实验教学中如何发展学生的核心素养

卢习刚

摘要：本文以高中生物实验——“绿叶中色素的提取和分离”为例，采用基于高中生物实验拓展式教学模式，从科学实验、探究活动等方面进行实践和探索，培养和发展学生的创新能力、批判性思维、信息处理及语言表达能力，提高学生的核心素养，提升生物课程的教学质量。

关键词：高中生物；核心素养；实验教学；教学模式

“核心素养”教育理念已成为社会关注的热点，所谓“核心素养”，是指适应个人终身发展和社会发展所需要的“必备”品格与“关键”能力，是所有学生应具有的最关键、最必要的共同素养[1]。生物学是一门自然科学，是一门理论与实验相辅相成才得以切实提高学生科研探究精神、创新意识、科学客观精神等的科学，生物学核心素养包括四个要素组成，即：生命观念、理性思维、科学探究、社会责任。这四个要素是一个统一的整体，生命观念是生物学核心素养的基础和支柱，其形成过程中离不开理性思维和科学探究，理性思维和科学探究互为倚重；理性思维是科学探究的重要内涵，科学探究是理性思维的实证过程，在形成生命观念、进行理性思维和科学探究的过程中，最终形成一定的社会责任意识和义务。在一线教学中，如何使生物学核心素养在实验教学实践中更好地贯彻落实呢？笔者主要从科学实验、探究活动等方面进行探索和实践，培养和发展学生的创新能力、批判性思维、信息处理及语言表达能力，提高学生的核心素养，提升生物课程的教学质量。

一、积极改进实验，培养学生的创新能力

大量教学实践表明，学生积极参与科学实验改进是培养其创新能力的最佳途径。在实验教学中，教师要通过创设条件，引导学生主动对教材中一些不够完美的实验进行改进，及时解决实验中存在的问题，鼓励学生创新实验设计，不断发展他们的创新能力。

例如：在探究绿叶中色素的分离实验时，用干燥好的定性滤纸制作滤纸条，按教材要求开展实验。但根据实际操作结果分析发现，分离的色素带要么没有、要么就是色素带不够清晰或者只能得到部分色素带。于是笔者引导学生进行结果分析：是我们实验操作不规范、所用试剂有问题吗？还是定性滤纸做层析“载体”不合适？如果是用于层析的滤纸有问题，我们怎么办？有同学说：“家里停电的时候，我们家用煤油灯，棉线灯芯一头没入煤油中可以将煤油引流到另一端点燃就可以。那我们也可以用这种方式将层析液引流到滤纸啊！”也有同学说：“试试粉笔吧！”……于是我们对实验方案进行了创新，额外增加了2个方案。

方案一：将干燥好的定性滤纸保持圆形而不进行裁剪。在其中心位置打一小圆孔，用棉线做“灯芯”用以引流层析液，将色素样品点样在灯芯位置，然后按教材实验要求操作对色素进行分离。

方案二：用新出厂的粉笔直接代替定性滤纸用作层析 “载体”， 然后按教材实验要求操作对色素进行分离。

按这两种方案操作的实验结果取得了意想不到的效果。结合实验过程中可能存在的问题进行分析，引导学生大胆的进行实验改进，不仅开阔了学生的视野，而且使实验本身更有了趣味性。利用生活经验和发散性思维活动，充分调动学生运用所学所悟，自主解决问题，不断发展学生的创造性思维。

