素養育人 教師先行

【摘要】本文論述提升初中生物教師實驗教學技能的途徑，從提升教師的實驗操作能力、實驗教學設計能力、實驗說課能力三個方面提出一系列可行建議。

【關鍵詞】初中生物 實驗教學 技能提升 教師發展

實驗教學是培養學生生物學科核心素養的重要途徑，生物學科核心素養包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任。中學生物教師的實驗教學技能主要包括實驗操作能力、實驗教學設計能力和實驗說課能力。教師實驗操作水平直接影響著學生科學思維、科學探究能力的提高，教師的實驗教學設計能力直接影響學生各項核心素養培養目標的達成，實驗說課能力影響著教師個人的學科專業素養的發展，進而影響著素養育人工作。下面筆者從提升實驗操作能力、實驗設計能力以及實驗說課能力三個方面詳細論述提升初中生物教師實驗教學技能的途徑。

一、實驗操作能力的提升

（一）實驗操作規范

實驗操作規范是指正確使用實驗儀器設備，成功完成實驗步驟等。實驗操作規范是教師的基本功。初中生物實驗主要是顯微鏡觀察實驗，要求規范操作單目光學顯微鏡和制作臨時裝片。廣西各地市的初中生物教師大多數是非生物專業教師，尤其是在縣級鄉鎮初中學校，各級教師培訓的內容很少涉及實驗操作的內容，教師在教學演示中難免會出現不規范的操作。實驗操作不規范主要表現為如下幾個方面：一是顯微鏡的安放和鏡頭使用不規范，如單手提取顯微鏡，單手握住鏡頭轉動物鏡，直接用高倍鏡對光觀察等[1];二是臨時裝片的制作過程不規范，如在取材這一環節，用手撕取洋蔥鱗片葉的紫色外表皮，導致葉肉也被撕下而影響觀察表皮細胞的效果，沒有漱口就刮取口腔上皮細胞，導致視野雜質過多影響觀察上皮細胞等。教師要想避免出現實驗操作不規范的現象，首先要養成科學嚴謹的教學態度，要在理解生物學實驗操作原理的基礎上，多動手實踐，逐步掌握實驗操作要領和技巧。

（二）成功完成實驗

成功完成實驗是指實驗結束時能看到預期的現象、獲得有效的實驗數據和結論。教師成功完成實驗除了需要規范操作，還需要進行預實驗（預實驗是指在實驗課前進行的預備性實驗），通過預實驗事先研究教材所提供的實驗條件、實驗操作的科學性與可行性，再進一步摸索更優于教材或更符合本地區、本校教學條件的實驗教學設計。

例如人教版生物七年級上冊實驗“綠葉在光下制造有機物”，教材建議用盆栽天竺葵進行實驗。天竺葵在廣西的種植數量不多，價格高，植株大操作麻煩，教師通過預實驗發現校園周圍到處生長的多年生草本植物醡漿草的葉片脫色時間很短，脫色后葉片接近白色，脫色對比效果大大優于天竺葵，且采集成本低廉，葉片小易于學生操作。如此一來，實驗的成本大大降低且實驗現象依舊明顯，運用學生熟悉的材料開展實驗更有助于提升學生的積極性。

在教材中還有一些探究性實驗，沒有明確的實驗假設和實驗條件，更需要教師進行預實驗。例如人教版生物八年級下冊最后一個探究實驗“探究煙草浸出液對水蚤心率的影響”，教師通過預實驗發現學生既可以設計定性實驗又可以設計定量實驗、定量實驗設計存在的主要問題、本節探究實驗適用的酒精濃度范圍等，因此，教師在實驗教學中將引導學生設計定量實驗作為教學重難點，組織全班討論各組設計的定量實驗存在的問題并修訂，使學生進一步理解如何控制單一變量這一學習難點，然后再實施全班動手實驗，使學生在初中生物最后一個實驗中收獲滿滿。教師通過預實驗不僅可以提高自身的實驗操作水平，還可以發現教學新素材，豐富教學資源，提高實驗教學的有效性[2]。

