利用高中生物学教材“探究·实践”栏目培养学生核心素养

[摘 要]高中生物学学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。人教版高中生物学教材“探究·实践”栏目内容丰富，强调实践操作和探究过程，是培养学生学科核心素养的重要载体。本文结合实例分析了“探究·实践”栏目对学生形成生命观念、发展科学思维、提高科学探究能力、增强社会责任意识的重要作用，并提出了教学使用建议。

[关键词]“探究·实践”栏目；高中生物学；核心素养

[中图分类号] G633            [文献标志码] A [文章编号] 1008-2549（2025） 001-0068-04

《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课标》）提出，提高学生的生物学学科核心素养，是普通高中生物学课程的宗旨。人民教育出版社2019年出版的高中生物学教材，各模块中均设置了“探究·实践”栏目。该栏目活动主题丰富多样，包括实验操作、设计制作、调查搜集等，既需要学生观察思考，又需要其动手操作，是培养核心素养的良好资源。笔者分析了该栏目对于培养学生生物学学科核心素养的重要作用，并结合实例提出了教学使用建议，为中学一线教师提供参考。

一、普通高中生物学学科核心素养概述

《课标》中明确指出，生物学核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生逐步形成的正确价值观、必备品格和关键能力，包括生命观念、科学思维、科学探究、社会责任四个方面。生命观念是对生命现象和生命活动规律的深入理解与总体认知，是基于生物学事实和现象抽象、概括形成的意识、观念和思想方法，包括结构与功能观、进化与适应观、稳态与平衡观、物质与能量观等。科学思维是在尊重事实和证据的基础上，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力，包括归纳与概括思维、演绎与推理思维、模型与建模思维、批判性思维、创造性思维等。科学探究是对生物学现象进行探索、研究，及对结果进行交流、表达的能力，包括观察、提出问题、资料查阅、实验设计、方案实施、数据处理、表达交流、团队合作等能力。社会责任是基于生物学认识，参与个人和社会事务讨论，做出理性解释和判断，解决生产生活实际问题的担当和能力，包括：关注社会议题，参与讨论并做出理性解释，辨别迷信和伪科学；进行科学实践，尝试解决实际生活问题；形成生态意识，参与环境保护实践；崇尚健康文明的生活方式，做健康中国的促进者和实践者。

二、“探究·实践”栏目概述

“探究·实践”是人教版高中生物学教材中的重要栏目，集科学性、系统性、教育性于一体。该栏目内容丰富多样，涵盖了细胞生物学、遗传学、生态学等多个领域；强调实践操作，要求学生亲自动手进行实验操作、方案设计、数据收集与分析等；注重科学探究过程，引导学生经历提出问题、做出假设、设计实验、具体实施、得出结论等科学探究的一般过程，让学生体验科学研究的方法和思维方式。该栏目对于培养学生的生物学学科核心素养具有重要作用。通过探究实践活动，学生能够深入理解生物学概念和原理，进而形成生命观念。在探究实践的过程中，学生需要对实验现象和数据进行分析、推理、归纳和总结，有助于培养其科学思维能力。在完成探究活动的过程中，学生体验了完整的探究流程，有助于培养其提出问题、做出假设、设计实验、实施实验、分析结果、得出结论、交流合作等科学探究能力。

三、利用“探究·实践”栏目培养学生核心素养例析

（一）形成生命观念

1.结构与功能观

结构与功能观是指生物体的结构与功能之间存在紧密且相互适应的关系，一定的结构必然对应着一定的功能，而功能的实现又依赖于特定的结构。必修1第50页的实验“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”，要求学生使用高倍显微镜观察藓类叶片中叶绿体的形态和分布，以及新鲜黑藻叶片中细胞质的流动现象，有助于学生形成结构与功能相适应的生命观念。教师可在学生观察后，组织学生就下面两个问题进行讨论：叶绿体的形态和分布，与叶绿体的功能有何关系？细胞质不断流动，对于活细胞完成生命活动有何意义？然后再进行总结，促进学生树立结构与功能观。

