论文部分内容阅读
摘 要 高中生物实验“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”一节中，采用基于核心素养下的高中生物实验拓展式教学模式，通过引导学生积极参与，在教师的启发和引导下以教师为主导，学生为主体，在提升学生的生物核心素养方面具有一定的作用。
关键词 核心素养 拓展 教学模式 实践研究
中图分类号 G633.91 文献标志码 B
生物学是一门以实验为基础的学科。传统的实验教学模式往往只注重科学知识的传授，忽略了学生科学素养的培养。近年来，随着高中生物教学改革的深化，实验教学越来越受到重视，实验课的教学模式也得到了丰富和深入的研究。现在倡导的生物学科素养包括：生命观念，理性思维，科学探究能力及社会责任。其中的理性思维、科学探究能力的培养与实验教学有着密切的关系。在高中生物实验课教学中教师采用基于核心素养下的拓展式教学模式，能够很好地解决其他教学模式中存在的问题，而且注重发挥学生的主体地位，注重培养学生理性思维和科学探究等方面的能力，提升学生的生物科学素养。以高中生物实验“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”为例，阐述这种教学模式在实践教学中的应用。
1 拓展式实验教学模式
拓展式实验教学模式立足于培养学生的科学素养，通过实验教学改进，对原有实验进行拓展提出新的问题，进行新的实验思考、设计和实施等，开展探究的过程。它侧重于在教师的引导、辅助下，让学生独立地提出问题、作出假设、实验设计、实施实验、结果分析和讨论交流等。
基于核心素养下的高中生物实验拓展式教学模式，是以培养学生的生物学核心素养为重心，以课本实验为基础，立足于高中教学实际和学生实际，充分挖掘和拓展课本实验，在实验材料、实验步骤、实验方法、实验结论、讨论交流等方面发挥学生的积极作用，激发学生的探究兴趣，培养和提升学生的生物学核心素养；同时，可以利用学科兴趣小组或学生假期等课余时间，利用开放实验室引导学生完成新课题的独立探究等过程。这种教学模式适用于高中生物的所有实验，根据教学大纲的要求，能够在单位课时内完成。
2 拓展式教学模式的实施
该教学模式在实施前，教师首先要对学生的“实际”情况进行了解，通过“实际”分析，基于培养核心素养的前提下，教师采用优化的教学设计实施拓展式教学模式，从而达到学生提升核心素养的目的。
2.1 “实际”分析
2.1.1 教材分析
实验“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”是人教版普通高中课程标准实验教科书高中生物必修1第二章第一节的内容，是完成“细胞中的元素和化合物”后，在“糖类、脂肪和蛋白质”内容学习之前所设置的第一个验证性实验。通过该实验可以为学生后面学习细胞内的有机物等相关知识奠定一个感性认识。同时，该实验在设置上注重对实验材料的选择、结果的预判和实验方案的设计等，所以通过学生动手实验，在教师的积极引导下积极探究，使学习充分体会探究的思想，初步掌握科学探究的一般方法和过程，培养探究能力，为今后学习打下良好的基础。
2.1.2 学情分析
高一学生已经在初中阶段学习过无机化学的一些反应，对一些化学试剂有初步的认识，同时在化学药品的取用、仪器设备的使用以及实验操作等方面也有一定的基础。由于初中阶段没有学过有机化学知识，对本实验的原理等方面的理解存在一定的困难，但这个年龄段的学生好奇心强，对未知世界充满着探索求知的欲望，乐于接受探究实验这种方法。在教师的充分准备下，通过该实验的适当拓展，将为学生进一步探究知识打下一定的基础。
此外，教师在上课前要对学生已有的相关知识、化学药品取用、实验能力等方面进行调查，对学生语言表达能力、合作学习等方面的能力要初步了解，进而在分组过程以及教学过程中能够关注到每位学生，充分发挥学生的主体地位，培养学生多方面的能力，提升生物科学素养。
2.1.3 实验条件分析
一般情况下，实验材料较为丰富，通过采购或发动学生自带等方式都可以解决。该实验对实验室设备的要求不高，所以该实验容易开展。
2.2 拓展过程
2.2.1 知识方面的拓展
该实验在知识方面的拓展主要在实验原理方面。首先是还原糖和非还原糖的知识。生物组织中可溶性糖比较多，如葡萄糖、果糖、麦芽糖、半乳糖、乳糖，五种糖的分子内含有自由的或潜在的醛基或酮基，在化学反应中具有还原性，称为还原糖；而蔗糖分子内没有该基团称为非还原糖，在化学反应中不具有还原性。
