高中生生物實驗能力培養策略

謝學柱

【摘 要】本文分析當前高中生物實驗教學中存在的主要問題，論述培養高中生實驗能力的方法，從原理入手著力培養學生進行生物實驗的思維模式，從技巧入手著力提升運用實驗設備的能力，從程序入手著力強化學生規范有序開展實驗活動的意識，從分析入手著力增強學生對實驗現象及失敗原因解剖研究的水平。

【關鍵詞】高中生物 實驗能力 培養策略

【中圖分類號】G? 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2019）09B-0142-02

在生物教學中，實驗教學是非常重要的教學方式之一，其實驗過程不僅有助于學生對生物知識的掌握，而且更加能夠有效提升學生的綜合素質和核心素養。隨著新課程改革的深入推進，具有探究性特征的實驗教學越來越受到學校和教師的廣泛關注，并且被嘗試應用到生物教學課堂當中。因此，有必要加強對高中生物實驗教學進行研究，探索培養高中生生物實驗能力的策略，以有效提升高中學生的實驗能力，進而促進學生綜合素能的全面成長。

一、當前高中生物實驗教學中存在的主要問題

（一）學生習慣于被動學習，沒有形成良好的實驗學習習慣

實驗教學是一種區別于理論教學的教育教學方式，不僅需要配備一定的硬件設施，而且更加需要師生共同培養良好的實驗教學習慣。長期以來受應試教育的影響，許多學生特別是面臨高考的高中學生，在學習過程中習慣于被動地接受教師灌輸的知識和給予的答案，對教學內容缺乏獨立的思考能力。在生物實驗教學中，許多學生并沒有能力進行實驗學習，也沒有意愿進行實驗操作，而是被動地等待教師進行實驗操作演示，聽取并背誦教師講授的教學內容。在這樣的實驗課堂上，教師的教學演示并不能引起學生進行深入思考，而學生也沒有在實驗操作過程中獲得更多的知識和能力。特別是當學生實驗操作出現失敗時，學生往往習慣于請求教師或者其他學生代為實驗，而不會去反思實驗失敗的原因，使生物實驗教學難以取得突破性的效果。

（二）學校實驗條件十分有限，難以進行生物教學的深入普及

在生物實驗教學中，由于許多實驗課程的器材、實驗品和實驗時間相對有限，難以保證每一位學生都能夠有充足的時間和設備進行實驗學習，更不必說進行拓展性的實驗操作。當前，許多高中班級仍然采取大班制教學，班級學生通常在 50 人左右，而實驗室的器材設備以及實驗耗材往往只能保證二三十人使用，導致學生只能采取分組方式進行實驗學習和操作。在實驗過程中，有些學生可能會霸占實驗機會，或者在操作過程中隨意盲目行為，導致實驗偏離教學應有的方向。即使所有學生都嚴格按照教學操作要求進行實驗，也只能保證學生體驗到書上所列明的實驗內容，而無法在此基礎上進行拓展學習。

（三）師生實驗理念仍然滯后，難以在實驗教學中提升教學質效

現代教育理論中的核心素養理念提出，教育教學活動要著眼于學生綜合能力的提升，使其能夠更好地強化自學、適應社會。目前許多教師的生物實驗理念還沒有切實轉變到新的教育理念上，對實驗教學的根本目的沒有了解到位，而僅僅局限于讓學生體驗教學大綱上所要求的內容。在具體的實驗教學活動中，教師更加注重生物學科相關概念和知識的傳授，而沒有對學生主動獲取知識的行為加以引導，也沒有關注學生在進行教學實驗時的感受。特別是當學生在生物實驗過程中可能會出于自己的思考或者想象，進行一些超出教學大綱的實驗行為時，教師更多地阻止而不是進行引導，從而阻礙了學生進行生物實驗探索的能力發展。

二、高中生生物實驗能力培養的策略

在高中生物實驗教學中，常規的實驗教學模式主要是由教師按照課本要求操作，指導學生完成實驗任務，但這只是生物實驗教學的一部分功能。在實驗的過程中，往往會受到諸多因素的干擾而使實驗出現新的情況或者導致失敗。如何進行有效的生物實驗分析，對實驗成效及學生能力的提升顯得尤為重要。在生物實驗教學過程中，教師必須摒棄過去的機械教學方式，不能將學生的實驗思維束縛在教學課本的框架范圍內，而要從更高層次的實驗思維入手，著力提升學生的全面素質，使實驗教學取得事半功倍的成效。

（一）從原理入手，著力培養學生進行生物實驗的思維模式

在每一個具體的生物實驗中，其實都是一種物質變化的反映，內里必然存在著一定的原理。學生只有掌握實驗的原理，才能夠通過實驗過程和結果進行舉一反三，增強學生的生物實驗能力。

實驗原理不僅是生物現象或者相關生物學反應的基本理論，而且是構建生物理論與實驗根基的重要知識體系。無論是實驗的目的和要求，還是實驗的現象與結果，或是實驗的設備、儀器、試劑等的選擇，都與實驗原理有密切的聯系。實驗原理的掌握，可以使簡單的生物實驗進入一個更高層次，以發散的方式指導更多、更新的實驗操作，從而使生物實驗進入良好發展的狀態，同時也有助于高中生生物實驗思維的塑造。例如，在進行光合作用的實驗教學時，教師可以按照教學大綱的指示，指導學生剪取兩塊相同的小型葉片，分別放置在裝有蒸餾水和 NaHCO 溶液的試管當中。用真空泵將液體中和葉肉細胞間的空氣抽干之后放開試管口，可以觀察到葉片下沉到試管的底部。此時，教師不必急于讓學生進入下一階段的實驗活動，而可以向學生進行提問“為什么抽取空氣后葉片就會下沉？”“葉片下沉后，其光合作用會發生什么樣的反應？”通過提問并引發學生思考，學生可以理解該實驗的原理是利用葉片的光合作用，吸收 CO2 并轉換成為 O2 ，而 O2 難溶于水的特征將會導致葉片在水中上浮。

