核心素养导向下的高中生物实验教学策略研究

核心素养导向下的高中生物实验教学策略研究

杨泽

呼和浩特市第二十一中学

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摘要：在核心素养教育的背景下，高中生物实验教学面临新的要求和挑战。本文围绕核心素养的培养目标，对高中生物实验教学策略进行了深入研究。文章一开始就明确分析了高中生物实验教学存在的问题，包括实验教学模式传统且单一、实验设施和资源不足、实验内容与学科知识脱节等方面。随后，从实验教学方法的创新、实验教学资源的优化以及构建多元化评价体系等三个方面，提出了核心素养导向下的高中生物实验教学策略。

关键词：核心素养；高中生物实验；教学模式创新

随着核心素养教育的深入推进，高中生物实验教学在培养学生科学思维、探究能力、社会责任感以及生命观念等方面扮演着重要角色。传统的实验教学往往注重知识的灌输和技能的训练，而忽视了学生的主体性和实践能力的培养。因此，本文基于核心素养的导向，探讨高中生物实验教学的策略，旨在通过创新教学模式和方法，激发学生的兴趣和主动性，促进学生的全面发展[1]。

一、高中生物实验教学存在的问题

（一）实验教学模式传统且单一

以“光合作用的探究实验”为例，传统模式已经远远不能满足新时代教育的要求，在传统的教学案例中，教师会先在课堂上详细解释光合作用的原理、实验步骤和注意事项，然后学生按照教师提供的实验步骤进行操作。整个过程中，教师强调每个步骤的正确性，而学生则主要扮演了执行者的角色，很少有机会进行独立思考和探究。在这样的教学模式下，学生虽然能够顺利完成实验，但往往缺乏实验探究的热情。学生习惯了按照教师的指示行事，而不愿意主动思考为什么这样做，或者尝试其他方法。这种机械式的操作模式，让学生感到实验只是一个枯燥的任务，而不是一个有趣的探索过程。更为严重的是，这种单一的教学模式抑制了学生的创新能力。例如，在光合作用的探究实验中，学生原本可以设计不同的实验条件，如改变光照强度、温度等，来探究这些因素对光合作用的影响。但在传统模式下，学生往往只是按照既定的步骤进行实验，无法体验到科学探索的乐趣，也无法培养起科学思维和创新能力。此外，传统教学模式还忽视了实验教学的互动性。在“光合作用的探究实验”中，学生与教师之间缺乏有效的沟通和互动，导致课堂氛围沉闷，学生的学习效果也大打折扣。

（二）实验设施和资源不足

一方面，部分学校的生物实验室建设相对滞后，设备陈旧且数量不足；实验室内摆放着一些老旧的显微镜、离心机等基础设备，但由于使用年限较长，部分设备已经出现了性能下降甚至损坏的情况。这导致在实验教学中，学生往往要排队等待使用设备，而且实验结果也会受到设备性能的影响。另一方面，由于经费有限，学校难以购买和维护高质量的实验器材和试剂。在进行一些高级实验时，如PCR扩增、基因克隆等，需要高精度的实验器材和试剂。但学校往往只能购买一些基础型号的器材，使用质量较低的试剂，这无疑影响了实验结果的准确性和可靠性。此外，实验资源的不足还体现在实验材料的缺乏上。有些实验需要特定的生物材料或试剂，如某些稀有植物、动物组织或特殊酶类。但由于采购困难或成本高昂，学校往往无法提供足够的实验材料。这导致学生在进行实验时，只能使用替代材料或简化实验步骤，从而影响了实验教学的效果。例如，在进行“植物细胞有丝分裂的观察”实验时，该学校由于缺少高质量的显微镜和新鲜的植物根尖材料，导致学生无法清晰地观察到细胞分裂的过程。这不仅影响了学生对实验原理的理解，也降低了学生对生物实验的兴趣和热情。

（三）实验内容与学科知识脱节

以“生物膜的透性实验”为例，这个实验直观地向学生展示了生物膜的选择透过性这一基本特性。然而，令人遗憾的是，不少学校的实验教学往往停留在这个实验的表层，未能深入挖掘其背后的科学内涵。在这个实验的教学中，许多教师会让学生按照既定的步骤进行操作，观察并记录实验现象。然而，这样的教学方式往往使学生陷入一种机械化的操作模式中，学生往往只是简单地重复教师的动作，而没有真正去思考实验背后的科学原理。更进一步说，学生难以将“生物膜的透性实验”与细胞膜的复杂结构、其多样的功能以及生物膜在生命活动中的核心作用等学科知识相联系。学生可能只知道生物膜能选择性地透过某些物质，但不清楚这与细胞膜上的蛋白质通道、磷脂双分子层的结构有何关联，也不明白这一特性在细胞代谢、信号传导等生命活动中的重要性。此外，这种教学方式还忽略了实验教学的科学性和探究性。实验教学不仅是验证知识的手段，更是培养学生科学思维和创新能力的重要途径。然而，在现有的教学模式下，学生往往只是被动地接受知识，缺乏主动思考和解决问题的机会。学生无法体验到科学探索的乐趣，也无法在实验中培养自己的科学素养和创新能力。

