創新高中生物實驗教學的實踐與思考

王更強

【摘 要】實驗是培養學生創新能力的重要方法，創新實驗教學設計，提出了教師創新實驗教學方法與策略;選擇合適的實驗內容，創新開發高中生物實驗，創新拓展教材實驗、創新開發野外生態考察實驗、創新開發家庭廚房實驗室微課程、創新開展STEAM特征的生物實驗和科技活動，促進了高中生物實驗教學從育分走向育人，從參與走向體驗，從體驗走向模仿，從模仿走向創新。

【關鍵詞】高中生物;實驗教學;創新

【中圖分類號】G633.91?????? 【文獻標識碼】A

【文章編號】2095-3089（2019）06-0236-01

實驗是科學之基石，實驗是一個學生觀察、發現、思考、辯論、體驗和領悟的過程，是學生逐步掌握知識提升實驗能力和創新能力的過程。高中生物實驗教學是培養學生的實驗操作能力，啟迪創新意識，提高創新能力的重要途徑。如何充分發揮生物實驗的優勢，如何讓核心素養在高中生物實驗課堂中落地，如何創新實驗教學實現學習方式和教學模式的根本轉型，有效培養培養學生的自主、合作、探究和創新能力，提高學生終身發展所需的生物學學科核心素養，是生物實驗教學改革的著力點。下面將我校進行高中生物實驗教學的創新與實踐的研究成果進行總結，希望能為一線教師提供一些有價值的參考。

一、創新高中生物實驗教學的方法與策略

以高中生物教材實驗為基石，優化實驗教學設計，創新高中生物實驗教學的方法主要有四類：一是根據教材實驗的內容，對檢測試劑、材料、實驗裝置進行改進創新;二是改進實驗教學模式，將驗證性實驗改為探究性實驗;三是將探究性實驗從定性研究發展為定量研究;在一次課中實施二次探究，實現探究的質的飛躍;四是創新設計開發“圖表式”學案，實驗前，以“圖表式學案”的方式幫助學生進行知識回顧和實驗準備，實驗中，以引導實驗探究過程為目的，以互動研學和合作交流為手段，提高學生的探究能力，培養其合作精神和增強其創新意識，實施高效實驗教學。

為了不斷創新實驗探究教學的思路和方法，構建高效生物實驗課堂。我們搭建實驗平臺，進行不同層次的探究，開展引導式實驗探究，從引導探究到自主探究、從局部探究到整體探究，從而實現基于創新實驗在理念、思維和操作三個層面的發展。我們找到了創新高中生物實驗教學的7條策略：從“指定”到“指向”，引導學生設計實驗步驟;從“給予”到“創造”，引導學生改進實驗裝置;從“事實”到“問題”，引導學生分析實驗現象;從“確認”到“質疑”，引導學生分析實驗結論;從“單一”到“發散”，引導學生拓展探究新實驗;從“驗證”到“探究”，引導學生設計實驗;從“經典”到“普通”，引導學生挖掘科學史中的實驗探究創新思想。

二、創新開發高中生物課外實驗

1.創新拓展教材實驗。

教材常規實驗所包含的實驗原理、思想和方法是學生在新情境中設計實驗的基礎，它為學生的實驗設計提供依據和模仿的基本框架。師生在完成教材實驗后，讓學生選擇合適的實驗內容模仿課本實驗的程序進行實驗設計，讓學生進行開放式自主實驗探究，培養學生的實驗探究能力。我們以學生熟悉和感興趣的材料為主題，以高中生物學知識和原理為出發點，組織學生以小組的形式，利用課余時間開展一些實驗探究，逐步提高學生的實驗設計能力和創新能力。我們創新開展了以下多個課外實驗：生物膜選擇透性的觀察，探究酵母菌發酵速度跟環境、溫度的關系，探究外界溶液的濃度跟細胞吸水的關系;植物頂端優勢的觀察;生長素對種子萌發和幼苗生長的影響;讓短日照植物提早開花的簡易方法;激素對色素細胞影響的觀察;人體遺傳性狀的觀察——人體形態性狀的遺傳;大麥對雜草他感作用的觀察;生態球的制作和觀察;蘇丹紅誘發洋蔥根尖細胞微核的效應。

2.創新開發野外生態考察實驗。

結合本地獨特的生物資源和生態資源優勢，開展豐富多彩的生物實踐活動，實現鄉土資源與生物教學的有機整合，可以開發大量的野外生態考察實驗。近年來，我們以東莞同沙生態公園為基地，充分利用生態公園里豐富的自然資源。開展了系列野外生態考察實驗活動18個：同沙生態公園野生動植物棲息地破壞情況的調查;同沙生態公園入侵植物種類的調查;同沙生態公園入侵植物薇甘菊生態位特征研究;探究同沙生態公園適合莎草生長的土壤;群落最小表現面積的調查;用樣方法調查群落的數量特征;生態系統中鱗翅目昆蟲多樣性調查及蝴蝶標本制作;路線統計法調查鳥類的數量;探究水生植物的適應性特征;同沙生態公園常見植物認種比賽;同沙生態公園內植物種類多樣性的調查及植物的電子標本的制作;同沙生態公園某種植物種群密度的調查;同沙生態公園內生物種間競爭關系分析;同沙水庫水質污染的調查;不同庫區水質的酸堿性測定;同沙生態公園的白色污染物的情況調查及清除活動;水域生態系統的組成調查;東莞市東江水務有限公司市區污水處理廠參觀學習。這些活動以“體驗、實踐、創新”為宗旨，融體驗、調查、實踐、實驗為一體，讓學生體驗了科學探究的樂趣，讓學生寓學習于活動之中，可謂真正的創新探究。

