高中生物實驗改進和創新策略研究

摘要：在教育改革不斷推進的背景下，高中生物教材中明顯增加了實驗的比例，強調在起到幫助學生鞏固理論知識作用的同時，激發學生的生物學習興趣，培養其動手能力、觀察能力、創新能力與科學探究能力。現本文基于建構主義視角，并以“促進學生個性發展為中心”的基本出發點，闡述了高中生物實驗改進和創新的必要性及具體策略。

關鍵詞：高中生物實驗教學;改進;創新

《普通高中生物課程標準》中關于學生的能力目標進行了明確的界定，要求“能夠正確使用基本的實驗器具，并掌握生物繪圖、處理與采集實驗材料、生物實驗操作等相關技能”，而這一目標的實現必須依托于高中生物實驗課的高效開展。對此，為構建高效實驗課堂，高中生物教師必須基于高中生物實驗教學現狀進行教學策略的改進與創新，進而培養學生養成良好的實驗操作技能、思維能力及嚴謹的科學態度，并促使其以創新思維為原始驅動力而主動學習，切實提高高中生物教學效率與學生生物核心素養。

一、 高中生物實驗改進和創新的必要性

（一）社會發展的迫切需要

如今，我們正處于現代科技型社會中，生物領域也隨之得到了巨大的發展，但隨之而來的需要面臨的問題就是生物研究型人才的短缺。面對這一現狀，高中生物教師應清楚認識到自己所擔任的教學重任，為一些喜愛生物的學生指導未來的學習方向，同時做到在實驗教學中不斷實踐、創新與研究，科學設計教學過程與教學內容，并積極應用不同的教學方法，激發學生的學習興趣，進而使學生能夠發揮自身主觀能動性，學會運用科學角度與方法進行學習實踐，切實提高其生物學習能力，最終在不斷提高的過程中逐漸成長為一名促進社會發展的優秀生物儲備人才。

（二）踐行素質教育理念的重要體現

素質教育理念已在高中教育階段施行多年，目的在于提升學生的綜合素質。而生物作為一門以觀察與實驗為基本研究方法的學科，只有在教學過程中引導學生學會理論與實踐相結合的技能，才能切實培養其生物素養。由此看來，生物實驗是提升學生整體素質的有力手段之一。教師通過采用科學、有效的實驗教學方法，不僅可激發學生的生物學習興趣與發掘其潛能，還能培養其觀察、分析與解決問題等能力，使其在相應的教學情境中得到創新思維的有效激發，這對學生的全面發展是十分有利的。

（三）新課改的必然要求

隨著新課改進程的不斷推進，高中生物實驗教學中考察與學習的內容均明顯增加，同時基于“促進學生可持續發展”的具體要求，需要教師加強對實驗教學的重視程度，深入理解與認識生物這一學科，主動進行教學方法的創新。在具體教學過程中，要求教師注重課程的選擇性與基礎性，正確認識其與現實生活間的聯系，突破以往單一的教學模式，引進更多有效的、先進的教學模式，引導學生主動探究，使學生掌握更多的學習方法，從而提高教學效率與質量。

（四）提升高中生物教學質量的有效手段

“如何改進與創新高中生物實驗教學，由此提升學生的生物核心素養及教學質量”一直為高中生物課程教學研究所普遍關注的話題，進而有學者提出了“創新教育”理念，需要教師從實驗材料的優化入手，使學生建立起良好的創新意識，同時運用多元化的教學方法對實驗教學過程進行豐富與優化，積極調動學生實驗活動的參與積極性，并且教師還應不斷完善教學評價體系，提高學生反省能力，在提升課堂教學質量的同時，促進其生物素養的提升。

