■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(diǎn)。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(shí)，用證據(jù)說話，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用合理的方法和思維去學(xué)習(xí)。而實(shí)驗(yàn)是加深學(xué)生對(duì)知識(shí)理解的有效措施，鍛煉學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的同時(shí)，助力其良好探究習(xí)慣的養(yǎng)成。因此，教師應(yīng)注重對(duì)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)化，促進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(dòng)力，是一種心理表現(xiàn)，也是獲取知識(shí)、開闊視野的一種驅(qū)動(dòng)力。生物實(shí)驗(yàn)具有真實(shí)、直觀、形象的特點(diǎn)，學(xué)生在操作中能夠有效激發(fā)探究興趣，且教師多會(huì)在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)順利開展、實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明相應(yīng)的結(jié)論，學(xué)生在操作中應(yīng)積極動(dòng)腦思考，努力克服實(shí)驗(yàn)中遇到的困難，這樣才能獲得實(shí)驗(yàn)成功。而此時(shí)成功的喜悅和探究的興趣都會(huì)轉(zhuǎn)化為對(duì)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(jì)，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(shí)。而教師在教學(xué)中要為學(xué)生營(yíng)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中需要體驗(yàn)這一過程，并結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)步驟獲取其中蘊(yùn)含的知識(shí)，將對(duì)知識(shí)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(duì)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(yùn)用所學(xué)知識(shí)、技能和經(jīng)驗(yàn)積極探索未知問題，并主動(dòng)思考和解決，而具有探索性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虼龠M(jìn)學(xué)生能力的發(fā)展。在高中生物實(shí)驗(yàn)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(jì)能力，如結(jié)合教學(xué)內(nèi)容給出實(shí)驗(yàn)課題，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并提供豐富的實(shí)驗(yàn)儀器、材料和試劑，鼓勵(lì)學(xué)生采用不同的方法設(shè)計(jì)同一個(gè)實(shí)驗(yàn)課題，在不影響實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)中，部分教師忽視了實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)主題及開展形式，也不會(huì)產(chǎn)生主動(dòng)探究興趣，甚至在課堂教學(xué)進(jìn)度緊張時(shí)，會(huì)利用語言講解來代替實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在這種教學(xué)模式下，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作并不充分，不利于學(xué)生思想觀念的發(fā)展。對(duì)此，教師應(yīng)重視實(shí)驗(yàn)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(duì)實(shí)驗(yàn)形成感性認(rèn)知，以便在課堂實(shí)驗(yàn)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(cè)《第1 節(jié)植物生長(zhǎng)素》教學(xué)為例，為了讓學(xué)生掌握生長(zhǎng)素的相關(guān)知識(shí)，加強(qiáng)對(duì)生長(zhǎng)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(zhǎng)方向及特點(diǎn)，并提出問題：“什么原因?qū)е轮仓晟L(zhǎng)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(shí)明確新知主題。

其次，教師圍繞“生長(zhǎng)素”設(shè)計(jì)微課視頻，要求學(xué)生在課后觀看，自主學(xué)習(xí)，了解“達(dá)爾文實(shí)驗(yàn)”“包森·詹森實(shí)驗(yàn)”“拜爾實(shí)驗(yàn)”“溫特實(shí)驗(yàn)”等實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)論，聯(lián)系生活實(shí)際分析生長(zhǎng)素對(duì)植物成長(zhǎng)的重要性。

最后，教師在微課視頻結(jié)尾設(shè)計(jì)探索問題：“植物激素和動(dòng)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(duì)生長(zhǎng)素相關(guān)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)。

基于此，學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)能夠在正式教學(xué)前對(duì)生長(zhǎng)素有較為深刻的認(rèn)識(shí)，課堂中實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的開展也會(huì)更加順利。

（二）優(yōu)化實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，學(xué)生主動(dòng)參與

實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)中，部分教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式存在一些誤解，通常通過演示實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)開展教學(xué)活動(dòng)，其中，演示實(shí)驗(yàn)一般由教師操作或播放多媒體課件，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)則通常安排在理論知識(shí)講解之后，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來操作實(shí)驗(yàn)。這兩種實(shí)驗(yàn)方式是生物教學(xué)中較為常見的，但有著明顯的缺點(diǎn)，演示實(shí)驗(yàn)中學(xué)生的參與度較低，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)會(huì)影響學(xué)生的探究興趣。對(duì)此，教師應(yīng)積極調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，增加探究性實(shí)驗(yàn)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(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。由此，重現(xiàn)知識(shí)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(cè)第3 章《細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)》教學(xué)為例，本課“觀察洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離”實(shí)驗(yàn)是教學(xué)的難點(diǎn)，教師應(yīng)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，讓學(xué)生在主動(dòng)參與中加深對(duì)知識(shí)的理解。

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

其次，為了保證小組探究實(shí)驗(yàn)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(xì)胞的原生質(zhì)層”模式圖，讓學(xué)生在觀察中掌握細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、液泡等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分情況討論細(xì)胞液失水和吸水的情況，進(jìn)而在探究中明確實(shí)驗(yàn)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(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的認(rèn)知大膽猜想，初步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并在小組討論中完善實(shí)驗(yàn)方案，為探究實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)器材，鼓勵(lì)學(xué)生在小組合作的模式下結(jié)合實(shí)驗(yàn)方案展開探究，通過“制作臨時(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)猜想、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和總結(jié)等過程，在解決問題的同時(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)提供幫助。