二、鼓励学生质疑，发展学生的批判性思维

批判性思维是指对于某种事物、现象和主张发现问题所在，同时根据自身的思维逻辑作出主动的思考[2]。批判性思维使学生学会理性、客观地对待他人的看法和观点，既勇于坚持自己的正确观点，并对他人的错误观点提出质疑，又勇于放弃自己的错误观点，接受更合理的科学观点和解释。例如：在学习色素的提取实验时，有同学对加入少许SiO2和CaCO3的作用提出了质疑。认为不加少许SiO2和CaCO3并不会影响实验的效果。于是笔者引导学生开展分组实验，让提出质疑的同学按照自己的想法进行实验，然后将其实验结果与按教材要求操作的同学的实验结果进行比较。分析实验现象，结果显示未按实验要求加入少许SiO2和CaCO3的那组同学分离出来的色素非常少，并且很快顏色褐变，与按教材要求操作的实验结果比较相差甚远。笔者认为：教师有必要也必须要积极引导学生通过合理的反思、理性的质疑和辩证的扬弃等方法来培养批判性思维能力。

三、体现自主学习，培养学生的信息素养

新课程要求我们，正视学生所处的信息环境现状，把“信息素养”作为继“读、写、算”之后的第四种素养。在实验教学中教师应加强与信息环境现状的联系，促进学生自主学习，提升学生的信息素养。例如：2011.广东卷29题中，小李同学拟研发绿色食用色素，（1）小题问：提取食用叶绿素的X应该为 ，原因是 。答案是：X应该为对人无害的有机溶剂（或食用酒精）。原因是：叶绿素易溶于有机溶剂时应该考虑溶剂对人体的影响。显然如若按照刻板的理解，会将答案写成X应为无水乙醇或丙酮，原因是叶绿素易溶于无水乙醇或丙酮等有机溶剂，而忽略了“食用”二字需考虑的食品安全问题。此题既扣合教材考点又联系生活实际，要求学生能理论联系实际处理信息，解决实际问题。又如： 某同学在探讨层析液作用时，提出“上网时查询到纸层析法是一种分配层析，存在分配系数。分配系数大的色素分子，随层析液向上移动得快，而分配系数小的色素分子，随层析液向上移动得慢。这与老师所讲的不同色素分子在层析液中的溶解度不同而达到色素分离的目的有差别，为什么？”针对这类问题，当无法用现有高中知识进行很好解释说明时，笔者鼓励学生组成兴趣小组利用课余时间借助于网络媒体查阅相关资料，通过自主学习、交流合作、教师指导相结合的方式，挖掘学生获取信息并处理信息的能力，促进学生自主学习、培养学生的信息素养。

四、开展合作与交流，提高学生的语言表达能力

现代心理学认为，语言的准确性体现着思维的周密性，语言的层次连贯性体现着思维的逻辑性，语言的多样性体现着思维的丰富性。教学实践发现，在合作与交流中，学生往往会出现心里明白，但又无法用科学、规范、精准、严谨的语言表述的窘境。例如：在实验结果的分析过程中，笔者让学生讨论不能在滤纸条上成功分离出4条色素带的原因。先以各实验小组同学为单位，组内交流讨论总结原因，再由各小组推荐发言人进行陈述。各发言人中部分表现不佳，情况大致如下：

1.所选材料颜色不够绿且偏黄，叶片放置时间太久色素含量不多（事实上，实验室提供的是新鲜嫩绿的菠菜叶）；

2.色素提取实验过程中研磨时间太少或者研磨不充分；

3.未加入SiO2粉末，色素被液泡里的酸性物质破坏（学生还弄不清楚SiO2和CaCO3的作用）……从学生表现分析，基本上能较规范完成实验操作，但语言表达方面表现欠佳。笔者认为教师有意图的创设合作交流情景实施教学，让学生敢于开口说话、表达，在教师科学引导下是有助于学生提高表达能力的。

核心素养培养具有时代特征，与社会发展及其变革有着密切联系，体现了社会发展对人素质的根本需求。教师只有不断提升自身素养水平，才能具备较强培养学生核心素养的能力，帮助学生开发可促进其终身发展的能力。

参考文献：

[1]马福贵.基于学习进阶理念促进学生科学核心素养的发展[J].北京教育，2015（7）：35-36.

[2]肖薇薇.批判性思维缺失的教育反思与培养策略[J].中国教育学刊，2015（1）.