新課程背景下高中生物不同類型實驗教學策略淺析

覃振萍

【摘要】新課程背景下的高中生物實驗教學更應注重學生的主動探究過程。本文以人教版高中生物必修部分的實驗教學為分析對象，將實驗教學分為觀察實驗、探究實驗、驗證實驗、模擬實驗、模型建構(gòu)和調(diào)查實驗6種類型，以平時的實驗教學為案例，對六種類型的操作實驗實施有針對性的教學策略，從而提高實驗課的教學效率。

【關鍵詞】高中生物;不同類型實驗;教學策略

一、新課程背景下的高中生物必修部分實驗設置特點

新課程高中生物教材（以下簡稱新教材）[1]必修部分分為三個模塊，每個模塊都設置了相應的實驗，必修模塊中的實驗共有32個。本研究將新教材中的所有實驗分為6種類型，這些實驗一般要求在一個課時內(nèi)完成。與舊教材[2]相比，不僅實驗數(shù)量大大增多，而且其中有13個實驗均設置在相關知識點之前，以探究的方式呈現(xiàn)，更符合新課改背景下探究式教學模式的要求。高中生物課程標準[3]在實驗方面的要求：①學會使用一般的實驗器具;②學會采集和處理實驗材料，進行生物學實驗的操作、繪圖;③掌握探究的基本過程，學會確認變量，設計實驗和進行實驗;④能運用專業(yè)術(shù)語闡明觀點，表達交流;⑤培養(yǎng)學生熱愛科學探索、勇于創(chuàng)新及實踐的科學精神和科學態(tài)度。為更好地達到實驗教學三維目標，筆者建議選用有針對性的教學策略。

二、觀察實驗教學策略

以“觀察DNA和RNA在細胞中的分布”為例，為避免學生不經(jīng)過思考，按照教材已給的實驗步驟按部就班進行實驗，教師可以給出觀察實驗的導學報告表（表1），將這個小型的實驗命名為課題，培養(yǎng)學生的科研意識。實驗前，讓學生像陳述課題的開題報告一樣簡述實驗材料、試劑的作用及實驗過程，便于學生認識實驗過程。實驗時，觀察實驗過程關鍵在于裝片的制作。首先教師示范普通裝片的制作步驟，然后小組根據(jù)要觀察的裝片特征自行制作。在實驗過程中，教師巡視學生裝片制作及使用顯微鏡觀察的情況。實驗后，教師讓先完成觀察的小組把在數(shù)碼顯微鏡下觀察到的實驗結(jié)果向同學們展示，并介紹自己的經(jīng)驗。將實驗所觀察到的圖像作為結(jié)果，讓學生記錄在導學報告內(nèi)，另外備份一份數(shù)碼圖片上交，作為教師評價學生的依據(jù)。

導學報告的設計一方面要求學生養(yǎng)成實驗設計的意識，做好實驗的預習，避免課堂實驗的盲目性，另一方面要求學生養(yǎng)成實時記錄實驗情況的習慣，更鼓勵學生進行分工合作操作，使學生善于發(fā)現(xiàn)實驗中的問題，達到培養(yǎng)學生生物科學素養(yǎng)的目的。

三、驗證實驗教學策略

以“綠葉中色素的提取和分離”為例，教師在該節(jié)課堂教學前以蔬菜大棚使用紅光照射的案例導入新課，引導學生探索植物綠葉中能吸收光能的特殊物質(zhì)——色素，并讓學生課前完成導學報告（與表1大致相同，只在“觀察到的現(xiàn)象”欄不同）。在教學設計上，鼓勵學生探索其他不同的方案。絕大多數(shù)學生按照教材中的已知步驟進行設計，有學生提出通過查閱資料，發(fā)現(xiàn)色素提取可以將研磨法改為更簡單的水浴法[4]，說明學生學會利用更多的課外資源進行實驗設計。教師對此要給予積極的反饋，并引導學生根據(jù)預設方案進行研磨法和水浴法的對比實驗。這樣的引導教學方式改變了以往單一遵循教材進行教學的模式，激發(fā)了學生的探究興趣。

四、探究實驗教學策略

以“探究酵母菌細胞的呼吸方式”為例，教師創(chuàng)設情景，由化學家拉瓦錫物質(zhì)燃燒需氧放量，導入呼吸作用即細胞呼吸的概念，并引導學生找出概念中的關鍵詞：原料——有機物，方式——氧化分解，產(chǎn)物——二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放能量。對細胞呼吸的方式進行提問：“氧化分解是否必須有氧氣的參與？無氧條件下是否也能進行細胞呼吸？”學生回答：“有必要進行實驗探究，探究細胞在有氧和無氧條件下是否都能進行細胞呼吸。”由此，教師完成對學生提出問題的引導。然后教師進一步設問：“若要進行探究實驗，選用什么細胞進行探究呢？”學生回答：“最好選擇一種既能進行有氧呼吸又能進行無氧呼吸的生物細胞——酵母菌細胞。”教師引導學生聯(lián)系實際生活中釀酒和面包發(fā)酵的過程，使學生了解到酵母菌在無氧條件下產(chǎn)物中有酒精，有氧條件下產(chǎn)物中有二氧化碳，以兩種產(chǎn)物作為驗證指標就可以檢測出酵母菌的呼吸方式（二氧化碳以澄清石灰水或溴麝香草酚藍作為檢測試劑，酒精以重鉻酸鉀作為檢測試劑）。在教師的引導下，學生的設計思路變得清晰和明朗。教師給出相應的條件及導學報告表（表2），讓學生分組設計實驗裝置，并闡述自己的設計方案。