此外生物學實驗可以向學生提供生物界的感性認識，培養學生學習生物學的基本技能和觀察、分析、綜合運用生物學知識的能力，可見實驗教學是提高生物教學質量的重要環節。

二、 高中生物實驗改進和創新的有效路徑

（一）實驗方法的改進與創新

通過分析當前的教材實驗，發現有許多實驗的設計十分煩瑣，不僅會耽誤課堂教學時間，還會過多地分散學生的精力，需要教師依照教學實際進行教學方法的改進與創新，從而提升實驗效率。例如在進行“葉綠體中色素的提取和分離”這一實驗的教學時，當中為制備組織液需要學生經歷研磨過程，但研磨是一個十分浪費時間的活動，并且一些藥品易揮發，會導致學生的注意力分散，進而影響實驗教學效率。針對這一問題，教師可申請學校購置一些打漿機或是料理機，成為實驗室的配置設備，為同樣需要研磨的實驗提供支持，從而節省學生的實驗研磨時間，有更多的精力與時間去觀察實驗現象，最終提高課堂效率。又或是在“水浴加熱”這一實驗教學中，生物組織可溶性還原糖的鑒定、溫度對酶活性的影響等相關實驗均需要用到酒精燈這一工具，但其本身具有一定的危險性，且無法有效把握其溫度。這時教師便可擺脫教材實驗方法的材料要求，將酒精燈替換為恒溫的可調節的水浴鍋，供全班同學進行統一使用，進而提升實驗準確性與效率。

（二）實驗思考的改進與創新

在以往的實驗教學中，教師都是依照教材要求來準備實驗試劑與材料的，而學生也是依照一定步驟來進行實驗操作的，這易使學生形成機械性思維。學習是一個能動的過程，學生只有對生物實驗產生興趣，才能形成實驗探究的原動力。教師可嘗試著在課前將具體的實驗內容布置給學生，引導其進行實驗過程的簡化，反映出深刻的生物學原理。同時教師還要增加實驗器材的數量與種類，通過“自助餐”的形式，增加學生的動手機會，提高其生物知識與實驗技能的掌握程度。另外教師還要創造開放式的實驗環境，為學生的學習營造良好的探究氛圍，促進生生間、師生間的多向溝通與交流，鼓勵學生大膽提出自己遇到的困惑與見解，做到多種嘗試，挖掘學生的創造潛質。例如在進行“酵母菌細胞呼吸方式”的實驗教學時，酵母菌需要經過8～10個小時的時間才能培養完成，這在短短的課堂時間中是無法實現的，因此當完成實驗裝置的安裝工作后，便可引導學生利用課下時間來進入實驗室進行實驗現象的觀察與記錄，并于下節課展開后續實驗。還有考慮到高中生物的課時緊張，而部分實驗又無法在一堂課內完成，教師可應用小組合作的教學模式，加強課外與課堂學習的聯系，實現“課外活動、課上交流”。

（三）實驗目的的改進與創新

實驗目標的確立需要符合“情感態度與價值觀、過程與方法、知識與技能”的三維目標，并需要教師基于此明確操作性強、切實可行的探究活動目標，關注學生的知識學習過程，增強其學習領悟與感受，使學生具備良好的科學品質、操作技能、研究精神與思維方式。例如在進行“植物細胞吸水和失水”的實驗教學時，紫洋蔥為主要的實驗材料，原因在于紫洋蔥的液泡中含有花青素，不用染色便可通過顯微鏡來觀察到細胞結構。但通常只有紫洋蔥最外面的1～2層鱗片葉才能得到最佳的實驗效果，這樣會造成實驗成本的較大浪費。同時內層的洋蔥鱗片葉肉細胞同表皮細胞結合的十分緊密，一般很難剝離，學生在撕取紫洋蔥的表皮細胞進行實驗時不可避免地會附著一些葉肉細胞，從而影響觀察效果。對此，要想有效改善這些問題，便要進行實驗目的的改進與創新，讓學生展開自主探究。教師可采用比較簡單易行的方法，引導學生提前兩三天將紫洋蔥縱剖成兩半，并將鱗片葉逐片剝離開來朝上擺放晾曬于陽臺上，經過蒸騰作用使葉肉細胞散失水分，最終與表皮細胞相分離，提高表皮細胞的撕取成功率。此外部分學生以小組的形式來進行實驗探究，還提出了一些溫馨提示：“鱗片葉不可在陽光下暴曬”“晾曬時間不可過長”等，由此證明學生充分地參與到了實驗活動中，有利于培養其良好的實驗素質。

