開設生物自主實驗的思考與探索

生物學是一門以實驗為基礎的學科，特別是在我省實施新課程改革后，《高中生物課程標準》明確提出了“倡導探究性學習”的理念，因此，新的高中生物學教材（浙科版《生物學》）中，大量增加具有實驗性質的培養學生科學精神、科學情感、科學研究能力和科學實踐能力的“活動”、“建議活動”等，力圖促進學生學習方式的變革，引導學生主動參與探究過程、勤于動手和動腦，逐步培養學生收集和處理科學信息的能力、獲取新知識的能力、批判性思維的能力、分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力等，重在培養創新精神和實踐能力。

一、 學生自主實驗的設計

生物自主實驗是指學生在教師的指導下獨立地進行提出實驗問題、設計實驗方案、進行實驗操作、實地觀察記錄，通過一定程度的自主體驗和實驗去探究生命現象和生命規律的教學活動。學生在自主實驗過程中可以通過自主選擇實驗項目、自主實施實驗過程、自主交流實驗成果提高自己的探究能力和實驗技能，進而提高生物學習成績，提升生物學素養。高中生物自主實驗的內容廣泛，生物教師可根據自己的興趣特長、學生的需要和學校的特點、高中學生面臨的高考實際進行有選擇性的設計。

1. 實驗設計的原則

（1） 實驗內容與生物教材內容互補原則

生物教材，是根據生物學科知識和邏輯順序而確定的，在一定時期內其內容具有相對穩定性，但現代環境科學、生物科學知識，尤其是應用科技領域里的知識日新月異，利用高中生物自主實驗可幫助學生及時地了解這些學科新知識。同時，一些應用性、分類性、綜合性活動的開展，可使生物學科知識內容得以補充，自主實驗內容與學科教材內容互相補充、互相滲透，有助于完善高中生物課程的內容體系，形成完整的知識結構。

（2） 全面發展與個性培養相統一原則

高中生物自主實驗的設計要面向大多數學生，立足于全面素質提高，但同時也要充分發揮自主實驗的自主性特點，給學生自主發揮的機會，以適應學生的個性差異，促進學生的個性發展，使生物學特長生脫穎而出，為學生的終身學習奠定生物學基礎。

（3） 實效性和因地制宜原則

高中生物自主實驗應該充分利用學科課程所學的知識與日常生活建立內在的聯系，在“學中用”，在“用中學”，學會針對日常生活中的環境、生物學現象或問題展開實驗，用學科知識解決日常生活中的有關難題。高中生物自主實驗還要考慮到學生的認知水平、當地的生活環境、學校的教學條件及家庭的生活條件等，不能別人搞什么，你也搞什么，應重視實效性和可行性。

（4） 趣味性和自主性原則

高中生物自主實驗應多開展一些趣味性活動，增強學生學習的興趣，使學生由“要我做”轉變為“我要做”，同時，高中生物自主實驗的主體是學生，活動氣氛活躍，學生樂于發表觀點和見解。在教學活動過程中和活動后，教師要適時給予恰當的評價、鼓勵，使學生保持持久的興趣和旺盛的熱情。

2. 學生自主實驗的類型

（1） 補充型實驗

補充型實驗是指以提高國家課程的非實驗教學內容成效而設計的實驗。補充型實驗有助于實現內在于必修課程中的實驗教學目標。該實驗主要是教材中的非實驗內容，根據補充實驗可以幫助學生了解知識形成過程。

（2） 拓展型實驗

拓展型實驗是指以拓寬必修教材中的實驗內容而設計的實驗。拓展型實驗的目的是拓寬必修實驗教學內容，為學生提供獲取知識、內化價值觀和掌握技能的機會，這些內容與學生所學必修課程專題有關，但超出必修課程所覆蓋的廣度和深度。知識內容緊貼國家生物課程而進行拓展，如“某種物質對細胞毒性研究”就是對選修教材“現代生物科學技術”和必修教材“觀察植物細胞有絲分裂實驗”領域的拓展內容；還有研究方法的拓展，如實驗以探究實驗為主；學習形式的拓展，如強調小組合作學習等。

（3） 創造型實驗

創造型實驗是指全新的實驗內容的設計。突出學校和地方特色的項目研究實驗，都可以歸為這一類型。在對這部分的內容選擇上要注意以學生能實際感覺和親身體驗的事物和現象為基礎，師生密切聯系生活實際創造性地提出實驗課題，形成實驗項目來開展教學活動。這部分內容較前兩類內容有較大的靈活性和創造性。

