基于地域文化的“生物實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新”研究

摘要：高中生物教學(xué)以提高學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)為宗旨，更為重視以實(shí)驗(yàn)探究為特點(diǎn)的主動(dòng)學(xué)習(xí)。把握地域文化特征，將真實(shí)的生活情境、文化傳承融入到高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在實(shí)驗(yàn)的源材料、方法步驟等方面進(jìn)行創(chuàng)新嘗試，引導(dǎo)學(xué)生從具有東北特色的地域文化中充分汲取精髓、建構(gòu)概念、增強(qiáng)能力，體現(xiàn)生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任等生物學(xué)科素養(yǎng)。關(guān)鍵詞：高中生物；生物實(shí)驗(yàn)；地域文化；松花江生態(tài)文化《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)新課標(biāo)）明確指出，高中生物學(xué)課程是以提高學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為宗旨的學(xué)科課程，組織以探究為特點(diǎn)的主動(dòng)學(xué)習(xí)是落實(shí)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵[1]。高中生物學(xué)課程的特點(diǎn)之一“實(shí)驗(yàn)教學(xué)”恰恰就是集動(dòng)腦動(dòng)手、觀察分析、解決問(wèn)題為一體的主動(dòng)探究學(xué)習(xí)活動(dòng)，是促成學(xué)生提升生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要支撐。新課程背景下，教學(xué)理念和教學(xué)資源配置也同步提升。高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)不再停留于“聽(tīng)實(shí)驗(yàn)”“看實(shí)驗(yàn)”的層面，更多的是利用學(xué)生的生活資源進(jìn)行沉浸式的探究體驗(yàn)。在多種多樣的生活資源中，地域文化獨(dú)樹(shù)一幟，為生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了不可多得的借鑒和啟發(fā)。本文基于黑龍江特有的地域文化，對(duì)高中生物實(shí)驗(yàn)的源材料、方法步驟等進(jìn)行創(chuàng)新嘗試，靈活運(yùn)用身邊的生活資源替代教材中的實(shí)驗(yàn)材料，引導(dǎo)學(xué)生從具有東北特色的地域文化中充分汲取精髓，帶領(lǐng)學(xué)生循序漸進(jìn)地融入到一個(gè)有體系的全鏈條式的科學(xué)思維中去，建構(gòu)概念、增強(qiáng)能力、突破難點(diǎn)，充分體現(xiàn)生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任等生物學(xué)科素養(yǎng)。一、“生物實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新”的內(nèi)涵隨著新課改的逐步深入，高中生物學(xué)課程內(nèi)容設(shè)置中實(shí)驗(yàn)實(shí)踐內(nèi)容的比例明顯提升，對(duì)學(xué)生生物實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯W(xué)科核心素養(yǎng)的考查逐漸成為近幾年高考生物學(xué)科命題的主旋律[2]。實(shí)驗(yàn)是高中生物學(xué)學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容，也可以說(shuō)生物學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)。實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚴箤W(xué)生更直觀地獲取生物學(xué)知識(shí)、建構(gòu)生物學(xué)概念；能夠教給學(xué)生重要的科學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生必不可少的操作技能；能夠培育學(xué)生正確的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)的能力和意識(shí)也是作為高中生物教師必不可少的一種基本功。但是，目前高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨兩個(gè)主要問(wèn)題：一是實(shí)驗(yàn)開(kāi)出率不足，二是實(shí)驗(yàn)條件有限。為了解決這兩個(gè)問(wèn)題，我們必須進(jìn)行創(chuàng)新。從理論上講，創(chuàng)新是一種概念化的過(guò)程，最基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新無(wú)非就是針對(duì)教材、結(jié)合生活實(shí)際，多方面、多角度對(duì)生物實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)、創(chuàng)造、更新，拓展教材中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的局限性，以期達(dá)到生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)在提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力和學(xué)科核心素養(yǎng)方面的作用。