核心素養(yǎng)下高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)路徑探索

摘要：本文以“有絲分裂”實(shí)驗(yàn)為例進(jìn)行研究和實(shí)踐，旨在探索核心素養(yǎng)背景下高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的路徑。通過運(yùn)用創(chuàng)新的教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析和科學(xué)思維等核心素養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)路徑的探索將提升學(xué)生的實(shí)踐能力和科學(xué)素養(yǎng)，為學(xué)生在生物學(xué)學(xué)科中的學(xué)習(xí)和未來的科學(xué)研究奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：高中生物；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；有絲分裂；開展策略【中圖分類號】G632【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】2097-2539（2024）01-0137-04高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)踐能力方面起著至關(guān)重要的作用。隨著核心素養(yǎng)教育理念的不斷發(fā)展和推廣，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也需要與之相適應(yīng)，以滿足學(xué)生全面發(fā)展的需求。“有絲分裂”是高中生物學(xué)課程中的重要實(shí)驗(yàn)之一，該實(shí)驗(yàn)對學(xué)生的觀察力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和科學(xué)思維等核心素養(yǎng)提出了較高的要求。因此，本文以“有絲分裂”實(shí)驗(yàn)為例探索實(shí)驗(yàn)教學(xué)路徑，以進(jìn)一步提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。一、核心素養(yǎng)在“有絲分裂”生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的體現(xiàn)（一）有利于生命觀念的培養(yǎng)1.通過實(shí)驗(yàn)促進(jìn)實(shí)踐觀察與探索。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行“有絲分裂”實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中觀察和記錄細(xì)胞的分裂過程，通過親身參與實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠深入體驗(yàn)細(xì)胞分裂的奇妙和生命的多樣性。2.通過實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)思考與討論。在實(shí)驗(yàn)前后，教師組織學(xué)生進(jìn)行思考和討論，激發(fā)他們對細(xì)胞分裂的好奇心和疑問[1]。通過問答和小組討論等形式，引導(dǎo)學(xué)生思考細(xì)胞分裂對生物發(fā)展和遺傳的意義，并幫助他們形成正確的生命觀念。3.通過實(shí)驗(yàn)聯(lián)系實(shí)際，思考社會問題。教師引導(dǎo)學(xué)生通過“有絲分裂”實(shí)驗(yàn)，將所學(xué)知識與現(xiàn)實(shí)生活和社會問題聯(lián)系起來，讓學(xué)生認(rèn)識到細(xì)胞分裂對生命發(fā)展和健康的重要性。例如，組織探討癌細(xì)胞的異常分裂與人類健康的關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生思考細(xì)胞分裂異常導(dǎo)致的疾病以及相應(yīng)的治療方法。（二）有利于科學(xué)思維的培養(yǎng)1.提出問題與假設(shè)。在進(jìn)行“有絲分裂”實(shí)驗(yàn)前，引導(dǎo)學(xué)生提出關(guān)于細(xì)胞分裂的問題，并提出自己的假設(shè)[2]。例如，學(xué)生可以思考細(xì)胞為什么需要分裂，分裂過程是否受到其他因素的影響等。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析。在實(shí)驗(yàn)過程中，鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，確定實(shí)驗(yàn)變量并進(jìn)行數(shù)據(jù)的觀察和記錄。通過分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)細(xì)胞分裂的規(guī)律和特點(diǎn)，培養(yǎng)他們整合和分析數(shù)據(jù)的能力。3.推理與解釋現(xiàn)象。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)結(jié)果出發(fā)，推理和解釋細(xì)胞分裂現(xiàn)象，鼓勵(lì)他們運(yùn)用所學(xué)的生物知識和科學(xué)原理，深入思考細(xì)胞分裂的原因和機(jī)制。4.提出新問題與拓展思考。通過“有絲分裂”實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生對其他相關(guān)問題的興趣，鼓勵(lì)他們提出新的問題并展開拓展思考。例如，思考細(xì)胞分裂與生物進(jìn)化的關(guān)系以及探究細(xì)胞分裂在不同生物體中的異同等。（三）有利于探究實(shí)踐能力的培養(yǎng)1.自主提出問題。在“有絲分裂”實(shí)驗(yàn)中，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)果或其他內(nèi)容自主提出問題，激發(fā)他們對細(xì)胞分裂過程中關(guān)鍵問題的興趣和好奇心。例如，可以探究細(xì)胞分裂的速度是否受到溫度的影響，或者比較不同類型細(xì)胞的分裂方式等。2.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。以教學(xué)目標(biāo)為依據(jù)，鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，確定實(shí)驗(yàn)變量、控制變量和測量方法，以回答他們提出的問題[3]。例如，可以設(shè)計(jì)不同溫度條件下的細(xì)胞分裂實(shí)驗(yàn)，觀察和比較細(xì)胞分裂的速度和方式。3.實(shí)施實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)收集。