实验教学既是课程改革视域下提高生物学教学效果的必然要求,又是涵养学生生物学核心素养的实现路径。教师应精心设计实验内容,注重理论与实践的深度融合,引导学生在动手操作中发现问题、解决问题,从而深化对生物学概念的理解。同时,强化实验过程中的观察、分析、推理能力训练,以及团队合作精神的培养,全方位涵养学生的科学素养与创新能力。
一、高中生物实验教学的重要性
在课程改革视域下,以“学生为主体”是《标准》的核心要求。一方面,作为实践性较强的学科,生物学科自身的建设与发展往往依赖于探究性和科学性较强的生物实验;另一方面,通过开展实验教学,学生能够进一步巩固生物学理论知识,跳出单一理论学习的限制,进而在理论与实践有机结合的过程中激发主体探究兴趣。更重要的是,实验教学的过程也是发挥学生智能优势、思维创新、科学探究能力的过程,有助于学生通过观察实验对象、分析实验数据、讨论实验结果等提高自我知识建构与观点表达的能力。
二、核心素养下优化高中生物实验教学的有效途径
(一)创建实验情境
兴趣对于学生而言是学习的内在动力,只有学生对生物实验具备探究兴趣和实验兴趣,他们才能真正投入实验中探究实验现象和实验内涵,充分发挥生物实验对学生的教育作用和意义。但以往生物教学中,是要多略过、讲解或教师示范,学生在生物教学中难以真正动手操作和感受实验的趣味,导致学生难以深入实验教学中探究教学内容和实验现象。基于此,教师要正视生物实验教学对学生学习生物知识的意义和价值,重视实验教学对学生的作用。同时,要积极在课堂教学中开展安全范围内的实验,创设与实验方向相关的实验情境,吸引学生注意力,而后教师可以将实验教学交给学生,让学生设计实验过程和所需器材,充分发挥学生主观性,促使学生深入实验中开展教学活动。
例如,在教学“酵母菌的纯培养”实验时,围绕酵母菌的培养展开,这种实验所需要的材料、仪器相对容易,包括酵母菌种子、培养基、培养皿、三角瓶、电子天平等。然后进行实验操作。首先,将酵母种子接入含有培养基的培养皿中,进行纯培养。其次,将酵母菌接种到三角瓶中,进行扩大培养。最后,将酵母菌用于馒头和包子的制作。在实验过程中,学生可以通过观察和记录数据来了解酵母菌的生长情况,教师还可以引导学生结合教材自主设计实验过程、实验器材,同时组织学生以小组的形式进行实验。这样不仅降低了学生独自实验的难度,还可以培养学生的协作能力和配合意识。
(二)巧用技术赋能
高中阶段生物相比初中生物学科而言,大幅度增加难度,知识涉及相对较广。高中生物知识和实验对高中学习而言,具有较强学习难度,加之传统背景下,生物教师在实际教学中忽视生物实验的作用,以理论知识教学为主,虽然学生能够理解理论知识,但缺乏深度和自主理解,导致学生生物知识点容易出现遗忘现象,难以积累生物知识,形成知识结构。而生物实验是帮助学生深度学习理论知识的重要途径,同时,生物实验能够使学生更加直观地了解生物现象和实验现象。很大一部分教师能够意识到生物实验对学生的重要性,但受仪器、实验材料、空间、时间等方面的限制,难以将生物实验全部在课堂中进行。而我国科学技术的发展,信息技术普及到高中课堂教学中,教师在实际教学中,可以利用信息技术开展实验,在课前搜集真实的实验视频、纪录片等内容,穿插教师实验现象展示给学生,突破材料、器材、时间和空间的限制,使学生能够直观了解生物理论知识和实验现象,强化学生实验理解深度。
例如,在教学“细胞的多样性和统一性”时,围绕细胞种类展开,以准确区分原核细胞和真核细胞的区别为教学重难点。“细胞的多样性和统一性”主要以“使用高倍显微镜观察几种细胞”实验为主,这一实验需要高倍显微镜,很大一部分高中不具备这一实验器材,教师在实际教学中,可以通过信息技术在网络上搜集实验过程、现象、结果的视频,在课堂教学中或利用课余时间将教学内容展示给学生,使学生能够对教学内容形成正确认知。
(三)迁移生活经验
为了更好地培养学生的生物学核心素养,教师要精心设计生物实验环节,以学生为主体,贴近学生真实的生活经验,强化学生的实验操作技能。例如,在教学“探究植物细胞的吸水和失水”时,教师可以引入学生生活中常见的事物开展实验教学,增强他们的亲切感和参与感。实验教学前,教师先以生活中的真实情境导入新课:将办公室里种植的鲜花带入教室,让学生对比观察鲜花和干花的区别,并进一步引出新课内容,让学生了解植物遇水后变得饱满、硬挺,离开了水就会枯萎、凋零,说明水分能以一定的方式渗透到细胞中。以此为基础,让学生探究细胞的吸水和失水。随后,教师带领学生进行实验操作,选用实际生活中常见的白菜作为实验材料,并将干湿度差异较大的菜叶进行切片处理,观察菜叶细胞在显微镜下的外形与大小。完成此步骤后,以少许盐置于切片之上,观察其融化过程和细胞的形态变化。实验观察及操作完成以后,教师继续引导学生就整个实验的过程及观察的结果撰写实验报告,反思实验中存在的问题,为后续实验积累经验,助力学生综合素养的提升。
三、结语
在落实生物学核心素养教育的过程中,实验教学是不可或缺的教学环节,有助于从生命观念、科学探究、科学思维、社会责任等维度促进学生的素养生成。教师在实际教学中要重视学生对生物和生物实验的正确认知,通过丰富的教学方法在开展生物实验教学的基础上使学生明确生物学科的意义和作用,对生物学科形成正确认知。
参考文献:
[1]黄小葵.指向学科核心素养的高中生物实验教学[J].新教育,2023,(08):18-20.
[2]毛成刚.核心素养视域下高中生物实验教学策略探究[J].高考,2024,(11):117-119.