高中生物實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新路徑研究

劉群

摘 要：實(shí)驗(yàn)是生物教學(xué)重要組成，在于直觀呈現(xiàn)生物知識(shí)。隨著新課程改革全面實(shí)施，高中生物教師注重創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與生物實(shí)驗(yàn)積極性，改變以往單一枯燥的課堂教學(xué)氛圍，積極鼓勵(lì)學(xué)生自主探究和動(dòng)手操作，從而對(duì)所學(xué)生物知識(shí)產(chǎn)生深刻印象，為理解和應(yīng)用知識(shí)做好鋪墊，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：高中生物;實(shí)驗(yàn);改進(jìn);創(chuàng)新;路徑

隨著新課程改革的不斷深入，學(xué)生的獨(dú)立思考與自主創(chuàng)新能力培養(yǎng)，成為生物教學(xué)的重點(diǎn)。生物實(shí)驗(yàn)因?yàn)槟苡行囵B(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考與自主創(chuàng)新能力，也受到廣大教師的高度關(guān)注。教師可結(jié)合學(xué)生學(xué)情多方面創(chuàng)新和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

一、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念

相關(guān)調(diào)查研究指出，目前很多高中生物教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中依舊沿用傳統(tǒng)教學(xué)理念和方式，即為學(xué)生灌輸式傳授知識(shí)，學(xué)生被動(dòng)記憶和背誦實(shí)驗(yàn)過(guò)程，未能真正理解和掌握所學(xué)生物實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。究其原因，多和生物教師未及時(shí)更新教學(xué)觀念，有待提升專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)。部分學(xué)校在傳統(tǒng)教學(xué)觀念影響下沒(méi)有重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，未在軟硬件等教學(xué)設(shè)備方面過(guò)多投入，長(zhǎng)此以往造成生物實(shí)驗(yàn)沒(méi)有分配到足夠課時(shí)，學(xué)生自然未重視實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，降低整體生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。

高中生物教師在新課程改革背景下應(yīng)摒棄傳統(tǒng)教學(xué)觀念，積極吸納素質(zhì)教育內(nèi)容體系，在此過(guò)程中形成良好的創(chuàng)新型思維，提升教學(xué)水平。在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可采取探究式方式，充分發(fā)揮學(xué)生主體作用，形成尊重、平等、融洽的師生關(guān)系，而教師在此過(guò)程中則發(fā)揮引導(dǎo)和組織作用，促使學(xué)生高效探究生物實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)嘗試提出自身觀點(diǎn)并加以驗(yàn)證，隨后歸納總結(jié)生物現(xiàn)象和規(guī)律，還要引導(dǎo)學(xué)生反思自身在實(shí)驗(yàn)操作中存在的非規(guī)范行為。與此同時(shí)，在生物教學(xué)中開(kāi)展科學(xué)探究是一種實(shí)踐活動(dòng)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與生物學(xué)習(xí)積極心和主動(dòng)性并學(xué)會(huì)主動(dòng)獲取和解答重難點(diǎn)生物知識(shí)。科學(xué)探究涉及計(jì)劃制定、假設(shè)猜想以及后期實(shí)驗(yàn)和結(jié)論歸納。學(xué)生科學(xué)探究活動(dòng)后能有效增強(qiáng)對(duì)生物知識(shí)的情感，形成良好的創(chuàng)新能力和科學(xué)探究思維，有效提升生物教學(xué)效率。與此同時(shí)，高中生物教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中除了要讓學(xué)生理解和掌握相關(guān)知識(shí)，還需培養(yǎng)學(xué)生合作精神與自主思考能力。此外，高中生物教師需結(jié)合學(xué)生學(xué)情設(shè)計(jì)集創(chuàng)新性與趣味性于一體的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)理解和掌握更多的知識(shí)與技能。教師還需注重建設(shè)實(shí)驗(yàn)硬件建設(shè)，盡可能做到軟硬件雙管齊下，為學(xué)生提供更為優(yōu)越的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)條件和氛圍。高中生物教材收錄的實(shí)驗(yàn)十分典型，涵蓋較多生物科學(xué)原理與概念知識(shí)內(nèi)容，教師不單單要指導(dǎo)學(xué)生反復(fù)操作實(shí)驗(yàn)，最重要指導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中充分熟悉基本流程與操作規(guī)則，并在現(xiàn)有典型實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上做出優(yōu)化和創(chuàng)新，引領(lǐng)學(xué)生汲取經(jīng)典實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，基于此產(chǎn)生創(chuàng)新意識(shí)，強(qiáng)化創(chuàng)造力，為長(zhǎng)遠(yuǎn)學(xué)習(xí)和發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