學生開始操作，很快發(fā)現(xiàn)有氧條件下的檢測裝置中澄清石灰水變渾濁，而一段時間后無氧的檢測裝置中澄清石灰水才變渾濁，這樣的結(jié)果都符合預設，但是當取出反應液，用重鉻酸鉀進行檢測時，無論在有氧和還是無氧條件下，液體都變成灰綠色，并不符合預期，由此引發(fā)學生的討論。有學生認為有氧裝置通氧不充分，提出進一步改進措施：一方面可以通過通純氧的方式，提高酵母菌的有氧呼吸效率，另一方面可減少酵母菌干粉量，再進一步探究。但通過澄清石灰水的渾濁程度在一定程度上可知酵母菌很有可能有兩種呼吸方式。這樣的探究實驗圍繞“提出問題-解決問題-新問題-再解決”的循環(huán)模式，能更好地培養(yǎng)學生的探究能力。

五、模型建構(gòu)教學策略

以“制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”為例，本實驗利用的是J3242模型組件，讓學生模擬沃森和克里克發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的過程，將科學史貫穿到實驗中，體驗科學發(fā)展史。通過構(gòu)建過程的相互比較以及糾錯找茬等有趣的游戲模式，學生不僅能總結(jié)出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)容，而且能發(fā)現(xiàn)堿基對的排列方式幾乎每個小組都不相同。教師設問：“每個小組短短的含十個堿基對的DNA片段，可能有幾種不同的堿基排列順序？如果將全班所有組的DNA片段連成一段DNA片段，堿基對排列順序又有幾種不同的排列方式？”進而探究另外一個課題，即“脫氧核苷酸序列與遺傳信息多樣性”。通過“制作-發(fā)現(xiàn)-總結(jié)-再發(fā)現(xiàn)”的模式，更容易達到教學效果。

六、模擬實驗教學策略

以“性狀分離比的模擬實驗”為例，新教材將孟德爾的遺傳定律知識放在減數(shù)分裂和受精作用之前。學生沒有遺傳規(guī)律的基礎知識，很難理解“孟德爾豌豆雜交實驗（一）”解釋中“DD∶Dd∶dd=1∶2∶1”的遺傳因子比例關系。通過從小桶中抽取小球的模擬實驗，學生更容易把握遺傳因子的分離和組合規(guī)律。對于此類實驗，教師在教學設計上注重引導學生對相似理論的理解。通過模擬實驗的數(shù)據(jù)，有些組在進行了80次的抽取之后發(fā)現(xiàn)三組數(shù)據(jù)的比例不符合1∶2∶1的比例，因此提出了疑問。教師于是讓學生將這次的實驗與孟德爾的數(shù)據(jù)進行比較，學生便發(fā)現(xiàn)自己的數(shù)據(jù)較小，可能會存在統(tǒng)計學的誤差，由此體會到生物學中滲透著數(shù)學統(tǒng)計的相關知識，感受到學科交叉滲透的魅力。

七、調(diào)查實驗教學策略

以“調(diào)查人群中的遺傳病”為例，學生一開始認為這樣的調(diào)查實驗很容易完成，但要求上交調(diào)查報告時，絕大多數(shù)學生表示這樣的調(diào)查很難開展，因為許多家庭或個人并不愿接受這樣的調(diào)查，或者聽說來由便都說家族沒有什么遺傳病。這讓學生體會到進行這樣的調(diào)查實驗會遭遇隱私道德方面的尷尬。此類型實驗不僅培養(yǎng)了學生收集、調(diào)查、統(tǒng)計數(shù)據(jù)的能力，而且引發(fā)了學生對醫(yī)學、生物學更多的道德思考。

八、小結(jié)

實驗教學作為生物教學過程的重要組成部分，容易調(diào)動學生的積極性，使學生進行自主的探究學習操作。本文旨在找出高中生物必修教材中實驗的通性，實施有針對性的教學策略，以更好地實現(xiàn)教學三維目標。通過實施分類教學策略，學生更容易把握實驗課的學習方式，變被動為主動，變主動為實踐，實踐中出創(chuàng)新。在有效的實驗課輔助下，學生更容易理解抽象的生物學知識，提高學習效率。

【參考文獻】

[1]人民教育出版社，課程教材研究所.普通高中課程標準實驗教科書·生物[M].北京：人民教育出社，2004：5-1.

[2]人民教育出版社生物室.全日制普通高級中學教科書（必修）[M].北京：人民教育出社，2006：6-3.

[3]中華人民共和國教育部.普通生物課程標準[M].北京：人民教育出版社，2003.

[4]羅益群.高中生物實驗的優(yōu)化[J].教學儀器與實驗，2009（10）：12-14.