其次，斐林试剂检测还原糖的原理，即在碱性溶液中可溶性还原糖将铜元素微粒还原，同时生成Cu2O等产物。Cu2O的颜色取决于该物质的颗粒大小，反应速度快时生成的Cu2O颗粒较小，呈黄绿色；反应速度慢生成的Cu2O颗粒较大，呈红色。
再次，双缩脲试剂检测蛋白质的原理，蛋白质结构中的肽键的结构与双缩脲结构相似，能够在碱性新制氢氧化铜悬浊液中与[Cu（OH）4]2-结合生成紫色络合物。
关于非还原糖的检测可以根据学情，教师适当拓展或者引导学生进一步进行课后探究。
对于能力方面的拓展，主要是规范学生操作，例如化学药品的取用，实验中加入试管的液体量的控制，震荡摇匀的方法，水浴加热等操作的规范性。
对于实验材料方面的拓展，在实验前教师要鼓励学生进行预习，同时鼓励学生自带实验材料。一般高中生物试题中，经常提到还原糖检测实验中，不能用西瓜汁、番茄汁、胡萝卜汁等作为实验材料。但在实际实验中，学生用以上三种材料做实验时，也能得到明显的实验现象，所以，在检测还原糖的实验可以用这些材料。另外，对于生物组织中含有的抗氧化剂（如类胡萝卜素，维生素C，花青素，番茄素等）在用维生素C片与斐林试剂进行实验时，同样发生反应生成Cu2O沉淀。学生只有亲自做了该实验，才会真正理解用这些材料所进行的实验也是有效的、合乎预期效果的。通过这些实验材料进行实验更能激发学生理性思维，培养学生真正的科学态度与科学精神。同时通过循序渐进地引导，使学生逐渐学会科学探究过程及正确的探究方法。 2.2.2 方法拓展
在该实验在探究过程中，对于生物组织中糖类、脂肪、蛋白质等的检测除了教材中提到的方法之外，教师可以引导或指导学生尝试其他方法。例如在对生物组织中糖类的检测方面还可以利用银镜反应、Molisch反应、蒽酮反应、Benedict反应等检测；脂肪的检测还可以用油点试验方法、乳液形成试验方法；对于蛋白质检测还可以利用Millon反应、茚三酮反应和黄蛋白反应。
2.2.3 情感、态度、价值观方面的拓展
该实验上课前，教师需要关注小组内学生之间的协作。学生的学习小组的成员分工要明确，要有讨论、交流过程，要有得出结论的过程，不但要进行组内成员之间的交流，最后还要在班级各小组之间进行进一步交流和讨论，进而提升学生合作学习能力、协作意识的进一步培养。在课堂上，教师要适当创设情境，用三聚氰胺事件、“大头儿”等事例，说明生物组织中糖类、脂肪、蛋白质对我们人体的重要性，教育学生要有社会责任感，要善待生命，善待他人。
3 拓展式教学模式应用的注意点与建议
3.1 应用中的注意点
该教学模式在高中生物实验课实施中，要注意以下几点：① 观察类实验要注意在仪器使用、装片制作、切片等方面拓展；② 对于验证性实验可以采用探究方式进行，围绕“三维目标”进行拓展；③ 探究性实验要挖掘教材，引导学生正确观察，记录真实的实验现象，不要想当然将实验现象作为“标准答案”，着重培养学生实事求是的科学态度；④ 要注重发挥学生的主体地位，避免将实验课变成知识传授课；⑤ 实验操作完成后要留有时间让学生相互交流，彼此学习，如学生仍有疑问，教师应该积极引导和鼓励学生进一步探究。
3.2 建议
① 该实验教学模式立足于高中教学“实际”，拓展实验要当成进行全新的实验探究；② 该模式学科兴趣小组和开放实验室相配合进行更好；③ 实验前，教师要引导学生针对教材实验进行预习，要积极提出问题，并结合所提出的问题设计解决方案；④ 按照教学计划，要有的放矢进行拓展，部分拓展内容可以在非实验的课堂上进行渗透。
参考文献：
[1] 章振华.高中生物拓展性实验与学生生物科学素养培养的行动研究[D].上海：华东师范大学，2008.
[2] 顾凤秀.拓展初中生物实验，提升学生的探究能力[J].生物学教学，2011，27（9）：62-64.
[3] 沈桂弟.“递进式”方法在拓展实验中的应用[J].生物学教学，2013，38（8）：51-52.
[4] 姚灵灵.高中生物实验的拓展实验与教学建议[D].合肥：安徽师范大学，2014.4
[5] 张云，林颖韬.高中生物实验技术与教学[M].厦门：厦门大学出版社，2015.7.13
[6] 陈钧辉，李俊，张太平等.生物化学实验[M].北京，科技出版社，2008.4
[7] 杨晓东.新制氢氧化铜若干问题的探讨[J].化学教学，2012（9）.53～56
[8] 张云，林颖韬，陈巧，林凡.“生物组织中可溶性还原糖检测”的疑问探讨[J].生物学教学，2014.39（10）：60-61.