隨著探索的逐步深入，我意識(shí)到將黑龍江獨(dú)有的地域文化融入高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)后形成的課程資源尤為獨(dú)特，能更好地培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)素養(yǎng)[3]。在我國(guó)，地域文化一般是指特定區(qū)域的文明表現(xiàn)，如生態(tài)、民俗、傳統(tǒng)、習(xí)慣等，歷史悠久、獨(dú)具特色，至今仍在發(fā)揮作用[4]。每個(gè)地區(qū)都有屬于自己的特色地域文化，黑龍江省位于中國(guó)東北地區(qū)，作為中國(guó)面積較大的省份，文化底蘊(yùn)極其豐富多樣：多民族文化交融形成了多元的民間藝術(shù)和傳統(tǒng)習(xí)俗；特定的地理位置促成中俄兩個(gè)民族融合，展現(xiàn)了獨(dú)特的魅力；寒冷的氣候條件形成了火出圈的冰雪文化；農(nóng)業(yè)大省的定位形成了豐富的飲食文化。在生物實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，將地域文化充分融合，使實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)更科學(xué)、更切實(shí)可行，讓實(shí)驗(yàn)操作更簡(jiǎn)潔、更生活化，實(shí)驗(yàn)效果必將更加直觀、更有說(shuō)服力。二、“生物實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新”的研究體系多開(kāi)實(shí)驗(yàn)，堅(jiān)持創(chuàng)新，不僅可以提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，也可以提升教師自身的技能。優(yōu)秀的生物學(xué)教師，必然是一位善于做實(shí)驗(yàn)的教師。筆者任教于哈爾濱市一所百年名校。作為省級(jí)重點(diǎn)中學(xué)、示范性高中，學(xué)校在不斷提高教學(xué)水平的同時(shí)，鼓勵(lì)和倡導(dǎo)一線教師積極開(kāi)展高質(zhì)量的教學(xué)科研，激發(fā)全校創(chuàng)新活力和創(chuàng)造潛能。生物科研組以“樹(shù)立生命觀念、形成科學(xué)思維、掌握探究本領(lǐng)、強(qiáng)化社會(huì)責(zé)任感”為科研目標(biāo)，圍繞“教學(xué)與科研相結(jié)合、校內(nèi)與校外相結(jié)合、自主與創(chuàng)新相結(jié)合”的原則，建立實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新機(jī)制，營(yíng)造濃厚的創(chuàng)新氛圍。在此基礎(chǔ)上，與學(xué)?？蒲姓n題組無(wú)縫銜接，依托獨(dú)具特色的地域文化，尋找生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中能與地域情境融合的創(chuàng)新方向，再通過(guò)專(zhuān)業(yè)性的學(xué)習(xí)探究，改進(jìn)生物實(shí)驗(yàn)源材料、創(chuàng)新使用具有實(shí)用性的實(shí)驗(yàn)器材、更新實(shí)驗(yàn)方法手段、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)步驟，將地域文化融入到實(shí)操全過(guò)程，創(chuàng)新生物實(shí)驗(yàn)，引領(lǐng)學(xué)生在真實(shí)的環(huán)境中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，全面提升學(xué)生認(rèn)知、應(yīng)用、探索與創(chuàng)新的能力。如將“黑龍江歷史悠久的傳統(tǒng)工藝釀酒文化”融入“制作果酒和果醋”探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。學(xué)生實(shí)地參觀了位于雙城區(qū)的“老村長(zhǎng)”酒業(yè)。學(xué)生進(jìn)入生產(chǎn)廠區(qū)實(shí)地觀摩，認(rèn)真聽(tīng)取專(zhuān)業(yè)工作人員的講解，從采購(gòu)、生產(chǎn)、檢測(cè)、追溯等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了全面了解。結(jié)合教材實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選取了東北常見(jiàn)的山楂作為源材料，按照學(xué)生的觀察理解進(jìn)一步優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)操作步驟，使實(shí)驗(yàn)取得了極好的效果。再如，“細(xì)胞增殖”實(shí)驗(yàn)，需要制作某一植物根尖細(xì)胞有絲分裂裝片并觀察分裂過(guò)程進(jìn)而得出結(jié)論。在實(shí)驗(yàn)材料的選擇上，發(fā)揮“龍江農(nóng)耕文化”的優(yōu)勢(shì)，選擇小麥、大蔥、大蒜等東北遍地可見(jiàn)的農(nóng)作物，廉價(jià)易得、可操作性、可控制性強(qiáng)，確保實(shí)驗(yàn)效果的同時(shí)便于學(xué)生重復(fù)多次進(jìn)行觀察和檢測(cè)。