基于核心素养导向的生物实验教学探寻

周颖 苏州工业园区娄葑学校

实验教学中往往出现秩序混乱、实验目标不明确、分析不透彻等情况，不仅降低了教学效果，还对师生情绪、习惯养成等产生负面影响。教师应顺应新课标核心素养的提出，围绕生物新课标包含生命观念、科学思维、科学探究和社会责任4 个方面的核心素养目标，优化实验教学的设计和实施，凸显出实验教学的作用和地位。

一、开展平行实验，形成支撑概念生成的丰富事实

一个科学概念往往需要从大量丰富的事实依据来演绎归纳而生成。人类认识活动，总是先接触到个别事物，而后推及一般，又从一般推及个别，如此循环往复，使认识不断深化。实验是探索事实获取实证的重要途径，在实验中选用多种材料，有助于学生认知生命现象的普遍规律和概念的最后生成。

例1：探究光合作用的系列实验：天竺葵是首选实验材料，其实验效果也确实很好，但天竺葵一方面难觅，一方面叶片少，一个年级一二十个班短时间损耗很多，有时连刚长出的小叶片都难逃“毒手”，最后就光秃秃只剩枝条，很难养活到第二年再用。在实践中尝试使用青菜叶、铜钱草、一串红等相对常见、叶片多、易养活、成本低的植物作为实验材料的补充，意外发现效果不亚于天竺葵，同时增加了学生的参与面，最关键的是让学生认识到：光合作用是绿色开花植物普遍进行的生理作用，从而为生成光合作用的重要概念做好积累和铺垫。

例2：观察花的结构：教材中取材桃花，桃花本身品种繁多，碧桃是校园里的常见树种，而碧桃花多数为重瓣花，对辨认花的结构有影响，紫叶李、垂丝海棠等花型虽小，五脏俱全且分明，可以考虑部分替代桃花，这样就避免“啃食”一个品种，也为学生总结“花的一般结构”做了极好的铺垫。

例3：验证绿叶在光下吸收二氧化碳的实验中，检验二氧化碳可用两种试剂：澄清石灰水或溴麝香草酚蓝（BTB）溶液。通过实践操作，地生植物通入澄清石灰水效果明显，用足够大的密封塑料袋来替代广口瓶，分别设置：甲：盆栽植物+透明密封袋+大号黑色塑料袋；乙：盆栽植物+透明密封袋；丙：空的透明密封袋。均放置在光下2 小时，用漏斗在密封袋一侧开小口注入适量澄清石灰水，可取得理想的实验效果。通过实践还发现用水生植物金鱼藻做这个实验也方便易行，用三支试管加入等量已吹气的BTB 溶液，其中甲乙试管内放入适量金鱼藻，丙试管内不放，甲试管用黑纸包住，均在光下静置2 小时，甲、丙试管BTB 溶液仍然呈黄色，乙试管变成蓝色。通过并列式实验的设置，学生容易获得丰富的“绿叶在光下吸收二氧化碳”的事实，从而从广泛的事例中得出结论、生成概念。

二、设计递进式实验，发展科学探究能力水平

科学探究是研究生命科学的基本方法，是未来公民在创新型社会中从事生产和生活应具备的能力，实验是科学探究的重要途径，设置递进式实验，引导学生循序渐进，深入探索，不断培养和发展学生的科学探究能力。

例1：测定植物的蒸腾作用：设置到户外在完整的植株上做对照实验，如在桂花、香樟等树上选用粗细相近、位置相仿的两根枝条，一枝去叶，一枝留叶，各套上透明塑料袋扎口。对科学实验而言，模拟自然环境或直接在真实环境中的实验更富客观性，就如袁隆平院士常在田间地头做实验一样。此设计为探究植物蒸腾作用的主要部位是叶。在上述实验的基础上进一步设置对照实验：选用相似的叶片，分别在上、下表皮及上下表皮涂上凡士林，以探究叶上下表皮蒸腾作用强度的差异，进一步明确蒸腾作用的主要结构是叶表皮的气孔。