关键词 核心素养 拓展 教学模式 实践研究
中图分类号 G633.91 文献标志码 B
生物学是一门以实验为基础的学科。传统的实验教学模式往往只注重科学知识的传授，忽略了学生科学素养的培养。近年来，随着高中生物教学改革的深化，实验教学越来越受到重视，实验课的教学模式也得到了丰富和深入的研究。现在倡导的生物学科素养包括：生命观念，理性思维，科学探究能力及社会责任。其中的理性思维、科学探究能力的培养与实验教学有着密切的关系。在高中生物实验课教学中教师采用基于核心素养下的拓展式教学模式，能够很好地解决其他教学模式中存在的问题，而且注重发挥学生的主体地位，注重培养学生理性思维和科学探究等方面的能力，提升学生的生物科学素养。以高中生物实验“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”为例，阐述这种教学模式在实践教学中的应用。
1 拓展式实验教学模式
拓展式实验教学模式立足于培养学生的科学素养，通过实验教学改进，对原有实验进行拓展提出新的问题，进行新的实验思考、设计和实施等，开展探究的过程。它侧重于在教师的引导、辅助下，让学生独立地提出问题、作出假设、实验设计、实施实验、结果分析和讨论交流等。
基于核心素养下的高中生物实验拓展式教学模式，是以培养学生的生物学核心素养为重心，以课本实验为基础，立足于高中教学实际和学生实际，充分挖掘和拓展课本实验，在实验材料、实验步骤、实验方法、实验结论、讨论交流等方面发挥学生的积极作用，激发学生的探究兴趣，培养和提升学生的生物学核心素养；同时，可以利用学科兴趣小组或学生假期等课余时间，利用开放实验室引导学生完成新课题的独立探究等过程。这种教学模式适用于高中生物的所有实验，根据教学大纲的要求，能够在单位课时内完成。
2 拓展式教学模式的实施
该教学模式在实施前，教师首先要对学生的“实际”情况进行了解，通过“实际”分析，基于培养核心素养的前提下，教师采用优化的教学设计实施拓展式教学模式，从而达到学生提升核心素养的目的。
2.1 “实际”分析
2.1.1 教材分析
实验“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”是人教版普通高中课程标准实验教科书高中生物必修1第二章第一节的内容，是完成“细胞中的元素和化合物”后，在“糖类、脂肪和蛋白质”内容学习之前所设置的第一个验证性实验。通过该实验可以为学生后面学习细胞内的有机物等相关知识奠定一个感性认识。同时，该实验在设置上注重对实验材料的选择、结果的预判和实验方案的设计等，所以通过学生动手实验，在教师的积极引导下积极探究，使学习充分体会探究的思想，初步掌握科学探究的一般方法和过程，培养探究能力，为今后学习打下良好的基础。
2.1.2 学情分析
高一学生已经在初中阶段学习过无机化学的一些反应，对一些化学试剂有初步的认识，同时在化学药品的取用、仪器设备的使用以及实验操作等方面也有一定的基础。由于初中阶段没有学过有机化学知识，对本实验的原理等方面的理解存在一定的困难，但这个年龄段的学生好奇心强，对未知世界充满着探索求知的欲望，乐于接受探究实验这种方法。在教师的充分准备下，通过该实验的适当拓展，将为学生进一步探究知识打下一定的基础。
此外，教师在上课前要对学生已有的相关知识、化学药品取用、实验能力等方面进行调查，对学生语言表达能力、合作学习等方面的能力要初步了解，进而在分组过程以及教学过程中能够关注到每位学生，充分发挥学生的主体地位，培养学生多方面的能力，提升生物科学素养。
2.1.3 实验条件分析
一般情况下，实验材料较为丰富，通过采购或发动学生自带等方式都可以解决。该实验对实验室设备的要求不高，所以该实验容易开展。
2.2 拓展过程
2.2.1 知识方面的拓展
该实验在知识方面的拓展主要在实验原理方面。首先是还原糖和非还原糖的知识。生物组织中可溶性糖比较多，如葡萄糖、果糖、麦芽糖、半乳糖、乳糖，五种糖的分子内含有自由的或潜在的醛基或酮基，在化学反应中具有还原性，称为还原糖；而蔗糖分子内没有该基团称为非还原糖，在化学反应中不具有还原性。
其次，斐林试剂检测还原糖的原理，即在碱性溶液中可溶性还原糖将铜元素微粒还原，同时生成Cu2O等产物。Cu2O的颜色取决于该物质的颗粒大小，反应速度快时生成的Cu2O颗粒较小，呈黄绿色；反应速度慢生成的Cu2O颗粒较大，呈红色。