2.进化与适应观

进化与适应观是指进化为生物适应环境提供了动力，而适应则是进化的结果体现；进化促进适应，适应推动进化。必修2第112页的探究“探究自然选择对种群基因频率变化的影响”，要求学生用创设数字化问题情境的方法，通过对数据进行计算和分析，探究自然选择对桦尺蛾种群基因频率变化的影响，有助于培养学生的进化与适应观。教师在指导学生进行探究时，可先让学生分析、计算、填写教材中的表格并将数据进行比较，再针对教材中提出的问题进行小组讨论，最后进行总结，以便学生理解树皮被煤烟熏成黑褐色后，与黑色桦尺蛾相比，浅色桦尺蛾更容易被天敌发现并捕食；环境的选择作用使该种群中s基因的频率越来越低，即自然选择可以使种群的基因频率发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。这样的教学设计，能促进学生形成进化与适应相统一的生命观念。

3.稳态与平衡观

稳态与平衡观是指通过生命系统内各组分的自我调节及相互协调，系统的结构和功能维持在相对稳定的状态，且在一定范围内保持动态平衡。选择性必修1第7页的实验“模拟生物体维持pH的稳定”，要求学生比较自来水、磷酸盐缓冲液和肝匀浆在加入酸或碱后pH的变化，并推测生物体是如何维持pH稳定的，于培养学生的稳态与平衡观。教师在指导学生进行实验时，可先让其按照实验步骤完成相关操作，再组织学生针对下列问题进行小组讨论：①请根据模拟实验的结果，尝试对机体维持pH稳定的机制进行解释。②在血液生化检测化验单上，每种成分的正常值都有一个变化范围，这说明什么？最后通过教师进行总结的，使学生认识到，健康生物机体处于一个相对平衡的稳态当中。

4.物质与能量观

物质与能量观是指生命系统是物质与能量的统一体，物质为能量的传递和转化提供载体，能量为物质的合成和运输提供动力，二者相互依存、相互制约。选择性必修2第59页的探究“调查当地某生态系统中的能量流动情况”，要求学生选择身边的一个生态系统，对其中的能量流动情况进行调查，有助于培养学生的物质与能量观。教师可带领学生选择居住地附近的农田进行实地调查和访问调查，指导学生根据调查资料构建农田生态系统能量流动模型，尽可能详尽地绘制出该生态系统的食物链与食物网，撰写有关农田生态系统能量流动情况的调查分析报告，使其更加深入地理解生态系统的能量流动特点，建立物质与能量相互依存、不可分割的生命观念。

5.系统观

系统观是指将生命视为一个复杂的系统，其中各个部分相互关联、相互作用，形成一个动态平衡的有机整体。选择性必修2第78页的实验“设计制作生态缸，观察其稳定性”，要求学生本着经济节约的原则，就地取材，设计制作一个微型人工生态系统——封闭的生态缸，并观察其稳定性，有助于培养学生的系统观。教师可先指导学生回顾生态系统的组成成分及其相互关系，使其理解生态系统中时刻发生着物质循环和能量流动，认同生态系统可以保持自身结构和功能的相对稳定；再指导学生确定生态缸内的非生物组分和生物组分，选取适宜的植物和小动物，并根据食物链和食物网确定放入的数量，帮助学生进一步建立生命的系统观。

（二）发展科学思维

1.归纳与概括思维

归纳思维是指从许多个别事物或现象中发现共同特征或规律，概括出一般性概念、原理或结论的思维方法。概括思维是指在比较和抽象的基础上，把个别事物的共同的本质特征综合起来，并推广到同类事物上去的思维方法。必修1第9页的实验“使用高倍镜观察几种细胞”，要求学生使用高倍显微镜观察几种细胞，比较不同细胞的异同点，培养学生的归纳与概括思维能力。教师在指导此实验时，可先让学生观察，再组织学生针对下面的问题进行小组讨论：①归纳概括出使用高倍镜观察的步骤和要点；②归纳概括出所观察到的细胞在结构上的共同点和差异；③归纳概括出本实验中观察到的细胞与教材中提供的大肠杆菌电镜照片的主要区别。最后由教师进行总结，培养其归纳与概括思维。

