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【摘 要】培养学科素养是新时期学科教学的重要目标，本文以微生物的实验室培养教学为例，简明阐述了如何利用素材结合课堂教学来提高学生的科学探究能力，培养学生的实验设计能力，观察、分析实验和独立进行操作的能力，达到逐步提高生物学科素养的目的。
【关键词】学科素养 实验设计 微生物培养
中图分类号：G4 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2020.17.145
实验是生物学科中重要的组成部分。考试大纲对生物实验与探究能力的考查，要求考生不但能运用所学的实验方法和技能，按照要求设计生物学实验来验证生物学事实;并能够对实验结果进行解释和分析以及根据实验结构得出结论等。“微生物的实验室培养”是研究和应用微生物的前提，其基本操作技术是生物科学、医学等领域最基本的实验技术，也是高中生必须掌握的实验操作技术。所以培养学生的科学探究、实际操作能力，培养学生的创造力和科学精神，全面提高学生的学科素养是教师义不容辞的责任和义务。
一、课前准备
笔者以2016年高考（全国I卷39题）材料为依据，设计“教室微生物的采集与培养”的探究性实验，从身边事物着手，调动学生的学习积极性、自觉性和创造性，同时培养学生学以致用、发现问题、解决问题的能力，树立知识是为生活服务的学科理念。
（一）利用学案，设计实验
利用学案锻炼学生的自主探究能力，通过学案让学生掌握探究性实验的一般步骤，熟悉实验设计的流程，学会根据不同的实验目的找出自变量、控制无关变量、检测因变量。在学生完成学案后，教师随机收取两组进行批改，了解学生的思路和易错点，并在课堂教学中给予有针对性的提问和解答。
（二）兴趣小组准备实验
由于培养基的制备时间长、所需材料复杂、高压蒸汽灭菌锅蒸汽较危险，课前兴趣小组学生分别来完成制备培养基和对培养基、培养皿进行高压蒸汽灭菌。学生可以借助教材和教师提供的材料（有干扰，如已配好的营养琼脂培养基，独立瓶装的牛肉膏，蛋白胨，琼脂等）、器具（辅助器具，如烧水壶）、说明书（高压蒸汽灭菌锅的说明）完成实验要求。在制备培养基和对培养皿及培养基灭菌的过程中，同学们充分发挥小组合作探究精神，遇到问题解决问题，在此过程中提高了学生的动手能力和激发了学生学习生物的兴趣，提高了学生观察、思考、合作探究等能力。
二、课堂教学
课前学生借助学案初步完成了探究性实验的设计，兴趣小组为全班同学倒平板操作所需培养基和培养皿做好了准备。在课堂中，需要完成的就只有完善“教室微生物的采集与培养”实验思路以及制备培养基及灭菌的注意事项和倒平板操作。
（一）展示交流，确定方案
为了培养学生的科学探究能力，先通过小组讨论整理出合理的实验思路，然后请两个小组代表进行展示本组实验设计，其他小组提问，教师根据课前收集的问题进行引导等方法来提示学生以实验三大变量为基础、以教室为立体空间的实际情况为出发点，结合实验目的确定实验思路，如本节实验设计思路为“用多个灭菌的培养基在教室不同高度下采用五点取样法收集微生物，培养两天，计算不同高度培养基的菌落平均数”，让学生掌握实验设计要点，并用理性思维和科学探究精神来解决这些问题。
（二）学生讲学，操作实验
对于本堂课的知识目标，则由兴趣小组学生代表讲解制备培养基时的注意事项，并展示小组操作时的图片，其他学生提问，兴趣小组解答，由此锻炼学生的语言表达能力、思辨能力。由小组代表展示高压蒸汽锅以及他们在操作中遇到的问题并讲解其中的注意事项，通过实物与讲解相结合，不但能提高学生的学习兴趣，还能训练的学生观察、动手能力。最后，关于倒平板操作，学生结合书本知识，请一个同学示范，来强化操作细节，然后全班同学按小组分别进行倒平板，锻炼学生的动手操作能力，真正达到以学生为主体的创设性教学的目的，让学生在輕松愉快的氛围中完成本堂课的学习。
（三）分析数据，得出结论
为了探究性实验的完整性，教师展示提前在实验室不同高度采集并培养的微生物的图片，通过学生列表格计数算取平均值，得出“教室越高微生物越少，人活动频繁的地方微生物越多”的结论。最后展示其他班级在教室收集培养的图片，通过对比，能够直观发现教室的微生物比实验室微生物多很多;让学生讨论减少教室微生物的办法，学生提出多开门窗多通风、不在教室打闹等，理论结合实际，体现生命观念的科学素养。
（四）后续实验设计
利用在教室收集到的微生物，继续完成本节后续内容——分离、纯化某种微生物，结合课本知识并设计实验思路。让学生学以致用，真正激发学生自主学习探究的兴趣，同时让学生对微生物的培养有系统的认识，真正达到以学促教的目的。
三、教学评价
对于本次探究性实验教学，不但要求学生从实验操作的规范性和安全性，实验设计的可行性、创新性、严谨性，实验过程描述的准确性、规范性、科学性，小组学生的参与和完成情况这几个方面进行学生自评、小组互评、教师点评，还要让学生学会求证、审慎做出判断，体会理性、开放、灵活的正确评价和总结反思，为学生进一步学习和步入社会奠定基础。
总之，基于核心素养的考查，是高考命题和各类考试命题的方向和原则，是教育教学活动中的必答题，所以教师可多结合各种材料，将探究式教学引入生物教学，更好地培养学生的探究能力、创新意识、实践能力，激发学生学习生物的主动性，达到提高学生生物学科核心素养的目的。
参考文献
[1]吴成军.基于生物学核心素养的高考命题研究[J].中国考试，2016（10）：26-32.