（二）從技巧入手，著力提升運用實驗設備的能力。

生物實驗離不開各種各樣實驗設備的操作使用，而為何選取該種設備、該種試劑，以及設備之間的組合搭配，是生物實驗中十分重要的內容。在傳統教學理念下，學生只需要記下設備的名稱和安裝順序，就可以完成實驗任務并應對考試。然而在新教育理念要求下，教師應當指引學生著力提升運用實驗設備能力，深入思考實驗所需的設備、儀器、試劑及相互之間的搭配方式，從而更加深刻地理解實驗設備的作用和相互影響，得以在生物實驗學習中掌握更多的實驗操作技能。

例如，在顯微鏡的使用過程中，學生往往很難根據被觀察的對象特征來選擇最為恰當的倍鏡，甚至誤解高倍鏡的性能優于低倍鏡，從而盲目使用高倍鏡進行生物實驗觀察。此時，教師不能簡單地要求學生必須選擇正確的倍鏡，而應當對學生進行引導，讓學生先后利用高倍鏡和低倍鏡，對不同的研究對象進行觀察，使學生明白高倍鏡更加適用于局部或者細節部位的觀察，而低倍鏡則更加有助于對被觀察對象的全面觀察。通過對實驗設備性能和使用原理的了解掌握，使學生更加懂得實驗儀器設備的功能，在以后的實驗過程中更加合理有效地利用好實驗器材進行實驗。

（三）從程序入手，著力強化學生規范有序開展實驗活動的意識

在生物實驗過程中，往往都需要進行固定程序的操作，才能夠觀察和獲得所需要的實驗結果。這些實驗的程序，并不僅僅是生物實驗的理論研究所能夠完成的，而是需要進行長期的反復實驗探索、經歷無數的失敗和挫折之后才得到的。在高中生物實驗教學中，教師往往讓學生按照既有的實驗指導進行操作，雖然可以快速地達成實驗目的，且不容易出現實驗失敗或者實驗事故，但影響學生對實驗程序的思考和探索。

因此，教師需要轉變教學理念，讓學生在進行實驗前，對實驗程序中的每一步操作都進行分析，探討實驗操作的作用和相互之間的聯系，必要時可以放手讓學生進行非既定程序的實驗探索，從而體會到實驗程序與非實驗程序的差別。例如，在進行植物細胞有絲分裂的觀察實驗操作中，常規的實驗程序是“培養—— 10% HCl 解離—— 漂洗—— 染色—— 壓片”，有些學生不理解為什么要將植物根尖放在 HCl 溶液中的目的，教師不必要強行要求學生按規定操作，而是讓學生可以先跳過這一步驟進行觀察操作，從而發現未經 HCl 解離的根尖細胞難以被壓片壓散，在顯微鏡下很難進行有效的觀察。借此，學生不僅更加深刻地記住 10% HCl 解離這一實驗操作，并且更加理解植物細胞觀察的實驗原理，對生物實驗形成更加深切的認知。

（四）從分析入手，著力增強學生對實驗現象及失敗原因解剖研究的水平。

在生物實驗教學過程中，實驗結果是教材上明確給出的內容，也是高中學生在進行實驗操作后所能夠觀察到的情況。然而，生物實驗的意義并不僅僅在于實驗的最終結果，有時實驗過程中所出現的現象，也有著十分重要的意義。特別是對于失敗的實驗操作，同樣可以挖掘出價值，有些失敗的實驗可能會促成學生更多的思考，從而促進學生生物實驗思維的發散式發展。在實踐中，許多教師和學生在進行生物實驗教學時只顧及實驗結果的獲取，而忽視實驗過程中的數據或現象記錄。當出現實驗失敗現象時急于進行實驗的恢復與重新操作，而沒有靜下心來進行失敗原因的思考和查找，這不利于學生實驗能力的提高。

例如，在進行淀粉的檢測實驗中，常規的操作是“取口腔上皮細胞—— 放入鹽酸水解—— 沖洗涂片—— 染色—— 觀察”，而有的學生可能會忘記進行鹽酸水解操作，而直接進行沖洗并染色觀察。此時學生可能會向教師發問：“為什么我沒有觀察到淀粉的染色？”此時，教師不要急于讓學生重新進行操作，而應讓學生對實驗失敗這一現象進行反思，對照自己的操作，從而認識到鹽酸水解在淀粉染色操作中所發揮的重要作用，以及淀粉的染色原理在于染色質中的 DNA 而不是蛋白質，從而更加深刻地理解生物學的相關知識。

綜上所述，生物實驗能力的培養不僅是一種科學研究精神與方法的傳授，更是科學研究原理與技巧綜合應用的過程，對于學生在實驗能力方面的綜合提升有著十分有價值的幫助，特別是對于學生突破學習過程中的思維障礙、培養學生自主學習的良好習慣，有著積極的促進作用。通過在高中生物實驗教學過程中的思維能力培養，不僅可以有效增強學生的生物實驗觀察、操作及思維能力，而且可以有效培養學生嚴謹的科學態度和求知的實驗習慣，使學生能夠更好地解決實際問題，從而為以后的學習和工作奠定良好的基礎，逐漸成長為有思想、有能力的優秀人才。

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（責編 盧建龍）