3.創新開發家庭廚房實驗室微課程。

高中生物學是一門實踐性很強的學科，利用假期讓學生在家中一展一些有趣的生物實驗活動，讓學生和家長從旁觀到參與，從模仿到創新，讓學生感受體驗“學以致用”、“在做中學”的生物學魅力。將高中教材選修1“傳統發酵技術的應用”延伸，從2016年暑期開始我們開設了家庭廚房實驗室的微課程，本課程的設計主題是運用微生物發酵技術制作食品，課程內容富有知識性、趣味性、科學性。主要有7個實驗，“你好，乳酸菌！”——酸奶的制作;“干杯，酵母菌！”——酒釀的制作;“干杯，酵母菌！”——釀制葡萄酒;“膨脹吧，酵母菌！”——紅糖發糕;“膨脹吧，酵母菌！”——饅頭成形記;“膨脹吧，酵母菌！”——關于面包你需要知道的事;“你好，乳酸菌！”——泡菜的制作。教師確定實踐項目內容，篩選實驗材料，進行預實驗，評估實驗的科學性和可操作性，課前進行重復實驗論證，原創清晰優質的圖文介紹，并提供全程在線指導。通過利用“互聯網+”的教育技術，指導學生假期在家中完成實踐活動，收集實驗過程的照片、視頻、實物、參考資料等。并將成果通過網絡進行發布、分享和收集。讓學生在實驗中學會觀察、實驗、探究生命現象的各種方法，提升科學探究能力和實驗創新的能力。

（1）創新活動實施。

①制作微課：教師針對每一個實驗項目制作一個獨立微課，以視頻形式上傳到慕課學習網站。每一節微課圍繞實驗內容呈現以下環節：實驗原理、材料、裝置、步驟、注意事項、知識拓展。

②實驗前交流：學生通過網站學習微課，確定實踐項目，準備實驗材料和工具，可針對課程內容提出問題。

③實驗操作：學生在家中完成實驗，拍攝實驗過程照片，記錄實驗結果。

④實驗后交流：學生完成實驗操作后，交流實踐過程中的問題、分享經驗;可進行重復實驗，改進實驗效果。

⑤撰寫學習報告：教師通過“學習指南”闡述學習報告的明確要求，包括學習報告的內容（表1），鼓勵多樣化個性化風格，形式不限（Word、視頻、flash、手抄報、手繪拼貼等）。

（2）創新活動展示。

①實物作品展示：本課程活動由學生在暑假進行，開學后第一周內舉行交流會，學生可攜帶部分便于儲存的發酵成品進行展示或者互相品嘗，并交流實踐過程中的心得體會。

②學習報告展示：學生通過在線方式提交學習報告，教師收集后以專題宣傳欄形式在校園內展出。

家庭廚房實驗室微課程的開設，讓學生和家長參與實驗，感受生物實驗教學的魅力，提升自主學習的能力，創新的巧妙，學以到用，關注現代化發酵技術的發展，就食品安全問題表明觀點并展開討論。本課程被學生評為最受學生喜愛的校本課程。

4.創新開展STEAM特征的生物實驗和科技活動。

STEAM教育起源于美國，即科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、藝術（Arts）和數學（Maths）的首寫字母，由于STEAM教育方式能培養學學科思維和綜合實踐能力，STEAM教學有利于培養學生的獨立思考、自由探索、勇于創新、解決問題的能力，受到我國及世界各國的普遍關注。將STEAM教育的先進理念和方法融入生物學教學，從源于課本或真實生活的生物視角出發，以項目式學習或實踐活動為載體，引導學生進行跨學科的項目研究，創造性的開展STEAM特征的生物實驗，是當前中學生物實踐活動的熱點和趨勢。

如何開展和實施STEAM特征的生物科技活動的項目？現在國際上比較流行STEAM教育是將問題聚焦為完成某項具有指定要求的作品，在完成作品過程中培養學生解決問題的能力。我們探索總結了STEAM特征的生物實驗活動的兩種模式。

模式一的特點：成果是以研究結論呈現，主要體現理論價值。我們按照學生發現問題，提出實驗方案，反復實驗，實驗結果分析與討論，撰寫研究報告的程序進行。如我們開展的實驗和活動：《復方大蒜—夾竹桃提取液對吹棉蚧殼蟲生物防治的研究》、《紅托竹蓀幼擔子果菌蕾生物保鮮作用的研》、《蘇丹紅誘發洋蔥根尖細胞微核的效應》、《“我為地球擦拭碳足跡”環保科技活動》等。

模式二的特點是：成果是以實物呈現，主要體現其使用價值的。我們是根據作品要求進行創意設計、作品制作實驗、作品成果展示的程序進行。如《“方便”帳篷——簡易衛生間研究報告》、《“如”你“所”愿———應急衛生間研究報告》、《一種基于圖像識別尋跡的新型故障標志小車》、《太陽能智能背包》。

教師創新實驗教學方法，選擇合適的實驗內容，開展創新高中生物實驗教學的實踐，可促進高中生物實驗教學從育分走向育人，從參與走向體驗，從體驗走向模仿，從模仿走向創新。

參考文獻

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[2]中華人民共和國教育部，普通高中生物課程標準（實驗）[M].北京：人民教育出版社，2003.

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[5]龔雷雨，陳廷華.從體驗走向創造的高中生物學實驗教學探索《中學生物學》，2018.10.