二、實驗教學設計能力的提升

（一）理解課標要求可減少實驗教學設計的盲目性

《義務教育生物課程標準》（2011年版）指出，要使學生通過課程學習“初步具備生物學實驗操作的基本技能、一定的科學探究和實踐能力，養成科學思維的習慣”，在實施建議中提出“實驗教學既是一類探究活動，也是生物學教學的基本形式之一”，“應鼓勵學生參與實驗設計”，“也應重視定量實驗，讓學生在量的變化中了解事物的本質”等。因此，實驗教學不能缺失，無論是教師演示實驗還是學生分組實驗，學生都應是實驗教學的主體，教師既要引導學生利用實驗結果（實驗現象和數據）構建核心概念形成生命觀念，又要重點培養學生的科學思維和科學探究能力。

（二）實驗教學的設計要符合課標對實驗教學的要求

科學探究的一般過程為：提出問題——作出假設——設計實驗——實施方案——觀察記錄——討論得出結論——進一步深入實驗，以幫助學生理解和發展科學探究能力為目標的教學流程應包括：教師創設問題情境，學生發現問題提出假設，小組合作設計實驗，師生交流完善實驗設計，學生動手實驗，小組交流展示，師生、生生評價，教師設計實驗導學案引導學生完成各環節的學習任務。例如在人教版生物八年級下冊實驗“探究酒精對水蚤心率的影響”教學中，由于教材沒有明確給出具體的實驗步驟以及探究實驗試劑的條件等，于是本實驗既可以設計成定性實驗又可以設計成定量實驗，是培養八年級學生實驗探究能力的一個重要實驗。但是有的教師為了便于管理，常常將其設計為統一實驗：教師提出問題——教師講解實驗原理和目的——教師演示或播放實驗步驟視頻——學生按照模式分組操作實驗——教師巡堂指導——教師小結、學生完成課堂練習。學生以模仿學習為主，以獲得教師的預期結果為主要目標，自主探究能力和實驗思維沒有得到很好的訓練。有的教師把實驗步驟分解成片段動作，“牽著”學生一步一步地模仿教師動作直至完成實驗規定的流程，這樣更不利于培養學生的科學思維和科學探究的素養。教師應先引導學生分組討論，對探究關于“酒精影響”的問題提出具體的假設，如“酒精可使心率加快”“酒精濃度大于××濃度時會導致心跳停止”“持續高濃度酒精作用××一段時間后心率不能回復正常”等，學生在假設的過程中，嘗試進行定量實驗設計，符合課標“在重視定性實驗的同時，也應重視定量實驗，讓學生在量的變化中了解事物的本質”這一實驗教學要求;接著，教師進一步引導學生小組合作設計對照實驗，開展全班小組間相互質疑、答辯和完善實驗步驟，如在選擇清道夫替代水蚤的實驗教學中，引導小組間討論實驗設計的關鍵問題：“一只清道夫的實驗組如何實現實驗重復性避免偶然性——以多個（次）小組的實驗數據平均值作為實驗結果。”“如何進行不同濃度的酒精處理——在老師預實驗選定的范圍，設計5個濃度梯度組進行對照實驗。”“如何觀察記錄——將浸泡過酒精的棉花覆蓋在清道夫背部，觀察記錄清道夫透明的腹部中心臟跳動的次數。”等等。在學生科學思維達到預期水平后，師生共同選擇一個能在課堂上完成的探究實驗進行分組實驗操作。分組實驗結束時，各小組交流實驗操作中控制各種實驗變量的技巧以及觀察、記錄、分析班級實驗大數據（均值）的技巧，實驗結果對健康生活的啟示等。學生在這樣的教學過程中，能全身心地參與設計實驗和操作實驗過程，會產生許多創新實驗的點子，如提出用更簡易材料做實驗、優化教材的實驗裝置等，還學會將實驗結論應用于生活生產實際，學生的生物學科核心素養得到了一定程度的提升。