學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，并收集所需的數(shù)據(jù)和觀察結(jié)果，鼓勵(lì)他們進(jìn)行細(xì)致的觀察和記錄，保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可靠性。4.數(shù)據(jù)分析和結(jié)論提出。學(xué)生根據(jù)收集到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和結(jié)果的解釋。例如可以通過繪制圖表、計(jì)算數(shù)據(jù)指標(biāo)等方式來展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并根據(jù)數(shù)據(jù)分析提出合理的結(jié)論等。（四）有利于態(tài)度責(zé)任的培養(yǎng)1.強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的重要性。在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行“有絲分裂”實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師應(yīng)明確強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的重要性和意義[4]。通過解釋細(xì)胞分裂在生物體中的重要作用，讓學(xué)生意識到實(shí)驗(yàn)對于深入了解生命過程和解決生物問題的重要性。2.培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)和細(xì)致的態(tài)度。鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中保持嚴(yán)謹(jǐn)和細(xì)致的態(tài)度。教師可以要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)備的檢查和準(zhǔn)備工作，確保實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。同時(shí)強(qiáng)調(diào)在實(shí)驗(yàn)操作過程中的注意事項(xiàng)，如保持實(shí)驗(yàn)環(huán)境的清潔、正確使用實(shí)驗(yàn)儀器和化學(xué)試劑等，讓學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致的科學(xué)態(tài)度。3.倡導(dǎo)團(tuán)隊(duì)合作和互助精神。在“有絲分裂”實(shí)驗(yàn)中，可以組織學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并設(shè)定合理的任務(wù)分工，讓學(xué)生互相協(xié)作、互相支持。同時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中相互交流和討論，分享實(shí)驗(yàn)結(jié)果和心得體會。通過合作和分享，加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生之間的團(tuán)隊(duì)互助精神。4.強(qiáng)化安全意識和環(huán)境保護(hù)。在“有絲分裂”實(shí)驗(yàn)的過程中，教師應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生的安全意識和環(huán)境保護(hù)意識，提醒學(xué)生正確使用實(shí)驗(yàn)器材和化學(xué)試劑，遵守實(shí)驗(yàn)室安全規(guī)范，并保持實(shí)驗(yàn)環(huán)境的整潔和安全。同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行垃圾分類和廢棄物處理，培養(yǎng)他們的環(huán)保意識和責(zé)任感。二、生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的創(chuàng)新策略（一）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作1.引入實(shí)際案例和問題。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中引入實(shí)際的生物案例和問題，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識與實(shí)際情境相結(jié)合。例如，教師可以針對當(dāng)前的某熱點(diǎn)提出一個(gè)生物問題，要求學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來解決該問題，激發(fā)學(xué)生的探究興趣和動力。2.探索性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行探索性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，讓他們有機(jī)會提出自己的實(shí)驗(yàn)假設(shè)和設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行實(shí)際操作[5]。在“有絲分裂”實(shí)驗(yàn)中，可以讓學(xué)生自行調(diào)整實(shí)驗(yàn)條件，觀察細(xì)胞分裂過程中不同因素對實(shí)驗(yàn)結(jié)果所產(chǎn)生的影響，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新思維。3.引入新技術(shù)和工具。利用現(xiàn)代生物技術(shù)和工具，如顯微鏡、圖像分析軟件等，來增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的觀察和分析能力。例如，通過引入數(shù)字顯微鏡和圖像分析軟件，學(xué)生可以更清晰地觀察和記錄有絲分裂過程中的細(xì)胞變化，進(jìn)一步加深對細(xì)胞分裂機(jī)制的理解。4.創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境。將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與真實(shí)情境相結(jié)合，營造生物實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性和應(yīng)用性。在“有絲分裂”實(shí)驗(yàn)中，教師可以設(shè)置多個(gè)細(xì)胞觀察樣本，要求學(xué)生根據(jù)觀察結(jié)果判斷細(xì)胞分裂過程的是否正常，并分析產(chǎn)生的異常情況，以模擬真實(shí)生物研究中的情景。通過以上創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)策略，學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過程中，能夠積極思考和解決問題，培養(yǎng)科學(xué)思維和創(chuàng)新意識。