在高中生物实验教学中培养学生科学素养的探索

在高中生物实验教学中培养学生科学素养 的探索

李慧鹏

广东省佛山市顺德区郑裕彤中学

摘要：高中实验教学可以重现生命现象及其原理，使学生吃透所学内容，感受实验的乐趣，燃起参与更多实验的热情以满足自身的求知欲望。基于此，如何通过高中生物实验教学来培养学生的生物学核心素养，是值得研究的课题。结合教学实践，浅谈实验教学如何促学生科学思维和科学探究素养的养成。

关键词：高中生物；实验教学；科学思维；科学探究

引言

新课程改革持续推进高中教育发展，这就要求不断加大对高中生物教学的研究力度。如今的高中生物教学讲求理论与实践相融合，实践性的高中生物实验不仅能提高学生的学习成绩，还能增强学生的钻研兴趣，培养学生的核心素养。通过高中生物实验教学引导学生探索生物奥秘，调动学生的自主学习能力，提升学生的以科学思维和科学探究为代表的核心素养，助力创新型人才培养，具有现实的教育意义。

一、挖掘教材经典实验，促成科学探究的精神

生物学科涵盖的内容丰富，除了基础的理论知识外，还包括一些实验的探究过程与方法。科学是严谨的，教材中的各种结论都是由科学家不断实验探究求证出来的。特别是在新人教版高中生物教材中还添加了一些科学家传记和访谈，还有一些理论探究过程，这使教材内容的价值更大。所以，教师在实验教学中要重视对教材实验的挖掘，除了为学生讲解教材中的实验内容，还要介绍探究实验中生物学家的故事。教师为学生讲解实验背后的故事可以让学生体会到科学家严谨的态度，了解到科学家的探究精神，学到科学研究的方法，有利于促使学生科学求实精神和科学探究素养的形成。例如，教师在教学“孟德尔的豌豆杂交实验”时，就可以利用教材中的“豌豆杂交实验”为学生讲述孟德尔的人物传记，让学生知道他是现代遗传学之父，然后为学生介绍豌豆实验的探究过程。让他们从孟德尔的角度出发来跟随教师探究豌豆杂交实验的过程，分析实验每一环节的设计目的、存在意义，最终得出什么样的结论。在此过程中，学生加深理解了遗传规律，感受到了孟德尔的科学态度和科学思维方法，更对科学探究的过程和精神有了深层次的认识。

二、因地因时灵活进行实验，提高科学探究和科学思维的质量

生物实验不同于生物授课，生物实验讲究的是实践。根据生物教材中的内容开展生物实验，往往受实验材料、实验器材、地域和季节等因素的限制，有些生理学实验时间过长，这些都不利于开展生物学实验的课堂教学。面对这些情况，生物教师要根据客观条件，引导学生积极发挥主观能动性，从材料、操作等方面进行创新改进，创设出符合常理和实际的生物实验。例如，“孟德尔的豌豆杂交实验(一)”中，教材要求的实验材料是豌豆，具有一定的地域性，而且受季节性限制。鉴于此，教师可以引导学生选用具有地方特色的其它蝶形花科的自花传粉植物，或者选用容易取材的油菜和玉米等植物，或者选用不受季节限制的、相对性状明显的、繁殖速度快的果蝇和秀丽线虫等动物。通过教师渊博扎实的专业知识指导学生翻阅资料，选用恰当的实验材料，设计合理的实验方案，既让学生拓展了学生的生物知识，又体验了科学探究过程，还提升了科学思维的品质。除了实验材料外，还可以从实验试剂、实验检测指标等方面因地制宜设计实验，灵活开展实验教学。

三、打破常规思维，培养创新思维，实践探究过程

高中生物实验是学生活学活用课本知识进行主体探究实践的过程，此过程高中生拥有很多借助生物实验来重新理解和深度掌握课本知识的机会。实践性的生物教学实验，除了可以强化知识外，还可能发现新的问题，产生新的质疑，挑战旧知，催生新探究。因此，教师要积极点拨拔高学生的思维，力求催生高中生的创新意识和创新能力。以“生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定”为例，高中生在进行这个实验前要清楚地知道实验原理、以及斐林试剂与双缩脲试剂的区别和联系，其中斐林试剂与双缩脲试剂的用法与区别是教学的重难点。学生在进行实验时可能会思考质疑，提出问题：将原本斐林试剂的使用方法换到双缩脲试剂，把双缩脲试剂的用法换到斐林试剂，继续分别检验蛋白质和还原糖会有什么样的现象呢？还有，学生在进行“绿叶中色素的提取和分离”实验时，可能会提出问题：校园里有些植物的叶片并不是绿色的，这些这些植物叶片含有什么色素呢？能否继续用无水酒精进行提取呢？能否用纸层析法进行分离呢？这些源自于实验教学实践中的“非常规”思维，是创新思维的催化剂，促使着学生进行新的科学探究。

四、自主拓展教材，在开放性实验中全面提升素养

教材提供的生物实验并不全面，有些可能存在局限性，如教学实验的材料、器具、时间等限制因素。教学中学生也会提出的带有创新性的质疑。以上两点都是教师培养学生的科学素养的源发点，自主教材拓展实验、进行开放性实验是达成上述两点目标的有效途径。

开放性实验是指利用周末和寒暑假等课余时间，老师辅助指导，学生自主设计与执行的家庭实验或者校园实验室实验。虽然学生在进行自主探究拓展时具有很大的不可控性，很多学生的实验设计不够完善也不成熟，甚至还会失败，但这些都会让学生积累弥足宝贵的经验，体检到更多书本上没有的知识。在这样的实验过程中，学生能够充分掌握并利用所学知识，同时也能够结合生活经验，从而领略到生物实验带给他们的乐趣，这有利于培养学生的创新思维和科学探究能力。

结束语

总而言之，高中生物教师在开展实验教学时除了要传授实验的方法与知识外，更要以实验教学为载体和途径，引导学生逐步进行自主探究、自主实验，着重培养学生以创新思维为代表的科学思维素养，建立培养学生的科学探究理念与素养，从而促进学生的全面发展。

参考文献

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基金项目：广东省教育科研“十三五”规划2020年度教育科研自筹项目（批准号：2020ZJK010）“关于生物学核心素养水平测评的实践研究”之子课题“基于‘科学探究’素养水平测评的高中生物学作业设计及其评价研究”（批准号：2020SWXKT-C3-04）。