新課標(biāo)在“課程性質(zhì)”部分明確指出，生物學(xué)課程要求學(xué)生主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)，在親歷提出問(wèn)題、獲取信息、尋找證據(jù)、檢驗(yàn)假設(shè)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律等過(guò)程中習(xí)得生物學(xué)知識(shí)，養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣，形成積極的科學(xué)態(tài)度，發(fā)展終身學(xué)習(xí)及創(chuàng)新實(shí)踐能力。將黑龍江地域文化融入生物實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新，這個(gè)過(guò)程正是對(duì)新課標(biāo)的一個(gè)生動(dòng)詮釋。這不僅能夠凸顯學(xué)生的主體地位，讓學(xué)生真正成為實(shí)驗(yàn)課程的參與者、生成者，還更加突出了人文精神價(jià)值，有利于學(xué)生在獨(dú)特的地域文化中獲得幸福感。與此同時(shí)，也為有志于從事這個(gè)領(lǐng)域事業(yè)的學(xué)生埋下一粒探索創(chuàng)新的種子，幫助學(xué)生形成對(duì)社會(huì)需求問(wèn)題勤于思考的獨(dú)立研究思維和卓越品質(zhì)，使學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)在實(shí)踐中逐步得到提升。三、“生物實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新”的研究策略學(xué)生能夠真正內(nèi)化于心的知識(shí)都是來(lái)源于生活的，我們將東北特有的“農(nóng)耕文化”“飲食文化”“民間藝術(shù)文化”“松花江生態(tài)文化”與生物實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新和生物課堂情境的創(chuàng)設(shè)相結(jié)合，探究設(shè)計(jì)一環(huán)套一環(huán)，邏輯層次力爭(zhēng)嚴(yán)密。通過(guò)問(wèn)題情境的創(chuàng)設(shè)，實(shí)地走訪實(shí)踐，學(xué)生循序漸進(jìn)地融入到一個(gè)有體系的全鏈條式的科學(xué)思維中，使他們?cè)趯?shí)踐中對(duì)生物學(xué)概念的理解不斷深入，提升團(tuán)隊(duì)精神、表達(dá)能力等綜合素養(yǎng)。（一）基于“松花江生態(tài)文化”的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新研究“土壤中小動(dòng)物類(lèi)群的豐富度”實(shí)驗(yàn)是人教版高中生物選擇性必修2《生物與環(huán)境》第二章第1節(jié)“群落的結(jié)構(gòu)”中的一項(xiàng)探究活動(dòng)。研究土壤中動(dòng)物類(lèi)群的豐富度，幫助學(xué)生理解群落的基本特征與結(jié)構(gòu)，其實(shí)驗(yàn)原理是土壤為一些動(dòng)物提供了良好的棲息場(chǎng)所。本案例力求為學(xué)生建立地域特色的生物群落與生存環(huán)境相互聯(lián)系的概念。松花江流域土壤肥沃，分布有黑土、山地森林土、鹽漬土、沙土等10種主要土類(lèi)。地域位置決定我們比較常見(jiàn)的是黑土、水稻土、沙土。松花江水的流經(jīng)和灌溉雖浸潤(rùn)了土壤，但人類(lèi)活動(dòng)和環(huán)境變化也對(duì)土壤產(chǎn)生了直接影響。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，創(chuàng)新重點(diǎn)放在了采樣環(huán)節(jié)。事先選取比較有代表性位置的土壤，兼并可行性，引導(dǎo)學(xué)生確定要探究的問(wèn)題。如，受人類(lèi)活動(dòng)影響程度不同的土壤中小動(dòng)物類(lèi)群豐富度的比較研究，不同時(shí)間和不同深度的土壤中小動(dòng)物類(lèi)群豐富度的比較等。野外采樣集中在太陽(yáng)島區(qū)域、林地、江邊濕地、建筑物周邊，校內(nèi)采樣集中在“兆晞園”（生物學(xué)科實(shí)驗(yàn)園）。在此基礎(chǔ)上制定詳細(xì)采樣計(jì)劃，包括具體時(shí)間、地點(diǎn)、內(nèi)容、方法等，學(xué)生帶好鐵鏟、自制取樣器、樣品袋、運(yùn)輸箱、溫度計(jì)等工具，由教師帶領(lǐng)統(tǒng)一出發(fā)進(jìn)行實(shí)操。統(tǒng)一出發(fā)野外采樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生都比較興奮，對(duì)于實(shí)驗(yàn)樣品的采集也更慎重了。學(xué)生進(jìn)行小組合作，不僅按照計(jì)劃進(jìn)行了規(guī)定動(dòng)作，保證樣品質(zhì)量，對(duì)于親自動(dòng)手操作的記錄也更完備了。教師有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)的同時(shí)觀察松花江流域地形地貌，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)我們生活成長(zhǎng)的這片土地。就這樣學(xué)生興致勃勃地完成了實(shí)驗(yàn)的初期操作。野外采樣，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行觀察，利用《東北地區(qū)土壤小動(dòng)物圖鑒》，對(duì)松花江黑色土壤中的小動(dòng)物進(jìn)行分類(lèi)，并統(tǒng)計(jì)其豐富度。