同時(shí)，創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)也能夠讓學(xué)生更好地理解和應(yīng)用生物學(xué)知識，促進(jìn)他們對生物科學(xué)的興趣和理解。（二）鼓勵(lì)學(xué)生參與、合作、展示成果1.加強(qiáng)小組合作。將學(xué)生分成小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)他們開展合作、分享觀察和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。每個(gè)小組成員可以扮演不同的角色，如實(shí)驗(yàn)記錄員、數(shù)據(jù)分析員等，共同完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。通過小組合作和分享，學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性進(jìn)一步加強(qiáng)，而且能夠相互協(xié)作、互相學(xué)習(xí)，提高團(tuán)隊(duì)合作能力和溝通能力。2.鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)。學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體，在實(shí)驗(yàn)過程中要給予學(xué)生足夠的自主權(quán)，讓他們主動參與到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過程中。在“有絲分裂”實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以自行提出實(shí)驗(yàn)問題和假設(shè)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟和操作流程，比如自主選擇觀察細(xì)胞的樣本和實(shí)驗(yàn)條件，并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過自主設(shè)計(jì)，學(xué)生能夠培養(yǎng)獨(dú)立思考和解決問題的能力。3.開展合作探究活動。在“有絲分裂”實(shí)驗(yàn)中，可以設(shè)置合作探究活動，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中相互合作，分享觀察和思考。例如，組織學(xué)生進(jìn)行對比觀察，讓他們分享不同樣本的觀察結(jié)果，并進(jìn)行交流和討論。通過合作探究活動，學(xué)生能夠互相啟發(fā)、相互學(xué)習(xí)，促進(jìn)彼此之間的思想碰撞和知識交流。4.積極報(bào)告和展示。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后，可以要求學(xué)生以小組或個(gè)人的形式撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并進(jìn)行展示和分享?？梢酝ㄟ^口頭陳述、海報(bào)展示、多媒體演示等形式，向同學(xué)和教師展示實(shí)驗(yàn)的目的、過程和結(jié)果[6]。通過報(bào)告和展示，學(xué)生能夠提高表達(dá)能力和演示技巧，同時(shí)也能夠從他人的報(bào)告中獲得啟發(fā)和反思。通過以上方式，學(xué)生在參與實(shí)驗(yàn)的過程中，能夠鍛煉團(tuán)隊(duì)合作能力、提高自主學(xué)習(xí)和解決問題的能力，培養(yǎng)探究精神和創(chuàng)新意識。而學(xué)生之間的合作與交流也能夠豐富實(shí)驗(yàn)過程，促進(jìn)知識的共享和共同進(jìn)步。同時(shí)，分享和展示又能讓學(xué)生獲得實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)感和成就感，對生物實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生更濃厚的興趣。（三）強(qiáng)化數(shù)據(jù)分析，發(fā)展科學(xué)思維能力1.數(shù)據(jù)收集與整理。要求學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和整理，學(xué)生可以使用表格、圖表或其他可視化工具來呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以便更好地觀察和分析。通過數(shù)據(jù)收集與整理，可以培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析的能力。2.數(shù)據(jù)解讀與推理。引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行解讀和推理。學(xué)生通過觀察和比較不同條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析數(shù)據(jù)的規(guī)律和趨勢，并據(jù)此提出科學(xué)推斷和假設(shè)。例如，在“有絲分裂”實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以觀察細(xì)胞的分裂速度、染色體的形態(tài)變化等，從中推斷細(xì)胞分裂的規(guī)律和機(jī)制。3.科學(xué)思維的引導(dǎo)。鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)思維進(jìn)行分析和解決問題。通過提出問題、提出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察和分析數(shù)據(jù)等過程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，如觀察力、推理能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力等。在“有絲分裂”實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以提出“不同環(huán)境因素對細(xì)胞分裂的影響”等問題，然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證和解答，教師對學(xué)生的解答和討論進(jìn)行適時(shí)評價(jià)和鼓勵(lì)。學(xué)生通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與解讀，能夠深入理解生物學(xué)知識，提高科學(xué)思維的水平，為他們未來的科學(xué)學(xué)習(xí)和研究打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。同時(shí)，科學(xué)討論與評價(jià)的過程也能夠培養(yǎng)學(xué)生的合作與交流能力，促進(jìn)他們共同探究和共同進(jìn)步。