二、實(shí)驗(yàn)方法有效創(chuàng)新

高中生物教師在新課程改革背景下應(yīng)積極優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，全面調(diào)動(dòng)學(xué)生參與生物實(shí)驗(yàn)活動(dòng)積極性和主動(dòng)性，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。如果生物教師想要切實(shí)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，那么就要發(fā)揮學(xué)生主體作用，自身則扮演指導(dǎo)與組織角色，引領(lǐng)學(xué)生將所學(xué)生理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐操作中。新課程標(biāo)準(zhǔn)明確指出，教師在教學(xué)中應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生觀察生物現(xiàn)象和概括能力，引領(lǐng)學(xué)生探究生物知識(shí)的同時(shí)強(qiáng)化科學(xué)探究精神與動(dòng)手操作能力。雖然高中生經(jīng)歷小學(xué)和初中階段學(xué)習(xí)，但依舊具備較強(qiáng)的好奇心，教師可通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與已有知識(shí)相結(jié)合并在此基礎(chǔ)上提出問(wèn)題，深化對(duì)所學(xué)生物知識(shí)理解，提高學(xué)習(xí)效率。

以環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，作為高考生物熱門(mén)題型，但教材傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方式過(guò)程復(fù)雜，裝置煩瑣以及缺乏嚴(yán)謹(jǐn)性。其中運(yùn)用白熾燈作為光源會(huì)產(chǎn)生較大的熱量，溫度會(huì)干擾實(shí)驗(yàn)。與此同時(shí)，運(yùn)用多種顏色玻璃紙會(huì)投射中多種顏色光，再加上玻璃紙薄厚程度不同，會(huì)投射出不同強(qiáng)度的光。運(yùn)用打孔器也葉片進(jìn)行打孔后再運(yùn)用注射器排出葉片內(nèi)氣體，最后統(tǒng)計(jì)葉片上浮數(shù)量，整個(gè)過(guò)程歷時(shí)較長(zhǎng)，煩瑣復(fù)雜且不易難操作，因而有必要?jiǎng)?chuàng)新實(shí)驗(yàn)方法。具體從可從以下方面著手，首先準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材;分別準(zhǔn)備一個(gè)10w、20w、40w的不同功率LED燈，一個(gè)分層模型板，溫度計(jì)，若干長(zhǎng)勢(shì)相同水草，四個(gè)500ml燒杯，二氧化碳片劑，若干冰塊等。其次自制分隔式光合作用探究實(shí)驗(yàn)裝置;運(yùn)用具有遮光性能的復(fù)合材料制作該裝置，分為三間，每間分別安裝不同功率的LED光源，由一個(gè)開(kāi)關(guān)控制上述光源。由于LED光源為冷光源，在一定程度能避免白熾燈等熱光源散發(fā)出溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響。第三具體實(shí)驗(yàn);將學(xué)生分為若干小組探究光照強(qiáng)度以及CO2濃度、溫度對(duì)光和強(qiáng)度產(chǎn)生影響。隨即打開(kāi)光源開(kāi)始計(jì)時(shí)，要求學(xué)生認(rèn)真觀察燒杯氣泡上浮數(shù)量，整個(gè)過(guò)程清晰直觀，簡(jiǎn)化傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，深化對(duì)所學(xué)知識(shí)理解。