學(xué)生在取樣、采集、分析、調(diào)查、研究的過(guò)程中始終保持了濃厚的興趣，聯(lián)系多學(xué)科知識(shí)與技能，從問(wèn)題導(dǎo)向入手，小組協(xié)作，擬定實(shí)驗(yàn)方案，按步驟開(kāi)展實(shí)踐，完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并將研究結(jié)果與東北氣候土壤條件進(jìn)行綜合分析，進(jìn)而得出結(jié)論：組成不同群落的優(yōu)勢(shì)種是不同的，不同群落的物種豐富度是不同的。一般來(lái)說(shuō)，環(huán)境條件越優(yōu)越，群落發(fā)育的時(shí)間越長(zhǎng)，物種越多，群落結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。將獨(dú)具特色的“松花江生態(tài)文化”融入到生物實(shí)驗(yàn)過(guò)程，帶領(lǐng)學(xué)生走出書(shū)本、走出校園，讓學(xué)生在掌握生物知識(shí)提升能力的同時(shí)，體會(huì)松花江水澆灌出來(lái)的東北黑土地獨(dú)特的生態(tài)文化，進(jìn)而認(rèn)識(shí)到人類(lèi)活動(dòng)對(duì)環(huán)境的重大影響，樹(shù)立人與自然和諧共處的生命觀念。可以說(shuō)，整個(gè)凸顯地域特色創(chuàng)新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程，充分體現(xiàn)了高中生物學(xué)科核心素養(yǎng)的四個(gè)維度，收到了極好的教學(xué)效果。（二）基于“飲食文化”的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新研究黑龍江省的飲食文化獨(dú)具特色。黑龍江菜肴注重原汁原味，口味偏重，深受人們喜愛(ài)。腌酸菜在東北隨處可見(jiàn)，它以大白菜為原料經(jīng)過(guò)泡制而成，具有獨(dú)特的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，而且多數(shù)的東北百姓家都會(huì)自己腌制。這樣的地域特色和文化傳承，為我們的生物實(shí)驗(yàn)探究提供了不可多得的空間和優(yōu)勢(shì)?！爸谱鱾鹘y(tǒng)發(fā)酵食品”實(shí)驗(yàn)是人教版高中生物教材選擇性必修3《生物技術(shù)與工程》第一章“發(fā)酵工程”的一項(xiàng)探究活動(dòng)。其原理是利用植物表面天然的乳酸菌來(lái)發(fā)酵。發(fā)酵過(guò)程中，在其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%—0.8%的情況下，乳酸會(huì)不斷積累，泡菜的口味最佳。作為地道的東北人，酸菜作為發(fā)酵菜品是家喻戶(hù)曉的。基于這樣特色的飲食文化，我們?cè)O(shè)計(jì)了“利用東北大白菜進(jìn)行泡菜制作”的實(shí)驗(yàn)。旨在通過(guò)實(shí)踐制作酸菜，探索其存在民間的多種制作工藝、流程和保存方法，研究不同發(fā)酵條件對(duì)酸菜品質(zhì)的影響，分析其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和對(duì)人體健康的作用。首先，學(xué)生學(xué)習(xí)了解發(fā)酵過(guò)程中微生物的作用及其對(duì)人類(lèi)生活的影響，進(jìn)行了知識(shí)普及。下一步，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新。我們的實(shí)驗(yàn)探究不再拘泥于課本，而是通過(guò)學(xué)生帶著任務(wù)實(shí)地走訪，到會(huì)腌制酸菜的親屬鄰里家中取經(jīng)，對(duì)腌制過(guò)程中的一些細(xì)節(jié)問(wèn)題進(jìn)行學(xué)習(xí)梳理，進(jìn)而對(duì)生活實(shí)踐中的生物實(shí)驗(yàn)形成一個(gè)新的認(rèn)識(shí)。其實(shí)好多農(nóng)村學(xué)生，自家就會(huì)腌制酸菜。他們回家學(xué)經(jīng)驗(yàn)、鄰里取取經(jīng)，能輕松學(xué)到書(shū)本里沒(méi)有的知識(shí)技能。學(xué)生將自己了解到的獨(dú)具特色的工藝、流程等做好記錄，帶到課堂，進(jìn)行討論匯總。我們都被驚訝到了，居然有10幾種不同的腌制方法：生腌的、焯水的、只放鹽腌制的、各種調(diào)味料綜合腌制的、滿(mǎn)足不同腌制時(shí)間方可食用的等。不僅如此，幾乎每種方法都有溫馨提示和需要注意的小細(xì)節(jié)，包括加入白酒抑制雜菌調(diào)味增香，用水封閉壇口是最簡(jiǎn)易的造成無(wú)氧環(huán)境的方法等，這些都是我們的勞動(dòng)人民在千百年的生活實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的寶貴經(jīng)驗(yàn)財(cái)富。最終，考慮實(shí)驗(yàn)可操作性等實(shí)際問(wèn)題，大多采用生腌的辦法，完成泡菜制作實(shí)驗(yàn)。實(shí)地考察相比課堂上的理論學(xué)習(xí)，更能激發(fā)學(xué)生的探索欲和求知欲，一個(gè)真實(shí)存在的學(xué)習(xí)環(huán)境，更能促進(jìn)理論與實(shí)踐的結(jié)合。更重要的是，走訪學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生能夠?qū)W會(huì)收集數(shù)據(jù)、提出問(wèn)題并進(jìn)行分析，這種主動(dòng)