體驗式學習視角下高中生物學實驗教學的優(yōu)化策略

陳旗建

(江蘇省蘇州工業(yè)園區(qū)第二高級中學 蘇州 215121)

20世紀初，杜威從經驗論哲學出發(fā)，系統(tǒng)闡述了體驗式學習。杜威認為：“教育即經驗的改造或改組”，一方面學習應該通過“做”從經驗中學習，另一方面學習者要進行“反思性思維”。高中生物學是一門以實驗為基礎的自然學科。基于體驗式學習視角優(yōu)化實驗教學，不僅能有效克服當下存在的講實驗、背實驗的問題，更有助于學生基于生物學實驗所獲得的體驗、感悟、反思與應用來生成并建構生物學核心概念，有助于學生認識與理解生命世界現象及其運動規(guī)律，發(fā)展生成生命觀念；有助于以實驗教學為載體，讓學生在體驗中學會質疑，形成實證意識，發(fā)展邏輯與推理能力，培養(yǎng)科學思維能力；有助于在體驗式實驗探究活動中，讓學生能夠獲得更多的體驗與感受，發(fā)展科學探究能力；有助于通過實驗材料的選擇與處理、有毒有害物質的處理等，培養(yǎng)學生擔當社會責任[1]。基于體驗式學習視角，筆者嘗試從多角度引導學生體驗實驗操作，并引導學生進行反思。

1 體驗選用不同實驗材料，優(yōu)化選材策略

選用合適的實驗材料，不僅更易獲得顯著的實驗現象，還可以使實驗操作步驟簡化，降低實驗成本。因此，實驗教學前，教師應該深入研究教材內容，特別是教材提供的實驗材料；并可參考相關文獻資料提出的一些新的實驗材料及其使用方法。如“DNA粗提取與鑒定”實驗，湯井林[2]詳細闡述了雞血采集、雞血紅細胞的分離與分發(fā)等。唐曉明等[3]提出利用香蕉作為實驗材料，取材方便，成本低，DNA溶出量較多，又無洋蔥的刺激性氣味，可優(yōu)化、簡化實驗步驟。趙婕[4]提出利用獼猴桃果肉簡化“DNA粗提取與鑒定”實驗。李培青[5]提出用“魚白”為材料，與利用雞血相比，可縮短操作時間，提高實驗成功率等。鄭仲賢[6]通過將學生分組，利用雞血、蒜黃、鮮豌豆、菜花與洋蔥多種材料，并從材料、用具、藥品、每個班實驗成本核算等方面進行比較，提出優(yōu)化方案。

在實驗教學中，教師常常根據教材中實驗內容的建議或者教師自身實驗教學經驗，選擇確定一種最合適的材料，組織學生開展實驗探究。正是這種看似以最優(yōu)化的材料開展的實驗，學生在實驗后對材料是否是最優(yōu)化以及材料的優(yōu)點等，依然主要靠死記更背。為什么會出現這樣的結果呢？反思整個實驗教學的過程以及學生實驗后的檢測與交流發(fā)現，問題的關鍵是學生缺乏不同材料的比較體驗，也就無從感悟與生成。為此，筆者在實驗教學時，選用了雞血、香蕉、魚白、洋蔥幾種實驗材料，其中，實驗室只準備了部分雞血、香蕉，其余的要求學生自主準備，并需要說明所準備的材料采集來源、數量、成本，在課前到課代表處登記匯總。在準備實驗材料的過程中，不同學生準備的香蕉和洋蔥除了數量上的差異，價格上也有一定的差異；學生提供的雞血中，部分因為沒有添加檸檬酸鈉而凝固，有的學生發(fā)現當地政府為了防范禽流感等傳染性疾病，超市與規(guī)范的菜市場中都沒有活禽宰殺，很難找到雞血，在家長幫助下，才買到活雞，進而獲取少量雞血；魚白較易獲得，但是價格差異很大，有些是到菜市場購買活魚后宰殺獲得的，有些是直接找賣魚的人要的魚白。所以，學生匯總的過程，也是豐富學生如何結合本地資源開展科學實踐的認識過程，同時，匯總過程中從獲得的材料的難易度、數量以及價格的差異的比較，也是培養(yǎng)學生社會責任的過程。

為了確保正式實驗課能夠按時順利進行，實驗課前，采取自主報名方式，組織部分學生利用課余時間開展預實驗，讓部分學生熟悉并掌握實驗操作過程規(guī)范。實驗時，從豐富學生對不同實驗材料的認識角度出發(fā)，讓學生自由組合成四人小組，參加過預實驗的學生必須分散到不同小組中，每組至少選用植物與動物材料各一種，可多選。實踐發(fā)現，由于這些學生的有效及時指導，顯著提高了其他學生實驗操作效果，保證了實驗時間，培養(yǎng)了學生的團隊合作精神，也是培養(yǎng)學生科學探究能力的一個重要途徑。實驗結束后，組織學生對不同材料實驗過程與效果進行交流，并引導學生結合自身對材料的收集難易度、成本等多方面進行綜合分析，學生才能真正領悟實驗材料的優(yōu)化。這樣通過實驗材料的收集、處理與實驗操作過程，獲得大量的體驗基礎上，教師組織學生結合自己獲得的感悟，進行評價與反思，進而生成不同生物組織中都含有DNA的概念。

