以核心素养为导向的中学生物学创新实验探究

引言：

随着《普通高中生物学课程标准（2017 年版）》的深化实施，生物学教育正从“知识本位”向“素养本位”转型。核心素养作为学科育人价值的集中体现，强调学生通过课程学习形成正确价值观、必备品格与关键能力。然而，当前教学中仍存在“重知识轻实践”“重结果轻过程”的倾向，例如，学生能背诵“生物多样性”概念，却难以解释身边湿地消失的原因；能计算基因频率，却无法参与遗传病科普。

一、核心素养为导向的中学生物学存在的问题

（一）教学目标与核心素养的融合流于形式

部分教师虽在教案中标注“培养科学思维”“增强社会责任”等目标，但课堂实施仍以知识灌输为主，核心素养要求未有效转化为具体教学行为。例如，在“遗传与进化”单元中，教师可能机械复述基因突变概念，却未设计“基因检测伦理争议”的思辨活动，导致学生难以将知识应用于现实问题，核心素养培养沦为口号，与课程标准要求脱节。

（二）教学评价滞后，难以衡量素养发展

现行评价仍侧重于知识记忆与解题技巧，缺乏对科学探究能力、社会责任意识等核心素养的量化工具。例如，在“生态系统”单元测试中，试卷多考察生态链组成等基础题，鲜少涉及“分析本地污染问题并提出解决方案”的实践类题目。这种评价导向使教师忽视学生思维过程与社会参与，核心素养发展效果难以监测与改进。

（三）实践资源匮乏，社会责任落地困难

生物学核心素养强调“探究实践”与“态度责任”，但学校普遍缺乏实验设备、社区合作资源及长期跟踪机制。例如，在“生物多样性保护”单元中，教师因安全顾虑取消野外调查，仅通过视频展示物种灭绝案例，学生无法亲历生态修复过程，社会责任意识培养停留在理论层面，难以转化为真实行动。

二、核心素养为导向的中学生物学创新实验策略

（一）生活化材料替代传统器材，降低实验门槛

将生活废弃物或常见物品转化为实验材料，是落实核心素养导向的中学生物学教学的重要策略。此类创新既能显著降低实验成本，又能打破学生对科学实验的“神秘化”认知，激发其探究兴趣。例如，在“植物细胞吸水与失水”实验中，教师可引导学生用白菜叶替代传统洋葱鳞片叶：将白菜叶撕成薄片置于不同浓度盐水中，学生能直观观察到细胞因失水而发生质壁分离、复原的动态过程，其现象对比度甚至优于洋葱表皮，且材料获取便捷、操作安全。再如，在“探究酵母菌呼吸方式”实验中，学生可用矿泉水瓶、气球、橡皮塞等组装简易发酵装置：通过气球膨胀程度直观反映气体产生量，替代实验室中精密的气体检测仪，既简化操作流程，又增强实验趣味性。此类设计使学生认识到“科学源于生活”，在材料选择、装置搭建与现象分析中，逐步形成“观察生活—提出问题—设计方案”的科学思维路径，同时培养其资源循环利用的环保意识，实现“科学探究”与“社会责任”素养的有机融合。

（二）自制教具突破器材限制，激发创新思维

鼓励学生利用低成本材料设计教具，可有效弥补学校实验资源的不足，同时锻炼其动手与创新能力。例如，在“生态系统的能量流动”教学中，学生可用卡纸、棉线、磁铁等材料制作“食物链能量金字塔”模型：用不同颜色卡纸代表生产者、初级消费者等营养级，棉线连接磁铁模拟能量传递路径。通过调整模型结构，学生可直观理解能量单向流动、逐级递减的规律。再如，在“显微镜使用”教学中，教师可指导学生用手机镜头、凸透镜、纸盒等材料组装简易显微镜，观察植物细胞结构。此类活动不仅深化了学生对理论知识的理解，更培养了其“科学思维”与“实践创新”能力。

（三）数字化材料拓展实验边界，融合技术素养

引入传感器、虚拟仿真等数字化工具，可突破传统实验的时间与空间限制，提升实验数据的精准性与可视化程度。例如，在“探究环境因素对光合作用的影响”实验中，学生可使用光照强度传感器、二氧化碳浓度计等设备，实时记录不同光照条件下植物叶片的氧气释放量，并通过数据分析软件生成曲线图。相比传统方法，数字化工具能更精确地反映变量关系，帮助学生建立“控制变量”“数据分析”等科学思维方法。再如，在“细胞分裂”教学中，教师可利用VR 技术模拟有丝分裂过程，学生通过佩戴设备观察染色体动态变化，加深对抽象概念的理解。此类设计将生物学与信息技术深度融合，符合“技术意识”与“科学探究”的培养目标。

（四）跨学科材料整合知识体系，培养综合素养

通过整合物理、化学等学科材料，设计综合性实验项目，可帮助学生建立学科间联系，提升解决复杂问题的能力。例如，在“制作生态瓶”实验中，学生需综合运用生物学（生态系统组成）、化学（水质检测）、物理学（光照强度控制）等知识：用透明塑料瓶构建微型生态系统，通过检测水体 pH 值、溶解氧含量等指标，分析生态瓶的稳定性。再如，在“探究酶的特性”实验中，学生可结合化学中的温度控制技术，设计不同温度下淀粉酶催化反应速率实验，并用分光光度计测量产物浓度。此类跨学科实验不仅强化了学生对生物学核心概念的理解，更培养了其“系统思维”“工程实践”等跨学科素养，为未来参与社会议题解决奠定基础。

结语：

以核心素养为导向的中学生物学创新，是破解传统教学“重知识轻实践”“重结果轻过程”困境的关键路径。通过生活化材料重构实验资源、数字化工具拓展探究边界、跨学科融合深化问题解决能力，生物学教育正从“验证科学”转向“创造科学”，从“课堂封闭”走向“社会开放”。实证表明，此类创新显著提升了学生的科学探究兴趣、生态责任意识及跨学科思维，验证了“做中学”“用中学”对核心素养落地的有效性。

参考文献：

[1]李慧,冉子莫,张丽芳.“虚实”组合对高中生生物学实验学业自我效能感的影响[J].生物学教学,2025,50(05):59-62.

[2]王瑞.设计型学习在高中生物学创新实验中的应用[J].生物学教学,2024,49(05):54-57.

[3]汪正华. 核心素养导向下高中生物学情境套题的命制探索 [J/OL]. 生物学教学, 1-5[2025-05-24].