn)，不利于生物學(xué)科的建設(shè)與發(fā)展，更不利于發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。缺少實踐的理論教學(xué)或探究性學(xué)習(xí)，往往止于理論，因而無法提高學(xué)生的動手操作能力和知識遷移能力。

2. 實驗探究性低

開展實驗教學(xué)不僅要鞏固、強(qiáng)化教材中的理論知識，還要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和探究能力，進(jìn)而落實以學(xué)生為主體的教學(xué)觀。但是，基于教學(xué)任務(wù)和高考升學(xué)的壓力，教師設(shè)置的實驗活動往往是復(fù)制教材中的理論內(nèi)容，缺乏問題情境的思維引領(lǐng)，以至于實驗教學(xué)形式化、機(jī)械化和膚淺化，無法促進(jìn)學(xué)生的思維進(jìn)階和問題解決能力的提高。顯然，這樣的實驗教學(xué)模式只能鞏固知識，不能生成素養(yǎng)。

3. 脫離生活實際

作為一門基礎(chǔ)學(xué)科，生物學(xué)課程與社會生產(chǎn)、生活的聯(lián)系密切。面對現(xiàn)實生活中的生物學(xué)問題，學(xué)生要主動觀察、分析，并借助所學(xué)知識解決生產(chǎn)、生活中的實際問題，發(fā)展社會責(zé)任素養(yǎng)。但是，從高中生物實驗教學(xué)現(xiàn)狀來看，部分教師在實驗教學(xué)中按部就班地以教材為參考，實驗教學(xué)的設(shè)計與實施脫離生活實際，與學(xué)生的生活經(jīng)驗相去甚遠(yuǎn)，無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)致學(xué)生的生物實驗參與感較低，收不到預(yù)期教學(xué)效果，影響學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的提升。

三、高中生物實驗教學(xué)中落實核心素養(yǎng)培養(yǎng)的基本路徑

為了體現(xiàn)高中生物實驗教學(xué)的價值，切實引導(dǎo)學(xué)生在課堂實踐中發(fā)展生物學(xué)核心素養(yǎng)，教師需要從不同視角設(shè)計實驗教學(xué)內(nèi)容。

1. 巧用技術(shù)賦能，提升實驗意識

新時代背景下，技術(shù)賦能教學(xué)已經(jīng)成為趨勢和主流，尤其是多媒體技術(shù)的應(yīng)用，將抽象、枯燥的實驗教學(xué)變得更加生動、直觀，能夠有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生的實驗意識，進(jìn)而提高生物實驗教學(xué)效果。例如，在教學(xué)人教版《普通高中教科書·生物學(xué)》必修1（以下統(tǒng)稱“人教版教材”）“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”一課之前，教師可以設(shè)置課前實驗任務(wù)清單，引導(dǎo)學(xué)生整體感知相關(guān)實驗方法并標(biāo)注疑惑之處，這是把握學(xué)生學(xué)情的關(guān)鍵一環(huán)。在此基礎(chǔ)上，教師借助多媒體播放相關(guān)的實驗視頻。通過觀看直觀、形象的視頻資料，學(xué)生不僅能直接看到花生、大豆、紅薯等實驗材料，還能了解相關(guān)實驗器材和實驗過程。其中，花生是脂肪檢測原材料，大豆是蛋白質(zhì)檢測原材料，紅薯是糖類檢測原材料。在觀看視頻的過程中，教師要適當(dāng)拓展相關(guān)實驗知識并針對“實驗材料”提出思考問題：花生可否替換為其他堅果類原料？大豆可否替換為紅豆等其他豆類原料？紅薯可否替換為紫薯或其他含糖原料？帶著問題看實驗視頻并思考，有助于進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的實驗意識，為接下來嘗試用化學(xué)試劑檢測實驗生物組織中的脂肪、蛋白質(zhì)和糖類作準(zhǔn)備。

2. 開展深度合作，培養(yǎng)探究精神

高中生具備相對成熟的自主思考和自我建構(gòu)能力，能夠面對一些復(fù)雜的實驗問題。為了增強(qiáng)生物實驗教學(xué)的探究性和邏輯性，促進(jìn)學(xué)生的思維進(jìn)階，教師要善于組織學(xué)生通過小組合作交流實驗認(rèn)知，進(jìn)而深化學(xué)生對生物學(xué)知識的理解。這種思考和探究的過程也是發(fā)展學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的過程。例如，在教學(xué)人教版教材“酶的作用和本質(zhì)”這節(jié)課后，教師可以組織開展“酶的研究與應(yīng)用”實驗。針對該實驗，學(xué)生以小組為單位，先在組內(nèi)分享對“酶”的認(rèn)識，進(jìn)而拓展對“酶”這一活性物質(zhì)的認(rèn)知。其中，探究性問題依然是引領(lǐng)學(xué)生開展合作探究的關(guān)鍵。教師可以圍繞洗衣粉中的“酶”，引導(dǎo)學(xué)生思考洗衣服時為什么要加入些許熱水，以及水溫是否會影響酶的活性。這種與學(xué)生日常生活緊密聯(lián)系的生物學(xué)問題能夠有效激發(fā)學(xué)生的探究欲望，增強(qiáng)學(xué)生解決生活實際問題的動力。需要指出的是，教師在此過程中要善于下沉并及時點(diǎn)撥、指導(dǎo)，確保問題探究的方向正確，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的探究精神。