（三）運用現代教育技術的優勢提高實驗教學的效率

將現代教育技術與實驗教學有效整合，可優化學生自主探究實驗，可引導學生進行實驗數據的定量分析和模型建構等活動，使學生的科學思維和科學探究能力得到充分的訓練。

例如在人教版生物七年級探究實驗“二氧化碳是光合作用必需的原料嗎？”教學設計中，教師運用氧氣傳感器測量并記錄氧氣（光合作用產物）濃度的變化數值，通過網絡軟件進行同步處理，形成不同濃度的二氧化碳對植物光合作用影響的數據模型——坐標曲線圖，使學生初步掌握定量分析的研究方法。有的教師將希沃白板、希沃授課助手以及手機三合一使得學生實驗結果可視化以促進全班經驗交流分享。數碼顯微鏡現已進入中小學實驗裝備目錄中，各初中現用的單目光學顯微鏡將逐步地被數碼顯微鏡取代，教師要將初中觀察類實驗教學重點從如何使用光學顯微鏡觀察標本轉移到如何利用數碼顯微鏡開展數字化教學，從是否看到標本的低階學習轉移到對標本的觀測、拍照、錄像、構建模型等高階學習活動。

三、實驗說課能力的提升

說課是教師的專業技能之一，說課也是青年教師專業成長的一條重要途徑。每年各級教學裝備行政管理部門和教育學會都會舉辦實驗說課比賽，為青年教師展示實驗教學改革成果提供平臺。筆者認為，提高實驗說課水平要從三個要素入手。

（一）“有神”

“有神”是指說課要有教育教學理論依據。制訂教學目標要站在生物學科核心素養的高度，側重培養科學思維和科學探究兩個方面，也要兼顧生命觀念和社會責任的培養。要分別闡述教學活動創新設計的理論依據和實驗內容方法創新設計的科學依據，可以以流程圖的形式，整體與局部相結合依次闡述。重視闡述實驗改革作品的科學依據及其使用的局限性。有的教師在展示設計的創新實驗裝置時常常因忽略其科學性而被質疑，如某教師展示用塑料瓶和注射管組裝的血液循環模型，沒有制作真實的結構所具有的防倒流裝置，在演示血液流動時出現血液倒流而被質疑裝置設計的科學性。

（二）“有新”

“有新”包括教學活動設計理念創新和實驗內容方法創新兩個方面，“有新”建立在科學合理的基礎上，筆者曾在《創新實驗設計 優化實驗教學》一文中詳細闡述如何進行創新實驗教學設計。只有教學活動創新而無實驗內容創新，或者有實驗內容改進卻仍是“老師一人堂實驗”的教學設計，都不符合教學改革的要求，不會獲得高分。說課“有新”不僅要闡述創新做法，還要利用課堂教學視頻或圖片，以及學生成功操作實驗并展示、學生提出改進方案、改進前后的實驗裝置比較、改進前后的實驗現象對比等內容生動形象地展示創新帶來的教學效益。

（三）“有型”

實驗說課的“有型”除了要求教師的課件設計、語言表達要簡潔明了和亮點突出，還要求教師現場展示實驗操作要“有型”。實驗操作“有型”是指教師介紹創新裝置簡單明了、創新實驗的關鍵步驟操作規范、實驗現象明顯等，這對教師的實驗操作基本功是一個考驗。如果參加說課比賽教師平時沒有深入實驗教學研究，只為參賽而臨時表演就很容易暴露問題，如緊張導致操作錯誤進而實驗失敗等。教師可以利用現代教育技術提高展示的效果，如利用希沃手機投屏展示實驗結果等。

實驗操作能力、實驗教學設計能力和實驗說課能力三者密切相關，共同影響著生物學科青年教師的成長，生物學科青年教師應注重提高自身的學科素養，在實驗教學實踐研究中點燃創新的火花，實驗教學能力才會不斷提高。

【參考文獻】

[1]徐永強.淺談生物實驗教學中的規范操作[J].中學生物學，2009（9）

[2]崔鴻，張秀紅，李娟.中學生物學教學設計[M].北京：高等教育出版社，2016

作者簡介：曾哲（1971— ），女，廣西玉林人，高級教師，教育碩士，南寧市學科帶頭人。研究方向：中學生物教育教學。

（責編 劉小瑗）