2 體驗使用不同實驗方法，優(yōu)化操作流程

中學生物學教材中，對一些操作性要求比較復雜的實驗，常常給出明確的實驗方法步驟或者實驗具體操作方法，這對于指導學生規(guī)范操作，獲得正確的實驗結果十分重要。但在實際實驗教學中，不少學生對于實驗方法步驟主要靠背誦，只是按照教材給出的操作方法做，學生往往會出現不理解為什么要這樣操作，對實驗方法與步驟的規(guī)范化要求也主要通過死記硬背，這就使實驗教學偏離了應有的方向。因此，在實驗方法步驟的教學中，教師既要指導學生按照規(guī)范化方法步驟做，也要注意設計、引導學生進行試錯的體驗過程。例如，在“綠葉中色素的提取與分離”實驗教學中，實驗后依然有部分學生對于添加碳酸鈣與二氧化硅的作用混淆不清，究其原因是這兩種試劑的作用主要來自教材的敘述與教師的講解，學生缺乏真實的體驗與感受，只能死記硬背。但是讓每個學生都去試錯做相關實驗操作，時間上又難以保證，解決的策略是將學生分組，每組中既有按照教材要求的方法步驟進行實驗，也有不加碳酸鈣或二氧化硅的實驗組，讓每組學生將三種不同的色素濾液進行直接對比分析，真實感受不添加碳酸鈣或二氧化硅導致濾液顏色的差異。有了這樣的體驗支持，為學生理解色素提取的實驗方法與步驟提供了情節(jié)記憶與程序記憶[7]，使學生真正領悟實驗的原理，以實驗體驗獲得的事實性知識為支撐，理解并生成生物學概念。

3 體驗運用不同教學媒體，優(yōu)化現象和規(guī)律的呈現

生物學是研究生命現象和生命活動規(guī)律的科學。雖然通過學生直接開展實驗活動可以更好認識生命活動規(guī)律，但是有許多的生命活動現象與規(guī)律往往隱含在細微的難以觀察的生命活動中，利用不同媒體的功能優(yōu)勢可以將教材靜態(tài)的圖像轉變成動態(tài)的生命現象，將微觀的生命現象轉變成可視化的直觀現象，有效達成優(yōu)良的效果。

3.1 宏觀化呈現重要的微觀生命現象，突破實驗教學的重點與難點 高中生物學實驗教學可幫助學生達成對生物學重要概念的理解，但是有一些關鍵的生命現象與生命活動規(guī)律卻隱含在微觀的生命現象中，借助多媒體將典型的生命現象宏觀化，有助于學生抓住重點、突破難點。

例如，為了幫助學生理解“有絲分裂保證了遺傳信息在親代和子代細胞中的一致性”的重要概念，根據課標要求，需要開展“制作和觀察根尖細胞有絲分裂簡易裝片或觀察其永久裝片”的實驗，這個實驗能否達成預期效果的關鍵在于學生能否從視野中辨別出有絲分裂各時期的典型圖像，并能正確讀圖。這一問題正是該實驗教學中的重點與難點。為此，利用數字化顯微鏡觀察技術，同步呈現不同學生所觀察到的正確典型圖像與錯誤圖像，也可利用教師的智能手機的拍攝功能，同步傳輸、呈現學生觀察到的典型圖像，為學生創(chuàng)造豐富的觀察學習情境。由于這些圖像來自學生，更易吸引學生的觀察、分析與討論，從而有效支撐學生生成抽象概念。

3.2 視頻反饋實驗操作過程，及時矯正實驗操作規(guī)范實驗教學過程中，有很多的實驗操作環(huán)節(jié)需要及時互動，特別是一些學生不規(guī)范操作需要及時反饋糾正，一些典型的實驗現象需要及時分享與分析，而智能手機既可以拍照、拍視頻，又可以利用無線網絡與電腦連接，可及時傳送到多媒體，實現及時互動與反饋。

例如，在“觀察根尖分生組織細胞有絲分裂”實驗過程中，學生在解離與染色環(huán)節(jié)，常常添加了過多的解離液與染液，既造成浪費，更帶來實驗后廢液的污染，那么添加多少為宜呢？采用智能手機現場直播，學生可以直觀看到添加試劑量及其處理方法，有效地減少了試劑用量。解離根尖的程度如何把握？按照教材描述是“根尖酥軟”，但不少學生無法把握解離程度。這時，借助智能手機現場直播、演示，學生就很容易把握解離程度。在顯微觀察根尖分生區(qū)時，主要問題有： 部分學生不能正確規(guī)范操作顯微鏡，找不到根尖分生區(qū)；部分學生因所取根尖過長，難以找到分生區(qū)；部分學生不能準確識別出前期、中期、后期等時期的圖像，特別是學生對于各時期的特征理解不透，不能把教材中相應的模式圖與實物圖對應上，等等。為此，教師在學生實驗過程中，實時查看、發(fā)現典型問題，現場進行視頻分析、發(fā)現規(guī)范操作，也及時現場呈現，把典型問題、規(guī)范操作等現場分享，豐富學生的體驗，學生再根據自身操作體驗與分享獲得的體驗，形成新的認識與感受，調整、修正操作行為，獲得理想的實驗結果，從而發(fā)展學生的科學探究素養(yǎng)。