二、核心素养导向下的高中生物实验教学的策略

（一）创新实验教学方法，培养科学探究能力

在核心素养的导向下，教师需要打破传统的教学框架，通过引导学生主动参与实验过程，激发学生的探究欲望，从而培养学生的科学探究能力。以“探究酶的活性与温度的关系”实验为例，这个实验不仅是一个简单的生物学实验，更是一个培养学生科学探究能力的绝佳机会。教师可以采用探究式教学方法，将传统的“教师演示、学生模仿”模式转变为“学生主导、教师引导”模式。在实验开始前，教师可以先向学生介绍酶的基本知识和实验目的，然后引导学生思考酶活性与温度之间的关系，并提出假设。接着，教师可以让学生自行设计实验方案，包括选择实验材料、设定温度梯度、设计实验步骤等。在这个过程中，教师需要提供必要的指导和支持，确保学生的实验方案具有可行性和科学性。在实验过程中，教师可以提出一系列引导性问题，如“为什么酶活性会随着温度的变化而变化？”、“温度对酶活性的影响机制是什么？”等，引导学生深入思考，并鼓励学生通过查阅资料、小组讨论等方式寻找答案

[2]。这样的教学方式能够让学生更加主动地参与到实验中来，培养学生的独立思考和解决问题的能力。实验结束后，教师可以组织学生进行实验数据的分析和总结，让学生自己得出结论并解释实验现象。同时，教师还可以引导学生思考实验过程中可能存在的误差和不足之处，并提出改进方案。这样的教学方式不仅能够培养学生的实验操作能力，还能够培养学生的科学思维和探究能力。

（二）优化实验教学资源，提升实验教学质量

在实验教学资源的优化上，学校应当首先关注实验设备的更新；随着科技的不断进步，实验器材和试剂的更新换代也日益加快。学校应紧跟时代的步伐，投入足够的资金，购买先进的实验设备和高质量的试剂，以确保学生能够在一个设施完备、条件优越的环境中进行实验。这不仅能够有效提升实验教学的质量，更能够激发学生对生物学的兴趣和热情。除了实验设备的更新，学校还应积极寻求外部合作，引进优质的实验教学资源。与科研机构、企业等建立紧密的合作关系，共享实验设备、材料和技术等资源，可以为学生提供更广阔的实践平台。这种合作模式不仅能够缓解学校实验教学资源的紧张状况，还能够让学生接触到更前沿、更先进的科学技术，拓宽学生的视野和知识面。在数字化教学资源方面，教师可以充分利用虚拟实验平台、在线实验课程等资源，丰富实验教学内容，提高实验教学的趣味性和互动性[3]。以“叶绿体色素的提取与分离”实验为例，教师可以利用虚拟实验平台，让学生在虚拟环境中进行实验操作。这种虚拟实验方式不仅能够让学生更加直观地观察实验过程，还能够让学生随时随地进行实验操作，提高了实验教学的灵活性和便捷性。同时，虚拟实验平台还可以提供丰富的实验数据和案例分析，帮助学生更好地理解实验原理和操作方法。通过优化实验教学资源，学校能够为学生提供一个更加优越的实验环境，提升实验教学的质量。这不仅有助于培养学生的实验技能和实践能力，还能够激发学生的科学探究精神，提升学生的核心素养。

（三）构建多元化评价体系，全面评价学生核心素养

在“探究植物向光性的原因”这一实验中，教师可以通过多元化的评价方式，全面评估学生的核心素养。在实验过程中，教师可以采用过程性评价方法，细致地观察学生在实验设计、实验操作、实验记录等方面的表现。例如，教师可以关注学生的实验设计是否合理、是否具有创新性，实验操作是否规范、是否熟练，实验记录是否详细、是否准确等。同时，教师也可以采用成果性评价方法，关注学生的实验成果展示。学生可以通过撰写实验报告、制作实验视频等方式，展示自己的实验过程和成果。这些成果不仅可以反映学生的实验技能和实践能力，还可以体现学生的创新能力和科学表达能力。此外，为了更加客观、全面地评价学生的核心素养，教师还可以邀请同行、专家等参与评价过程[4]。同行、专家可以从专业的角度对学生的实验设计、实验操作、实验成果等方面进行评价，提供更为客观、全面的评价意见。这些评价意见可以帮助学生更好地认识自己的不足和优势，进一步提升自己的核心素养。以“探究植物向光性的原因”实验为例，学生在完成实验后，可以撰写一份详细的实验报告，并制作一段展示实验过程的视频。教师可以通过审阅报告和观看视频，对学生的实验技能和科学思维进行评价，并给出相应的建议和指导。同时，教师也可以邀请其他教师或专家对学生的实验报告和视频进行评价，帮助学生发现自己的不足并提升核心素养。这样的评价方式不仅能够全面评价学生的核心素养，还能够激发学生的学习兴趣和动力，促进学生的全面发展。

三、结论

通过本文的研究，可以深刻认识到核心素养导向下的高中生物实验教学策略对于学生的全面发展具有重要意义。通过创新教学方法、优化教学资源以及构建多元化评价体系，教师不仅能够培养学生的科学思维和探究能力，还能帮助学生树立社会责任感和生命观念。这些教学策略的实施，不仅提升了高中生物实验教学的质量，也为学生的未来发展奠定了坚实的基础。因此，教师应在今后的教学中不断探索和实践这些策略，以更好地培养学生的核心素养。

参考文献

[1]陈照月,邓源喜,盛庆超,王庆军,李翔,管长娟.高中生物实验教学中培养核心素养的途径与策略分析[J].内江科技,2023,44(11):67-69.

[2]张萍.生物学核心素养在高中生物实验教学中的渗透策略[J].淮阴师范学院学报(自然科学版),2022,21(03):266-268.

[3]何宁生.核心素养导向下的高中生物实验教学策略[J].西部素质教育,2020,6(11):71-72.

[4]高锋.高中生物实验教学中核心素养的培养策略[J].科技风,2019,(10):51.