3. 推敲實驗結(jié)論，發(fā)展高階思維

從邏輯思維能力發(fā)展角度來講，在實驗教學(xué)過程中，學(xué)生不僅要理解實驗器材、實驗材料、實驗過程和實驗方法，還要圍繞實驗結(jié)論進(jìn)行推敲、揣摩，進(jìn)而助力高階思維的發(fā)展。更重要的是，這種邏輯推敲能力正是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究和科學(xué)思維素養(yǎng)的關(guān)鍵。例如，在教學(xué)人教版教材“細(xì)胞的增殖”一課中的“有絲分裂”內(nèi)容時，由于“細(xì)胞有絲分裂”實驗實施難度較大，故教師可以帶領(lǐng)學(xué)生利用相關(guān)的學(xué)術(shù)性實驗資料進(jìn)行邏輯推演。在邏輯推演之前，學(xué)生要全面掌握該實驗的相關(guān)信息，即解離、漂洗和染色。首先，解離的關(guān)鍵是“浸泡”，即用濃度為15%的鹽酸浸泡實驗對象，以此促進(jìn)細(xì)胞分離；其次，漂洗的關(guān)鍵是浸泡時間，即以清水浸泡9分鐘，以此清洗附著于組織表面的藥液；最后，在清洗干凈的基礎(chǔ)上進(jìn)行染色處理，即用龍膽紫溶液染色3分鐘左右，確保染色體均勻著色?？梢?，這種推演方式有助于學(xué)生還原整個實驗過程，并在此過程中鍛煉科學(xué)的邏輯思維能力。

4. 遷移生活經(jīng)驗，強(qiáng)化實踐操作

為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)，教師要精心設(shè)計生物實驗環(huán)節(jié)，以學(xué)生為主體，貼近學(xué)生真實的生活經(jīng)驗，強(qiáng)化學(xué)生的實驗操作技能。例如，在教學(xué)人教版教材“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”這一探究實驗時，教師可以引入學(xué)生生活中常見的事物開展實驗教學(xué)，增強(qiáng)他們的親切感和參與感。實驗教學(xué)前，教師先以生活中的真實情境導(dǎo)入新課：將辦公室里種植的鮮花帶入教室，讓學(xué)生對比觀察鮮花和干花的區(qū)別，并進(jìn)一步引出新課內(nèi)容，讓學(xué)生了解植物遇水后變得飽滿、硬挺，離開了水就會枯萎、凋零，說明水分能以一定的方式滲透到細(xì)胞中。以此為基礎(chǔ)，讓學(xué)生探究細(xì)胞的吸水和失水。隨后，教師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行實驗操作，選用實際生活中常見的白菜作為實驗材料，并將干濕度差異較大的菜葉進(jìn)行切片處理，觀察菜葉細(xì)胞在顯微鏡下的外形與大小。完成此步驟后，以少許鹽置于切片之上，觀察其融化過程和細(xì)胞的形態(tài)變化。實驗觀察及操作完成以后，教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生就整個實驗的過程及觀察的結(jié)果撰寫實驗報告，反思實驗中存在的問題，為后續(xù)實驗積累經(jīng)驗，助力學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升。教師通過選取貼近學(xué)生生活實際的實驗材料和操作方式，使學(xué)生對生物實驗教學(xué)產(chǎn)生了更加濃厚的興趣，既提高了學(xué)生的動手操作能力，又培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究精神，有助于學(xué)生對生物學(xué)知識的內(nèi)化與遷移。

綜上所述，在落實生物學(xué)核心素養(yǎng)教育的過程中，實驗教學(xué)是不可或缺的教學(xué)環(huán)節(jié)，有助于從生命觀念、科學(xué)探究、科學(xué)思維、社會責(zé)任等維度促進(jìn)學(xué)生的素養(yǎng)生成。這就要求教師的“教”要兼具引導(dǎo)性和點(diǎn)撥性，學(xué)生的“學(xué)”要兼具創(chuàng)新性和探索性，引導(dǎo)學(xué)生在實驗教學(xué)中認(rèn)識到現(xiàn)實生活中的生物學(xué)問題，并運(yùn)用生物學(xué)知識加以解決，最終獲得知識和能力發(fā)展。

基金項目：2021年江蘇省中小學(xué)教學(xué)研究課題——以核心素養(yǎng)為本的高中生物學(xué)實驗教學(xué)的實踐與創(chuàng)新（2021JY14-XK10）。

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