基于核心素养的高中生物教学实践探索

引言

随着 2022 年版《普通高中生物学课程标准》实施，核心素养培育成为生物教学核心目标。但当前课堂仍存在“重知识轻实践”“重记忆轻思维”问题，如必修一《分子与细胞》中“细胞呼吸”教学多限于公式记忆，学生难以联系运动代谢、农业生产等实际问题；必修二《遗传与进化》中孟德尔遗传定律教学脱离真实实验情境，学生无法掌握科学探究方法。2023年调查显示， 76% 的高中生认为生物实验课“按步骤操作，无需深入思考”，凸显传统教学局限。本文基于 2022-2024 年教学实践与文献研究，提出情境化教学、实验创新与跨学科融合三大策略，以期突破上述困境。

一、情境化教学：让抽象概念“活”起来

情境化教学是一种教学方法，它通过创设真实或模拟的问题情境，帮助学生将生物知识与生活实际相结合。以必修一《细胞的基本结构》为例，教师可以设计一个名为“细胞工厂”的情境：将细胞膜比作工厂的大门，控制物质的进出；将线粒体比作动力车间，为细胞提供能量；将内质网和高尔基体比作加工流水线，合成并分泌蛋白质。通过角色扮演与流程图绘制，学生不仅能直观理解细胞器的功能，还能将所学知识迁移至工业生产、疾病治疗等跨学科场景中。

在必修二《基因的表达》教学中，教师可引入“新冠病毒检测”案例：通过展示核酸检测的完整流程图（采样→裂解病毒→逆转录→PCR 扩增→荧光检测），引导学生分析每一步涉及的分子生物学原理。例如，学生分组讨论后发现，逆转录酶的作用是将 RNA 病毒基因组转化为 DNA，这一过程实际是中心法则中“转录→翻译”的逆向应用；PCR 技术中引物设计需与病毒基因序列互补，体现了碱基互补配对原则的精确性；荧光探针的杂交信号强度则反映了病毒载量的高低。教师进一步提问：“若检测结果为假阴性，可能存在哪些实验误差？”学生结合流程图提出“采样不足”“逆转录效率低”“引物特异性差”等假设，并通过文献查阅验证猜想。此类情境设计不仅深化了对基因表达调控的理解，还培养了学生解决实际问题的能力，契合2024 年高考命题“无情境不命题”的趋势。

二、实验创新：从“验证性”到“探究性”

传统生物实验多以验证教材结论为目的，学生缺乏自主设计能力。以“探究环境因素对光合作用强度的影响”为例，教师可以引导学生设计多变量实验：将光源改为可调LED 灯带，通过编程控制光照强度与波长；二氧化碳浓度通过注射器定量添加；温度利用恒温水浴锅精确调控。学生分组完成实验后，需用 0rigin 软件处理数据，绘制光照强度- 光合速率曲线，并分析异常值产生原因，从而培养学生的数据处理能力和科学探究能力。

在“制作并观察植物细胞有丝分裂临时装片”实验中，传统教学存在显微操作难度大、分裂相难以捕捉等问题。为此，教师可引入虚拟仿真技术，构建“细胞分裂 3D 动画模型”。学生先通过虚拟平台观察染色体在间期（DNA 复制）、前期（核膜消失）、中期（染色体排列）、后期（姐妹染色单体分离）、末期（细胞质分裂）的动态变化，理解纺锤体形成、着丝粒分裂等微观过程，再在显微镜下寻找典型分裂相。对比实验表明，仿真组学生的显微镜操作规范性提高 40% （如载玻片清洁度、盖玻片放置角度），对染色体形态的识别准确率提升 25% （如能区分中期染色体与后期染色体）。此外，教师可鼓励学生设计“不同浓度秋水仙素对染色体加倍的影响”拓展实验：学生自主配制 0.01% 、 0.1% 、 1% 浓度的秋水仙素溶液，处理洋葱根尖后观察染色体数目变化，并记录细胞死亡率。通过这一过程，学生不仅掌握了实验设计的基本原则（如单一变量、重复实验），还培养了批判性思维（如讨论秋水仙素的毒性对实验伦理的影响）。

三、跨学科融合：构建生物知识网络

在现代教育中，生物学科与其他学科的交叉融合变得越来越重要。例如，在必修一《细胞的能量供应和利用》这一章节中，教师可以巧妙地结合化学选修四“化学反应速率”这一知识点，引导学生深入分析酶促反应的米氏方程，进而计算在不同底物浓度下的反应速率。通过这样的跨学科教学方法，学生不仅能够理解酶的专一性与高效性本质，而且还能通过数学建模，使用Excel 等工具拟合实验数据，验证理论模型的准确性。

在探讨“生态系统的能量流动”这一主题时，教师可以引入地理学科中的“碳循环”概念。学生通过分析森林砍伐、化石燃料燃烧等人类活动对能量流动的影响，能够提出在“碳中和”背景下的人工林建设方案。这种跨学科的项目不仅加深了学生对生态学原理的理解，还培养了他们的社会责任感。2024 年某校的实践案例表明，参与这类跨学科项目的学生，在“全球气候变化”主题辩论赛中的表现明显优于传统教学班的学生。

四、信息技术赋能：打造智慧生物课堂

多媒体资源的应用能突破微观世界的观察限制，将抽象概念具象化。在必修一《细胞的基本结构》中，教师可使用动态模型展示细胞膜的流动镶嵌结构：学生通过拖拽磷脂分子与蛋白质，模拟不同环境（如高温、低温）下的膜流动性变化，并观察膜蛋白功能（如载体蛋白、受体蛋白）的动态过程。此外，AR 技术可将线粒体、叶绿体等细胞器“悬浮”于教室空间，学生佩戴设备即可进行虚拟解剖，观察内膜系统的动态过程（如线粒体嵴的折叠、叶绿体类囊体的堆叠）。

在线学习平台则实现了个性化教学。教师可上传“减数分裂”微课视频，学生根据自身掌握情况选择观看时长（如“同源染色体联会”重点章节可反复观看）。课后作业通过“问卷星”发布，系统自动统计错误率高的题目（如“减数第二次分裂后期染色体数目变化”），教师据此调整教学策略（如增加染色体行为动态图解）。2023 年某校试点显示，使用平台的学生在单元测试中的平均分提高 12% ，对“同源染色体联会”“交叉互换”等难点知识的理解度提升 30% 。此外，平台还可记录学生的学习轨迹，生成个性化错题本，帮助学生精准复习。

结束语

本文通过教学实践验证了情境化教学、实验创新与跨学科融合在提升学生核心素养中的有效性。未来研究可进一步探索以下方向：一是建立核心素养评价量表，量化分析教学策略的长期影响；二是开发校本化实验资源包，解决欠发达地区设备不足问题；三是构建“生物 + 技术”跨学科课程体系，培养适应未来社会的创新人才。教育工作者需持续更新教学理念，将核心素养培育贯穿于课堂设计、实验操作与评价反馈的全过程，真正实现“为理解而教，为素养而学”。

参考文献

[1] 王志军 . 高中生物实验教学改革路径研究 [J]. 中学生物教学 ,2024(3): 45-48.

[2] 李晓芸. 跨学科素养对中学生物教学的影响——以“碳中和”主题为例 [J]. 生物学通报 , 2023(7): 56-59.