3. 高中生物自主實驗的初步設計

根據上述內容選擇的原則和分類，分別設計了如下實驗內容（表1）。

表中三類自主實驗可供不同層次的學生選擇。一般從補充型實驗開始，經過拓展型實驗，達到創造型實驗。補充型實驗重在培養學生的實驗技能，一般由教師根據生物教材內容和實驗室條件進行選擇確定，然后由學生選擇其中一些實驗進行自主參與。拓展型實驗重在培養學生的探究能力，由教師和學生共同選擇。創造型實驗重在培養學生的創造能力，創造型實驗一般由學生自主選擇，教師的作用主要是引導和對選題進行判斷，重在可行性、實用性和創造性。實驗過程中要求學生記錄實驗過程及效果，實事求是。學生對此類實驗內容的學習，要善始善終，學習結束后要進行一定的評價，主要形式是針對做過的實驗進行一定的分析，提煉出自己的初步觀點，要求每個學生在實驗結束后，按照問題提出、實驗過程、實驗結果、分析與討論、收獲與體會等五個步驟把整個實驗過程寫成實驗報告。實驗報告經反復修改認為滿意后，學校組織成果評審小組，組織學生開展實驗報告交流活動，通過論文答辯、科技成果展示等形式，對每個實驗小組的實驗報告進行評價，根據實驗的科學性、實用性、新穎性評出一、二、三等獎等，給優勝者以獎勵。

二、 高中生物自主實驗的實施

1. 自主實驗的實施

開展自主實驗的操作流程為：選題→申報→準備→實驗→交流五步。選題就是學生根據教師公布的自主實驗課題選擇要進行的實驗，或自主確定的實驗課題。申報就是對確定的實驗課題進行一定的分析和討論，填寫實驗申報表，上交教務處，等待審批，學校根據實驗的可行性、科學性等對實驗課題進行審定。準備就是申報被審批通過同意實施后，學生和教師共同為實驗的實施準備好一切條件，為實驗的實施提供保障，同時進行合理的實驗小組組建。實驗就是學生開展實驗，在實驗過程中教師要做好調控和指導工作。交流就是實驗結束后對整個實驗過程和結果進行一定形式的呈現，并在一定的范圍內交流，與其他同學共享實驗成果。

（1） 學生自主選題與申報

學期初由生物教師公布本學期實驗室準備開展的實驗項目、實驗目的、實驗步驟和要求、開展時間要求等，經全校公示后，由學生自主選擇實驗項目，提前提出實驗申請，并在相應的時間內自行去實驗室進行實驗。學生除自主選擇教師公布的實驗項目外，還可以自主設計實驗項目，自主設計的實驗項目需要填寫“學生自主設計實驗項目申請表”（表略），經教師和教務處審核同意后進行實施。

（2） 學生自主開展實驗

學生自選擇好實驗項目后，按自己的興趣和愛好自由組成實驗小組，明確分工。在規定的時間內可自行去實驗室開展實驗。事先生物實驗員根據實驗項目準備好相應的實驗材料和儀器，盡量滿足學生的實驗要求，當然有些實驗材料需與學生共同準備。自主實驗時學生要遵守實驗室的相關規定，實驗結束后做好整理工作。

（3） 學生自主開展交流

學生在自主實驗結束后，一定要形成實驗成果，學校組織相關人員對學生的實驗成果開展一定層面的交流。學生可以就實驗成果形成一篇小論文、小制作或一些成果圖片，在成果交流的時候，要求學生做成PPT文檔和書面文字材料，便于學校存檔。

2. 自主實驗的實施保障

（1） 教師指導到位

自主是相對的，教師要對學生進行一定的指導，這樣學生的自主實驗才能取得應有的效果，否則可能導致學生放任自流，不僅不會取得應有的效果，可能會適得其反，甚至會出現安全問題。指導的重點一是過程指導，使實驗能夠順利實施，二是在實驗過程中出現困難時對學生進行適當的鼓勵和幫助，使其樹立自信。

（2） 組織管理到位

首先是任務明確。在學生實驗前讓學生明確實驗任務，包括實驗結束后要有成果（上交實驗報告等）。其次是責任明確，在實驗過程中加強學生的管理，除了實驗室管理人員到位外，生物教師也應到現場進行管理和指導，同時對實驗小組成員進行安全等方面的教育。

（3） 實驗室開放到位

①開放時間合理。科學安排、制訂實驗室開放計劃和開放時間安排表，從有利于學生積極參與自主實驗活動出發，盡可能方便學生在教師的指導下開展自主實驗。我校采用固定時間和不固定時間兩種：固定時間為每周三和周五下午3～4節課；不固定時間是根據實驗內容和要求，可以隨時實驗，隨時借用實驗室和實驗材料及用具。

②實驗設備完善。開展學生自主實驗對實驗室的設備要求較高，學校應根據學生實驗的需要，定期更新和裝備實驗儀器，添齊添足，這就需要學校給予支持。

③指導教師到位。在學生實驗過程中，會用到一些較為復雜的儀器和設備，這就需要在開放實驗室的同時，實驗教師為學生提供技術的支持，及時輔導學生使用這些設備，或在學生遇到困難的時候，提供必要的幫助。