高中生物实验素养教学如何契合高考 阜阳三中生物组 潘鸽

摘 要： 新课程背景下的生物教学模式使学生的探究能力越来越强，但是针对高考，学生还需要进一步提高探究能力与解决问题的能力。 
     关键词： 实验素养  契合  教学建议 

伴随着高中新课程的不断推进，高考命题的趋势也渐渐从知识考查向能力考查转变。刚刚结束不久的2017年高考，整体上看进一步体现了普通高中课程改革的精神，对考生的能力进行充分的考查，强调了思维性和技能的考核，对考生学科素养、能力考查的要求平稳中有较大的提高。但是从生物高考题的作答情况中，我们感受到，很多考生在深层次思考和实验探究能力等方面与课程标准对科学探究能力的要求还有较大的差距，表现在不少考生不能已掌握的生物学实验探究历程运用于新情境下的问题进行迁移，无法对核心概念，核心技能进行深度理解，以至于在一个新的探究实验背景下无所适从。

例 ：29．（10分） 根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型，有些病毒对人类健康会造成很大危害，通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。 假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型，简要写出（1）实验思路，（2）预期实验结果及结论即可。（要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组）

一、试题分析：在这道高考题中，注重了对生物核心概念细胞周期和科学发展史DNA发现以及核心技术同位素标记法的杂糅考查。

     1、关于细胞周期的概念，课本P112进行了图6-1的图形形式的物理模型的建构，也进行了表6-1的数学模型的建构。但是这些都是最后实验结果的呈现，这些模型的出现是如何得来的？实验的具体过程？生物学作为实验学科，生物科学的素养是学生未来走向社会进行个人决策所需的生物科学知识、探究能力以及相关的情感态度与价值观。对生命现象和规律的探究能力，以及运用生物学知识解决实际问题的能力则是高考生物学科所定义的关键能力，是高考中高一层次的要求，也是社会发展对于人才的基本要求。所以在本题中渗透了实验设计的思路。

曲线图在描述细胞周期的概念时，更具有连续性和相关性，通过横纵坐标含义的完美结合，体现细胞周期的动态性。该模型但较为抽象，对学生的思维层次要求较高。但平时的学习时也有根据题目进行渗透性探究，但也需要学生会知识性的迁移。

例．在生命科学研究中，“放射性同位素示踪法”是经常使用的研究方法，放射性同位素自显影技术被用于研究细胞有丝分裂过程中DNA和RNA的变化。右图表示洋葱根尖细胞处于有丝分裂各阶段中DNA和信使RNA含量的变化。有关叙述错误的是( )

A．在放射性同位素标记研究中，为区别DNA和RNA，最好选择标记的物质依次是胸腺嘧啶脱氧核苷酸、尿嘧啶核苷酸

B．处于分裂期的细胞中mRNA含量较低的最可能原因是分裂期细胞中的染色体高度螺旋化，不能解旋并转录成mRNA

C．依据图示，细胞中核糖体活动旺盛的时期可能是a、c

D．图中e时期，细胞核内DNA和染色体的比例为2∶1

解析：若想区别DNA和RNA，应选择两种核酸特有的单体进行标记，A项正确；在整个细胞周期中，分裂间期对应为a、b、c段分别代表G1、S、G2期。分裂期对应的d段包括前、中、后三个时期，e段为末期。分裂间期中的a、c段mRNA含量增加，说明是蛋白质的合成过程，故C正确；之所以到分裂期后mRNA含量较低，是因为细胞核DNA存在于高度螺旋化的染色体中，不能解旋、转录形成mRNA；e时期时，染色体的着丝点已经分裂，不再含有染色单体，故两者比例为1∶1。

答案：D

分析与对策：其实从上题可以看出，学生平时做过同位素标记的胸苷与尿苷的题目，但是很多同学现在做题的思维就是为了做这个题而做这个题，分析答案只是为了能得到这个题目的分数，他们没有把题目中的实验探究思路，方法，结果内化成知识，以便运用于以后的新情境下。课堂上老师的讲解时间毕竟有限，所以无限的应该是学生的发散思维，这个方面在以后的教学中得注意指导学生。

方法1：比如在核心概念教学时多深入设计题目，比如以下这个就是我在看到上面的例题学生掌握的不太好时给学生进行的变式拓展，学生只有进行了内化理解核心概念细胞周期和核心技术同位素标记法时才能解答，并且在他们的思维中会对DNA与RNA的同位素标记差别有内化理解，所以今年高考题出来，其他学生反应29题不知道如何下手，我们班学生会很快产生带入感，这题得分率不错。