（四）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評估與反思1.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)評估工具。教師應(yīng)該不斷創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)評估工具，如采用問卷調(diào)查、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、觀察記錄等形式評估學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的實(shí)際表現(xiàn)和理解程度，通過評估，可以全面了解學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的掌握情況，發(fā)現(xiàn)他們的優(yōu)點(diǎn)和不足之處。2.開展反思與討論。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的反思與討論，鼓勵(lì)學(xué)生回顧實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果，提出自己的觀點(diǎn)和感受，并與同學(xué)進(jìn)行討論[7]。通過反思和討論，學(xué)生可以深入思考實(shí)驗(yàn)的意義和應(yīng)用，加深對實(shí)驗(yàn)原理和科學(xué)概念的理解。3.及時(shí)反饋和改進(jìn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)評估和學(xué)生的反思，教師應(yīng)給予及時(shí)的反饋和指導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)評估結(jié)果和反思的經(jīng)驗(yàn)，提出改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的建議，并在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中加以應(yīng)用和調(diào)整。通過及時(shí)的反饋和指導(dǎo)，學(xué)生可以不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作技巧，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可靠性，這樣可以幫助學(xué)生不斷提高實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)思維能力。實(shí)驗(yàn)評估與反思的創(chuàng)新策略有助于培養(yǎng)學(xué)生的自我評估和自我調(diào)整能力，促進(jìn)他們的實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)素養(yǎng)的全面發(fā)展。三、生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的評估與改進(jìn)（一）評估方法與指標(biāo)的選擇1.成績評估。通過考試、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和作業(yè)等方式對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績進(jìn)行評估，幫助了解學(xué)生對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的掌握程度和實(shí)驗(yàn)技能的運(yùn)用能力。2.觀察評估。通過觀察學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的表現(xiàn)和操作技巧，評估他們的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)驗(yàn)態(tài)度，包括實(shí)驗(yàn)過程中的儀器操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄和實(shí)驗(yàn)安全的意識等方面。3.反思評估。通過學(xué)生的反思和自我評估，了解他們對實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的理解和思考，幫助發(fā)現(xiàn)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的理解偏差、困惑或誤解，從而進(jìn)行有針對性的教學(xué)改進(jìn)。（二）教學(xué)改進(jìn)策略1.針對評估結(jié)果進(jìn)行個(gè)性化教學(xué)。根據(jù)評估結(jié)果，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和需求，提供個(gè)性化的教學(xué)輔導(dǎo)和指導(dǎo)，這可以幫助學(xué)生克服困難，提高學(xué)習(xí)效果。2.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)前導(dǎo)學(xué)。在實(shí)驗(yàn)前提供充分的導(dǎo)學(xué)，包括理論知識的講解、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡拿鞔_和實(shí)驗(yàn)步驟的演示等，這可以幫助學(xué)生更好地理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)所需的知識和技能。3.強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)思維和科學(xué)方法。培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思維和科學(xué)方法論，引導(dǎo)他們進(jìn)行科學(xué)推理、數(shù)據(jù)分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解釋，這可以幫助學(xué)生培養(yǎng)科學(xué)思維和批判思維能力。4.提供反饋和建議。及時(shí)向?qū)W生提供實(shí)驗(yàn)結(jié)果的反饋和建議，指導(dǎo)他們改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作技巧。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的改進(jìn)建議，促進(jìn)他們主動參與教學(xué)改進(jìn)的過程。通過評估與改進(jìn)，可以不斷提高生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和效果，促進(jìn)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂茖W(xué)素養(yǎng)的全面