[2]王淑芳.对近五年高考生物实验试题的研究与分析[J].考试周刊，2012（6）：2-3.
【关键词】学科素养 实验设计 微生物培养
中图分类号：G4 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2020.17.145
实验是生物学科中重要的组成部分。考试大纲对生物实验与探究能力的考查，要求考生不但能运用所学的实验方法和技能，按照要求设计生物学实验来验证生物学事实;并能够对实验结果进行解释和分析以及根据实验结构得出结论等。“微生物的实验室培养”是研究和应用微生物的前提，其基本操作技术是生物科学、医学等领域最基本的实验技术，也是高中生必须掌握的实验操作技术。所以培养学生的科学探究、实际操作能力，培养学生的创造力和科学精神，全面提高学生的学科素养是教师义不容辞的责任和义务。
一、课前准备
笔者以2016年高考（全国I卷39题）材料为依据，设计“教室微生物的采集与培养”的探究性实验，从身边事物着手，调动学生的学习积极性、自觉性和创造性，同时培养学生学以致用、发现问题、解决问题的能力，树立知识是为生活服务的学科理念。
（一）利用学案，设计实验
利用学案锻炼学生的自主探究能力，通过学案让学生掌握探究性实验的一般步骤，熟悉实验设计的流程，学会根据不同的实验目的找出自变量、控制无关变量、检测因变量。在学生完成学案后，教师随机收取两组进行批改，了解学生的思路和易错点，并在课堂教学中给予有针对性的提问和解答。
（二）兴趣小组准备实验
由于培养基的制备时间长、所需材料复杂、高压蒸汽灭菌锅蒸汽较危险，课前兴趣小组学生分别来完成制备培养基和对培养基、培养皿进行高压蒸汽灭菌。学生可以借助教材和教师提供的材料（有干扰，如已配好的营养琼脂培养基，独立瓶装的牛肉膏，蛋白胨，琼脂等）、器具（辅助器具，如烧水壶）、说明书（高压蒸汽灭菌锅的说明）完成实验要求。在制备培养基和对培养皿及培养基灭菌的过程中，同学们充分发挥小组合作探究精神，遇到问题解决问题，在此过程中提高了学生的动手能力和激发了学生学习生物的兴趣，提高了学生观察、思考、合作探究等能力。
二、课堂教学
课前学生借助学案初步完成了探究性实验的设计，兴趣小组为全班同学倒平板操作所需培养基和培养皿做好了准备。在课堂中，需要完成的就只有完善“教室微生物的采集与培养”实验思路以及制备培养基及灭菌的注意事项和倒平板操作。
（一）展示交流，确定方案
为了培养学生的科学探究能力，先通过小组讨论整理出合理的实验思路，然后请两个小组代表进行展示本组实验设计，其他小组提问，教师根据课前收集的问题进行引导等方法来提示学生以实验三大变量为基础、以教室为立体空间的实际情况为出发点，结合实验目的确定实验思路，如本节实验设计思路为“用多个灭菌的培养基在教室不同高度下采用五点取样法收集微生物，培养两天，计算不同高度培养基的菌落平均数”，让学生掌握实验设计要点，并用理性思维和科学探究精神来解决这些问题。
（二）学生讲学，操作实验
对于本堂课的知识目标，则由兴趣小组学生代表讲解制备培养基时的注意事项，并展示小组操作时的图片，其他学生提问，兴趣小组解答，由此锻炼学生的语言表达能力、思辨能力。由小组代表展示高压蒸汽锅以及他们在操作中遇到的问题并讲解其中的注意事项，通过实物与讲解相结合，不但能提高学生的学习兴趣，还能训练的学生观察、动手能力。最后，关于倒平板操作，学生结合书本知识，请一个同学示范，来强化操作细节，然后全班同学按小组分别进行倒平板，锻炼学生的动手操作能力，真正达到以学生为主体的创设性教学的目的，让学生在輕松愉快的氛围中完成本堂课的学习。
（三）分析数据，得出结论
为了探究性实验的完整性，教师展示提前在实验室不同高度采集并培养的微生物的图片，通过学生列表格计数算取平均值，得出“教室越高微生物越少，人活动频繁的地方微生物越多”的结论。最后展示其他班级在教室收集培养的图片，通过对比，能够直观发现教室的微生物比实验室微生物多很多;让学生讨论减少教室微生物的办法，学生提出多开门窗多通风、不在教室打闹等，理论结合实际，体现生命观念的科学素养。
（四）后续实验设计
利用在教室收集到的微生物，继续完成本节后续内容——分离、纯化某种微生物，结合课本知识并设计实验思路。让学生学以致用，真正激发学生自主学习探究的兴趣，同时让学生对微生物的培养有系统的认识，真正达到以学促教的目的。
三、教学评价
对于本次探究性实验教学，不但要求学生从实验操作的规范性和安全性，实验设计的可行性、创新性、严谨性，实验过程描述的准确性、规范性、科学性，小组学生的参与和完成情况这几个方面进行学生自评、小组互评、教师点评，还要让学生学会求证、审慎做出判断，体会理性、开放、灵活的正确评价和总结反思，为学生进一步学习和步入社会奠定基础。
总之，基于核心素养的考查，是高考命题和各类考试命题的方向和原则，是教育教学活动中的必答题，所以教师可多结合各种材料，将探究式教学引入生物教学，更好地培养学生的探究能力、创新意识、实践能力，激发学生学习生物的主动性，达到提高学生生物学科核心素养的目的。
参考文献
[1]吴成军.基于生物学核心素养的高考命题研究[J].中国考试，2016（10）：26-32.
[2]王淑芳.对近五年高考生物实验试题的研究与分析[J].考试周刊，2012（6）：2-3.