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基于科学素养的实验教学实施策略——以“细胞大小与物质运输关系”为例

发表时间：2021/4/9 来源：《基础教育课程》2021年2月作者：刘艳燕

[导读] 核心素养是生物教学的重要指导性理念，而实验教学是提升学科素养的良好渠道。教师如何在实验教学中发展学生学科素养是值得研究的问题。本文以“细胞大小与物质运输关系”为例，介绍了实验教学过程及设计意图，总结了实验教学的实施策略。

辽宁省铁岭市高级中学刘艳燕 112000

摘要：核心素养是生物教学的重要指导性理念，而实验教学是提升学科素养的良好渠道。教师如何在实验教学中发展学生学科素养是值得研究的问题。本文以“细胞大小与物质运输关系”为例，介绍了实验教学过程及设计意图，总结了实验教学的实施策略。
关键词：实验教学策略
        生物实验教学是落实学生生物学科素养的重要载体和渠道，如何在实验教学中落实学科素养是值得研究的课题。本文以“细胞大小与物质运输关系”实验为例，总结并提出了高中生物实验教学具体实施策略，希望对一线教师起到一定的参考和启发作用。
        1内容分析
        1.1地位分析
        “细胞大小与物质运输关系”属于人民教育出版社《生物》必修1第6章第1节细胞增殖的实验。本节内容为“细胞增殖”做好铺垫，使学生更好的理解细胞不能无限长大的原因，同时掌握细胞大小与物质运输的关系。
        1.2重难点分析
        理解细胞不能无限长大的原因和细胞大小与物质运输的关系；设计创新实验的思路，即实验材料选择、实验操作及实验结果问题分析；
        1.3教学目标
        通过参与细胞大小与物质运输的关系，了解细胞不能无限长大的原因，深化结构功能观；
        通过设计实验，提高学生设计实验的能力和科学思维能力；
        在实施探究实验过程中，提高动手能力、设计实验能力、创新能力；
        通过在实验中小组合作探究，学生的合作意识、乐于思考和探索的精神有所提高。
        1.4学习者分析
        学生处于高中一年级学生，具有一定的知识基础，如正方体体积、表面积的计算、淀粉遇碘变蓝等；具备完成探究实验的能力，如观察能力、表达能力、计算能力、绘图能力、分析问题和解决问题能力学习生物热情高涨，探究欲望强烈。
        2.实验教学过程
        2.1课前准备
        课前教师按照教材实验过程制作“细胞大小与物质运输关系”微课，供学生预习。
        【设计意图】通过形象的微课，不但可以提高学生的预习效果，还能激发学生的学习兴趣。
        2.2探究安全实验材料
        由于NaOH具有腐蚀性，可以用其他实验材料代替含酚酞的琼脂块和氢氧化钠吗？教师引导学生思考，探索更好的实验材料。学生讨论之后，提出了很多方案，有萝卜、山药、豆腐泡到墨水中，或者含淀粉的琼脂泡到碘液中等等。教师提供三组实验材料即：体积不同生马铃薯块+蓝墨水；体积不同熟的马铃薯块+蓝墨水；体积不同淀粉琼脂块+稀释碘酒。小组选择其中一种实验材料开展实验，然后小组代表展示实验结果并通过分析和比较选择出最佳的实验材料。
        【设计意图】选对了实验材料实验就成功了一半，通过这样的实验培养学生选择实验材料的能力，并且通过小组合作能够提高学生合作意识。

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在展示实验结果的过程中还能够提高学生的归纳总结能力和语言表达能力。
        2.3构建数学模型
        学生分析实验的自变量、因变量及无关变量。各小组测量实验数据即正方体的体积和扩散深度，计算相对表面积、扩散的体积与总体积之比。学生根据所得数据数据，描点画线，构建数学模型。
        【设计意图】模型方法是生物学十分重要的方法，在实验后统计数据和处理数据过程中，学生的处理数据能力、分析数据能力、构建数学模型能力得以提高。
        3实验教学策略
        为了更好的促进学生生物学学科素养发展，我们以该实验为例，总结了以下几点实验教学的策略。
        3.1明确实验教学目标
        教学目标是教学的灵魂，在进行实验教学设计时，教师需要确立实验教学目标，然后设计相关活动来达成教学目标。教学目标要重点围绕科学思维和科学探究。
        3.2巧用现代教育技术，直观呈现实验
        在实验教学过程中，有些实验需要时间过长，或者对实验者、实验技术、实验器材要求过高，教师可以利用微课、视频等现代教育技术直观呈现实验过程或者实验结果。这样可以节省课堂时间，也可以把不能实际操作的实验呈现出来。提高课堂的效率。
        3.3优化实验教学方式
        在开展实验教学的过程中，可以通过创新教学形式激发学生的学习兴趣，将传统的实验教学生动化，实验教学不一定全部按照教材实验进行。我们可以积极引导学生，在一些实验材料，实验因变量等内容上进行选择，引导学生自行设计实验并开展实验。最好选择一些贴近学生生活的实验材料和方法，能够让学生学以致用。教师要不断引导学生，师生共同探讨得出相关实验方法。这样不仅能够更好的落实实验教学目标，还能培养学生的创新精神思维方式，形成一定的科学探究能力。
        3.4拓展实验宽度和深度，提高科学思维能力
        按照教材编排本实验的中内容并不多，学生也比较容易理解。但是教师经过精心设计，会拓宽实验的深度和宽度，使该实验充实而饱满。通过与生活紧密联系，不断引导学生思考，学生的思维能力会得到充分的提高，为学生以后的学习和发展奠定坚实的基础。
        3.5拓宽实验教学资源
        随着现代技术的发展，很多现代仪器都可以引入实验中。如本实验的TDS测试笔，我们可以测量水体中盐溶液含量，或者很多气体传感器，都可以应用到生物实验教学中。应用现代技术会使实验更加先进，实验结果更加清晰。
        总之，为发展学生的核心素养，教师要加强对实验教学的重视。在实验教学的过程中，不断创新教学形式和实验设计，丰富实验课堂，推进高中生物实验教学的不断发展。希望本文能对一线教师提供一定的参考，关于生物实验教学的实施策略还需要具体情况具体分析，在实施策略这条路上，我们还需继续探索和钻研。
参考文献
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[3]杨新．谈高中生物学科核心素养的培养［J］.素质拓展,2017( 8) : 74-75．
[4]吴成军.发展学科生物学核心素养的思考[J].中学生物学教,2019(8):4-11.
[ 辽宁省教育学会“十三五”规划2019年度课题《基于核心素养发展的高中生物实验教学策略探索于研究》，编号：XH20190126]