（四）實驗原理的改進與創新

實驗原理可為教師實驗方案的制定提供有效指導，并為預期的實驗結果提供理論依據。例如在“測定洋蔥外層鱗片葉細胞的細胞液濃度”時，便可利用“質壁分離現象”展開測定，而其實驗原理則為滲透作用。基于此實驗原理，教師可組織學生去探究其他的實驗，如可進行細胞活性的有效鑒定，植物細胞質壁分離法所體現的實驗原理是植物活細胞的原生質層存在選擇透過性，反之死細胞便為全透性，同時原生質層所具備的選擇透過性是植物細胞質壁分離的先決條件，若能夠出現質壁分離，則表明細胞是活的，反之表示為缺乏活性。由此可以看出，“質壁分離法”具有鑒定細胞死活的作用。并且通過對實驗原理的改進與創新，還能進行實驗方法的創新，例如在測定葉綠素含量時，便可引導學生采用“簡易目測法”，實驗原理為植物葉綠體中富含胡蘿卜素、葉綠素a、葉黃素及葉綠素b，而其色素含量會直接與溶液色澤深淺呈正相關關系，因此只要將葉綠體的色素提取液同已知濃度標準液進行比色，便可獲知提取液當中的具體濃度。接下來還可根據組織重量及稀釋量，計算出組織當中的葉綠素含量。這樣的實驗操作方法不僅方便，而且結果明顯，是訓練學生掌握科學探究方法及基本實驗操作技能的有力手段。

（五）實驗材料與器具的改進與創新

新課改要求教師應發揮本土資源的優勢，豐富高中生物實驗教學的內容，積極進行實驗材料與器具的改進與創新。在進行實驗材料的選取時，需要教師依照實驗目的、實驗過程、實驗結果來選擇一些易于獲取、經濟實用且效果顯著的材料與用具，在激發學生學習興趣的同時，促進學生的個性化發展。一般情況下，對于一些要求較高的實驗，教師可進行材料的購買，而一些簡單易得且無危險性的材料便可發動學生去進行準備。例如在進行“可溶性還原糖的鑒定”這一實驗時，教材中選擇的是淺色且含糖量較高的梨或蘋果原漿，需要在實驗前進行清洗與研磨工作，這樣費時又費力。而若用葡萄替代蘋果或梨原漿，學生只需去皮便可輕易得到清澈的果汁，之后再用清水進行1倍稀釋，便可對當中多的可溶性還原糖進行鑒定，最終呈現磚紅色沉淀的實驗現象。讓學生參與到材料準備的過程中，其不僅可學到更多的實驗方法，還能對實驗原理、注意事項也會有更透徹的理解，進而思考更多生物學知識，充分調動學生的積極性。

三、 結語

總的來說，高中生物實驗的改進與創新符合素質教育與新課改的具體要求，可在提高教學質量的同時，激發學生的生物學習積極性，培養其思維能力、動手能力與創新能力，為社會發展提供良好的人才支持。在具體教學中，需要教師從實驗方法、實驗思考、實驗目的、實驗原理與實驗材料器具等方面展開詳細的改進，促進高中生物教學體系的不斷完善。

參考文獻：

[1]魏軍仁.高中生物實驗現狀分析及實驗技術改進與創新探析[J].課程教育研究，2020（7）：196.

[2]宋欣.高中生物實驗現狀分析及實驗技術改進與創新[J].課程教育研究，2018（51）：169.

[3]張立玲.高中生物實驗現狀分析及實驗技術改進與創新[J].生物技術世界，2016（1）：183.

[4]演生成，宋浩銀，高靜.高中生物三個重要實驗的改進與創新[J].實驗教學與儀器，2015，32（11）：25+43.

[5]程曉梅.高中生物實驗技術改進與創新[J].生物技術世界，2015（2）：91.

作者簡介：

楊冰，寧夏回族自治區銀川市，寧夏育才中學。