再次，双缩脲试剂检测蛋白质的原理，蛋白质结构中的肽键的结构与双缩脲结构相似，能够在碱性新制氢氧化铜悬浊液中与[Cu（OH）4]2-结合生成紫色络合物。
关于非还原糖的检测可以根据学情，教师适当拓展或者引导学生进一步进行课后探究。
对于能力方面的拓展，主要是规范学生操作，例如化学药品的取用，实验中加入试管的液体量的控制，震荡摇匀的方法，水浴加热等操作的规范性。
对于实验材料方面的拓展，在实验前教师要鼓励学生进行预习，同时鼓励学生自带实验材料。一般高中生物试题中，经常提到还原糖检测实验中，不能用西瓜汁、番茄汁、胡萝卜汁等作为实验材料。但在实际实验中，学生用以上三种材料做实验时，也能得到明显的实验现象，所以，在检测还原糖的实验可以用这些材料。另外，对于生物组织中含有的抗氧化剂（如类胡萝卜素，维生素C，花青素，番茄素等）在用维生素C片与斐林试剂进行实验时，同样发生反应生成Cu2O沉淀。学生只有亲自做了该实验，才会真正理解用这些材料所进行的实验也是有效的、合乎预期效果的。通过这些实验材料进行实验更能激发学生理性思维，培养学生真正的科学态度与科学精神。同时通过循序渐进地引导，使学生逐渐学会科学探究过程及正确的探究方法。 2.2.2 方法拓展
在该实验在探究过程中，对于生物组织中糖类、脂肪、蛋白质等的检测除了教材中提到的方法之外，教师可以引导或指导学生尝试其他方法。例如在对生物组织中糖类的检测方面还可以利用银镜反应、Molisch反应、蒽酮反应、Benedict反应等检测；脂肪的检测还可以用油点试验方法、乳液形成试验方法；对于蛋白质检测还可以利用Millon反应、茚三酮反应和黄蛋白反应。
2.2.3 情感、态度、价值观方面的拓展
该实验上课前，教师需要关注小组内学生之间的协作。学生的学习小组的成员分工要明确，要有讨论、交流过程，要有得出结论的过程，不但要进行组内成员之间的交流，最后还要在班级各小组之间进行进一步交流和讨论，进而提升学生合作学习能力、协作意识的进一步培养。在课堂上，教师要适当创设情境，用三聚氰胺事件、“大头儿”等事例，说明生物组织中糖类、脂肪、蛋白质对我们人体的重要性，教育学生要有社会责任感，要善待生命，善待他人。
3 拓展式教学模式应用的注意点与建议
3.1 应用中的注意点
该教学模式在高中生物实验课实施中，要注意以下几点：① 观察类实验要注意在仪器使用、装片制作、切片等方面拓展；② 对于验证性实验可以采用探究方式进行，围绕“三维目标”进行拓展；③ 探究性实验要挖掘教材，引导学生正确观察，记录真实的实验现象，不要想当然将实验现象作为“标准答案”，着重培养学生实事求是的科学态度；④ 要注重发挥学生的主体地位，避免将实验课变成知识传授课；⑤ 实验操作完成后要留有时间让学生相互交流，彼此学习，如学生仍有疑问，教师应该积极引导和鼓励学生进一步探究。
3.2 建议
① 该实验教学模式立足于高中教学“实际”，拓展实验要当成进行全新的实验探究；② 该模式学科兴趣小组和开放实验室相配合进行更好；③ 实验前，教师要引导学生针对教材实验进行预习，要积极提出问题，并结合所提出的问题设计解决方案；④ 按照教学计划，要有的放矢进行拓展，部分拓展内容可以在非实验的课堂上进行渗透。
参考文献：
[1] 章振华.高中生物拓展性实验与学生生物科学素养培养的行动研究[D].上海：华东师范大学，2008.
[2] 顾凤秀.拓展初中生物实验，提升学生的探究能力[J].生物学教学，2011，27（9）：62-64.
[3] 沈桂弟.“递进式”方法在拓展实验中的应用[J].生物学教学，2013，38（8）：51-52.
[4] 姚灵灵.高中生物实验的拓展实验与教学建议[D].合肥：安徽师范大学，2014.4
[5] 张云，林颖韬.高中生物实验技术与教学[M].厦门：厦门大学出版社，2015.7.13
[6] 陈钧辉，李俊，张太平等.生物化学实验[M].北京，科技出版社，2008.4
[7] 杨晓东.新制氢氧化铜若干问题的探讨[J].化学教学，2012（9）.53～56
[8] 张云，林颖韬，陈巧，林凡.“生物组织中可溶性还原糖检测”的疑问探讨[J].生物学教学，2014.39（10）：60-61.