例2：鉴定食物的主要成分：巧用萝卜，可以同时鉴定水、维生素C、无机盐三种物质的存在：先用萝卜挤压出汁液，鉴定出含有水；再吸取一滴萝卜汁液滴在载玻片上，用酒精灯加热烘烤至干，留下的结晶物质说明含有无机盐；最后在滴加碘液变蓝紫色的米饭上滴加萝卜汁，蓝紫色褪去则鉴定含有维生素C。学生分工合作，一物三用，层层递进，饶有趣味。大大提高了实验效率，优化了实验效果。

例3：观察水中的小生物：实验设计首先出示两张不明生物的载玻片，要求学生先观察后对照模式图进行判断。设置悬念，并以观察比较的方式引领学生认知，巧妙化解了学生盲目观察费时费力的情况。

三、应用图表细化分析，注重科学思维的提升与训练

实验是学习生物学的重要方法，但实验本身不是教学目的，重要的是要引导学生操作实验、观察现象，收集数据，分析现象和数据，悟出结论，在系列环节的训练中，培养学生科学的思维方法和习惯，习得科学工作的基本范式。应用图表于实验数据的统计和分析中，大大提高分析的透彻度和清晰度。

例1：验证绿叶在光下吸收二氧化碳：有甲乙丙三个装置，其中有两个变量：光和绿色植物，暨包含两个对照实验，乙是公共的对照组，学生容易将两个结论混为一谈，且容易思维定势，出现并不从实验现象去分析结论的情况。此时可用表格来梳理现象、引导分析，辅以板书生成，真正落实学生在探究过程中体悟科学思想与方法的初衷。

例2：探究种子萌发的外界条件：以柱形图列出各条件下的萌发率，学生根据图表分析得出：种子萌发需要适量的水、适宜的温度等条件，而光照、无机盐的条件不是必要条件，至于空气是否是必要条件，还要通过讨论做进一步探究。

例3：观察霉菌：可以选取多种地方及食材上的实验材料，如面包馒头、发芽的花生、酱油瓶口、衣服皮靴等。从生活入手，就地取材，实验中观察多种霉菌形态结构，并从调查中获知霉菌与人类生活生产的密切关系，提高辩证思维能力，同时为学生树立科学生活观念打下基础。

四、渗透人文教育，注重发展与提升社会责任意识

社会责任是所有学科都需要聚焦的核心素养，生物学课程中的“社会责任”具有鲜明的学科特征，是指基于生命科学的基本认识，参与个人生活与社会事务讨论，做出科学解释和判断，解决问题的担当和能力。实验教学中有意渗透人文教育，细节处理使之成为学生个人成长和社会进步的正能量。

例1：探究鱼类适应水中生活的特征：教材中已经删去了解剖的环节，教师要引导学生展开充分的思考和讨论，设计出对鱼伤害最小的实验方案，培养学生尊重生命、善待生命的意识。同理，探究蚂蚁的觅食行为，探究蚯蚓适应土壤中生活的特征等实验，不仅要制止学生实验中玩弄小动物的行为，而且要教育学生在实验过程中善待生命，结束后将动物放归自然等。

例2：模拟皮肤是一道保护屏障，模拟传染病的传播途径，模拟探究烟草、酒精对人体健康的危害等：教材设置模拟实验本身体现了人文关怀的思想，教师要加强对模拟对象的分析引导，在细节中渗透卫生保健常识，促进学生形成科学生活的观念和习惯。

例3：探究某种环境污染对生物的影响：此类实验建议教师结合当地实际问题开展，如模拟不同浓度的酸雨对植物种子萌发的影响等，引导学生在实验操作和分析中形成正确的生态意识，参与力所能及的环境保护活动。

实验教学是发展学科核心素养的重要阵地，是学生自主学习丰富探索体验的平台，心理教育学认为：“告诉我，我会忘记；分析给我听，我可能记住；如果让我参与，我就会真正理解。”学生上到实验课的兴奋程度也证实了这一点，学生亲自参与实验，主动思考分析，实验教学才能发挥其应有的作用。因此，教师要扎实推进实验设计的优化，吸引学生更主动地参与实验的设计、实施、改进和分析，逐步达成树立生命观念、形成科学思维、养成探究习惯，担当社会责任等学科核心素养的教育目标。