【变式链接】1、科学家利用含有3H标记胸苷(T)和尿苷(U)的培养基培养蚕豆根尖分生区细胞。蚕豆有丝分裂细胞周期为20h，根据这两种核苷被利用的速率绘制的曲线如图所示。对此结果的分析不正确的是（　　）

A．b点时刻，细胞正大量合成RNA

B．d点时刻，细胞中DNA含量达到最大值

C．ce阶段，细胞最容易发生基因突变

D．在显微镜下，处于ce阶段的细胞数目最多

答案：B

【变式链接】2、用3H标记的胸苷和3H标记的尿苷(它们分别足合成DNA和RNA的原料)，分别处理活的洋葱根尖，一段时间后检测大分子放射性，最可能的结果是

[     ]

A．前者部分细胞能检测到放射性，后者所有细胞都能检测到放射性

B．前者所有细胞都能检测到放射性，后者只有局部区域细胞能检测到放射性

C．两者所有细胞都能检测到放射性

D．两者所有细胞都不能检测到放射

2、关于DNA是主要遗传物质的发现史的考察，高考题给予了适当提示，病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型，以体外培养的宿主细胞等为材料，确定该病毒的类型。

“噬菌体侵染细菌的实验”是验证DNA是遗传物质的经典实验。不同时期、不同版本的高中生物教科书都采用了这个实验，作为DNA是遗传物质的重要证据。该实验的研究背景、设计思路、科学方法都是较好的科学教育素材，运用得当，可以较好地让学生体验科学知识的发生过程，并提升学生的分析、思维、探究等方面的能力。

  分析与对策：这部分考查比较常态，学生对于这部分其实掌握的很扎实，这也反应出学生重知识而不愿探究知识的由来，所以两方面比较，学生觉得设计噬菌体的实验很简单，因为是记忆性知识，而如何区分不同的噬菌体，这个是要探究思考设计，所以要差一些。但是识记性内容也是探究性题目的基础，所以这方面在平时教学中也要扎实练习。

二、反思与教学建议 
　　试题涉及的知识背景学生并不陌生，都是学科主干知识，但考生答题的结果却很不尽如人意，比如对于实验的生物学语言描述不够到位，答题不够完整和规范。很多问题都暴露出来。那么教师重点花大力气培训的实验为什么考查结果还是不够理想呢？我们要静下心来认真分析，深入思考，可能是由于以下几点原因造成的：

第一，只有在实验过程中获得鲜活的感性认识，才能获得实验技能和经验，遇到新情景下的实验才有可借鉴的经验，也才能设计出正确的实验方案。学生实验不够深入彻底，生物实验课变成学生的休闲场所，甚至有些实验并没有真正开展，致使学生缺乏感性认识，难于获得实验技能和经验，对于对照的原理与方法没有真正理解，停留于对表面形式的记忆，遇到新情景时没有可借鉴的经验。

教学建议：真正重视和加强实验教学。生物科学是在实验的基础上发展起来的自然科学，实验是研究生物科学的基本方法。我们学校最近几年配备了数字化实验室，配套了选修实验仪器，但实际情况实验室使用率并不是太高，我认为我校实验室应配备相应的高素质生物学专职老师进行管理，给一线的教学老师做好后勤工作，生物一线老师应克服畏难情绪，让学生动手参与实验活动，在理解实验原理的基础上去把握实验的实施方案，并能够根据自己所学的有关理论对实验进行必要的改进。这样大家共同努力，才能使有形的实验设备内化成学生的实验素养。 

第二，实验过程中忽视了学生的思考，将探究实验变成验证实验来做，没有引导学生去探究，教师习惯用自己的思维过程代替学生的思维过程，致使学生依赖性逐渐增强，分析综合能力日渐不足。对于学生实验过程中产生的问题没有足够重视，弱化了学生探究意识和探究能力的培养。

教学建议：在教学过程中要加强科学方法和科学思想的训练，重视科学探究的思维过程，从实验操作的规范性、实验设计的整体性、实验探究的开放性、分析实验的科学性、实验归纳的多元性来着手。听课中发现很多老师在这方面做的都很好，所以加强听课会有很大提升。可以就问题课堂及时设计小课题当堂练习展示，给学生思考演练的机会。

好教学应当是教师和学生一起，共同把一个新概念的引入作为重要的发现过程，把提出问题、解决问题的思维方法，得到的结论，通过探讨式的讲述和讨论，引导学生去了解一些规律的发展过程，感染科学创造精神。

主要参考文献

1. 陈蓉霞.德尔布吕克—噬菌体学派的灵魂.生命世界，2009(7):70-75

2. 王永胜.生物学核心概念的发展.北京：人民教育出版社,2007:82-85