2.模型与建模思维

模型是对现实世界的事物、过程、现象或系统的简化描述或模仿，是对现实世界的一种抽象。建模思维是一种将现实世界中的复杂问题抽象化为科学模型，进而分析、解释和解决问题的思维方式。必修2第25页的实验“建立减数分裂中染色体变化的模型”，要求学生建立减数分裂中染色体数目和行为变化的模型，加深对减数分裂过程及其特点的认识，理解配子中染色体组合的多样性，有助于培养学生的模型与建模思维。教师可让学生以颜色差异明显的两种橡皮泥或其他材料模拟染色体，用与染色体同色的橡皮泥或其他材料模拟着丝粒，并结合较大的白纸、铅笔或彩笔，建构减数分裂中染色体数目和主要行为的变化、非同源染色体的自由组合、四分体时期非姐妹染色单体间的互换三个模型，促进其模型与建模思维的发展。

3.创造性思维

创造性思维是一种能够打破常规，产生新颖、独特且有价值的想法和问题解决方案的思维方式。必修1第57页的实验“尝试制作真核细胞的三维结构模型”，要求学生制作真核细胞三维结构的实物模型、计算机模拟动画模型或者3D打印模型，有助于培养学生的创造性思维。教师可让学生以小组为单位，利用生活中的一些常见物品，如泡沫塑料、木块、纸板、布、豆类、橡皮泥、线绳、细铁丝等，制作实物模型，充分发挥学生的积极性和创造性，在材料选择、结构连接、艺术设计等方面鼓励学生开阔思维、大胆创新。制作完成后，组织学生从科学性、经济性、美观性、创意性等方面，对各小组制作的模型进行评价，培养学生的创造性思维能力。

4.辩证思维

辩证思维是一种反映和符合客观事物辩证发展过程及其规律，以全面、联系和发展眼光看待问题的思维方式。选择性必修2第5页的探究“调查草地中某种双子叶植物的种群密度”，要求学生调查校园、学校周边、公园、植物园或其他适合调查的绿地中某种双子叶植物的种群密度，有助于培养学生的辩证思维。教师可让学生以小组为单位，采用样方法进行调查。在指导学生制订调查计划时，可引导学生讨论以下问题：样方的数量会影响调查结果吗？样方数量为什么不能过少，也不能过多？样方的大小会影响调查结果吗？样方面积为什么不能过小，也不能过大？这样的问题探讨，不但能保证调查结果的准确，还有助于培养学生的辩证思维。

（三）提高科学探究能力

1.观察能力

观察能力是指通过感觉器官或科学仪器，有目的、有计划地感知客观事物和现象，从而获得科学事实的能力。必修2第24页的实验“观察蝗虫精母细胞减数分裂装片”，要求学生通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片，识别减数分裂不同时期染色体的形态、位置和数目，加深对减数分裂过程的理解，有助于培养学生的观察能力。教师可展示蝗虫细胞减数分裂不同时期的典型图像，引导学生进行对比观察。同一时期的细胞因观察角度不同，分裂相会有所不同，教师要注意引导学生识别。教师还可通过让学生比较减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ中期、末期染色体的差异，提高其观察能力。

2.问题提出能力

问题提出能力是指从外界众多的信息源中，阐明自己所发现的、有价值的问题的能力。提出问题是科学探究的起点。必修1第82页的探究“影响酶活性的条件”，要求学生自主探究影响酶活性的条件，有助于培养其提出问题的能力。教师可先让学生阅读教材中的“背景知识”，引导学生思考影响酶活性的因素，明确温度和pH对酶活性有影响；然后组织学生以小组为单位进行交流，提出想探究的问题，并讨论这些问题有无探究价值，能否通过探究找到答案；最后让学生确定要探究的问题，并且用规范的文字表述出来，培养其提出问题能力。