（三）引入相關(guān)案例，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任

社會(huì)責(zé)任感是生物素養(yǎng)的重要組成部分，也是學(xué)生成長(zhǎng)中必不可少的能力，教師應(yīng)借助實(shí)際案例展開教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生在生物、技術(shù)與社會(huì)關(guān)系的基礎(chǔ)上明確責(zé)任感的重要性。在以往生物實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)效率。對(duì)此，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)強(qiáng)調(diào)安全問題，借此培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任意識(shí)，讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)存在的危險(xiǎn)，以及出現(xiàn)安全事故的概率，從而形成社會(huì)責(zé)任感，在實(shí)驗(yàn)中嚴(yán)格按照規(guī)范操作。

以人教版高中生物必修第二冊(cè)第1 節(jié)《孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)（一）》教學(xué)為例，為了讓學(xué)生了解孟德爾雜交實(shí)驗(yàn)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(shí)的同時(shí)形成社會(huì)責(zé)任感。

首先，教師以教材中后人對(duì)孟德爾的評(píng)價(jià)為切入點(diǎn)，向?qū)W生介紹孟德爾的主要成就，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到孟德爾雜交實(shí)驗(yàn)對(duì)遺傳學(xué)發(fā)展的重要意義，并了解孟德爾豌豆雜交實(shí)驗(yàn)的原理和優(yōu)點(diǎn)。

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(jìn)行？”引導(dǎo)學(xué)生大膽猜想，設(shè)計(jì)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟，再進(jìn)行實(shí)踐操作。由此，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中通過動(dòng)手實(shí)踐掌握知識(shí)點(diǎn)。

最后，為了進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，教師應(yīng)從生活實(shí)際出發(fā)，引入孟德爾自由結(jié)合定律在植物育種以及動(dòng)物優(yōu)化育種中所做出的貢獻(xiàn)，如市面上的番薯有多個(gè)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(shí)驗(yàn)中總結(jié)知識(shí)，并結(jié)合具體案例認(rèn)識(shí)到孟德爾為人類發(fā)展所做出的突出貢獻(xiàn)，進(jìn)而聯(lián)系自身的學(xué)習(xí)行為，明確自身作為社會(huì)公民應(yīng)該承擔(dān)的義務(wù)和責(zé)任，從而樹立社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

（四）聯(lián)系生活實(shí)際，培養(yǎng)應(yīng)用意識(shí)

學(xué)習(xí)知識(shí)的根本目的在于應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用意識(shí)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(shí)驗(yàn)具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，教師結(jié)合生活實(shí)際積極創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到生物實(shí)驗(yàn)與實(shí)際生活之間的聯(lián)系，以及生物學(xué)習(xí)的價(jià)值。具體來說，在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)在生物實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)實(shí)生活之間搭建溝通的橋梁，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中調(diào)動(dòng)生活經(jīng)驗(yàn)來解決實(shí)際問題，不斷提升知識(shí)應(yīng)用能力。

以人教版高中生物選擇性必修第二冊(cè)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(shí)踐能力以及知識(shí)運(yùn)用能力，教師應(yīng)聯(lián)系生活實(shí)際培養(yǎng)其應(yīng)用意識(shí)。

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

其次，鼓勵(lì)學(xué)生以小組為單位，利用周末時(shí)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(shí)驗(yàn)與生活實(shí)際的聯(lián)系?；顒?dòng)實(shí)施階段，教師應(yīng)將班級(jí)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(dòng)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(yíng)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(duì)生態(tài)缸中水質(zhì)、植物和動(dòng)物的生長(zhǎng)情況做好記錄，通過一段時(shí)間的觀察，結(jié)合實(shí)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(zhǎng)出了雜草，為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況？”由此，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)生物知識(shí)的價(jià)值，有效強(qiáng)化了其知識(shí)應(yīng)用意識(shí)。

（五）開展多元評(píng)價(jià)，促進(jìn)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(duì)實(shí)驗(yàn)原理和結(jié)論的掌握，忽視了實(shí)驗(yàn)過程對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)，教學(xué)評(píng)價(jià)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(shí)，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(jìn)學(xué)生綜合能力的發(fā)展，教師應(yīng)積極豐富教學(xué)評(píng)價(jià)方式，并以評(píng)價(jià)結(jié)果為依據(jù)調(diào)整后續(xù)的教學(xué)活動(dòng)，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(cè)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(shí)驗(yàn)后注重評(píng)價(jià)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(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)的過程中，教師要留心學(xué)生在實(shí)驗(yàn)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(diǎn)評(píng)工作的開展提供相應(yīng)的依據(jù)。

其次，教師提出問題檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，如“組成DNA 的化學(xué)物質(zhì)有哪些？”“DNA 的一級(jí)結(jié)構(gòu)是什么？”“DNA 的主要功能是什么？”讓學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果積極討論。由此借助問題引導(dǎo)學(xué)生回憶實(shí)驗(yàn)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(shí)際回答情況了解其真實(shí)的學(xué)習(xí)情況。

最后，教師對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)及問答中的表現(xiàn)加以評(píng)價(jià)，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(píng)價(jià)。同時(shí)，為了提高學(xué)生的課堂參與度，教師可以設(shè)計(jì)自評(píng)和互評(píng)活動(dòng)，讓學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)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(shí)驗(yàn)中的實(shí)際情況，對(duì)其他同學(xué)加以評(píng)價(jià)。

如此一來，在多元化的教學(xué)評(píng)價(jià)活動(dòng)中，學(xué)生對(duì)自身的學(xué)習(xí)方向和目標(biāo)有了更明確的認(rèn)識(shí)，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(duì)性地提升綜合素養(yǎng)，真正實(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)化對(duì)學(xué)生發(fā)展的意義，并在實(shí)際教學(xué)過程中設(shè)計(jì)多元化的教學(xué)策略，提升學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的參與度，進(jìn)而真正滿足生物實(shí)驗(yàn)的不同需求，設(shè)計(jì)出更具有趣味性和教育意義的生物實(shí)驗(yàn)。