三、開(kāi)展有趣數(shù)字實(shí)驗(yàn)

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是蓬勃發(fā)展信息技術(shù)下衍生的產(chǎn)物，安全性高，能以直觀清晰方式呈現(xiàn)重難點(diǎn)生物知識(shí)，改變以往生物實(shí)驗(yàn)耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)未使學(xué)生看到明顯變化情況，對(duì)所學(xué)生物知識(shí)產(chǎn)生深刻理解和印象，提高生物教學(xué)質(zhì)量。毫無(wú)疑問(wèn)，生物教師在開(kāi)展實(shí)驗(yàn)時(shí)需要運(yùn)用各種裝備，只要具備硬件資源才能順利開(kāi)展數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，以清晰直觀地方式為學(xué)生呈現(xiàn)生物實(shí)驗(yàn)，并基于此引領(lǐng)學(xué)生觀察分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，明確實(shí)驗(yàn)原理以及物質(zhì)真相。良好的實(shí)驗(yàn)裝備需依附于各種軟硬件配備與定期更新，生物教師要在現(xiàn)有條件下充分整合資源，全面優(yōu)化數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生觀察能力、歸納總結(jié)問(wèn)題能力以及動(dòng)手操作能力。與此同時(shí)，教師在整合資源時(shí)需充分發(fā)揮數(shù)字化實(shí)驗(yàn)優(yōu)勢(shì)作用和功能，并從以下方面著手：首先配備、完善硬件極其應(yīng)用軟件;實(shí)驗(yàn)裝備是順利開(kāi)展實(shí)驗(yàn)重要條件，尤其數(shù)字化實(shí)驗(yàn)無(wú)法脫離有效地實(shí)驗(yàn)裝備。其中計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)是數(shù)字化實(shí)驗(yàn)常見(jiàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括智能接口、開(kāi)放式軟件系統(tǒng)、在線(xiàn)/離線(xiàn)系統(tǒng)等應(yīng)用軟件。多媒體實(shí)驗(yàn)廣泛應(yīng)用PPT與Flash等軟件，傳感器實(shí)驗(yàn)運(yùn)用DataStudio數(shù)據(jù)處理軟件處理數(shù)據(jù)。同時(shí)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)廣泛應(yīng)用如COREL Chemlab等仿真實(shí)驗(yàn)軟件。實(shí)驗(yàn)硬件設(shè)備包括電子白板、溫度傳感器、電流傳感器、pH值傳感器、投影儀等各種實(shí)驗(yàn)器材，上述軟硬件為數(shù)字化實(shí)驗(yàn)不可缺少的基礎(chǔ)條件。其次完善各種實(shí)驗(yàn)資料;一般實(shí)驗(yàn)資料配備包括實(shí)驗(yàn)資料光盤(pán)、教學(xué)案例、教學(xué)影片，或借助生物教材教案、學(xué)術(shù)期刊等教學(xué)輔助工具查詢(xún)與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的資料與數(shù)據(jù)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。

四、實(shí)驗(yàn)試劑儀器改進(jìn)

生物學(xué)實(shí)驗(yàn)需要相應(yīng)的儀器設(shè)備和試劑作為輔助，不同于其他學(xué)科，生物學(xué)科實(shí)驗(yàn)運(yùn)用的實(shí)驗(yàn)材料都具有強(qiáng)大的生命力，正因如此在獲取和保存生物材料時(shí)不可避免會(huì)受到空間與時(shí)間等因素限制。與此同時(shí)，生物材料具有顯著的發(fā)展性、靈活性、多樣性、生命性等特征，一個(gè)高質(zhì)量和高水平的實(shí)驗(yàn)材料在不斷改進(jìn)、創(chuàng)新和探究中逐漸完善與發(fā)展，從某種意義層面而言，生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的生命力和吸引力極其旺盛，教師在教學(xué)過(guò)程中需創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)試劑和儀器，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。例如針對(duì)實(shí)驗(yàn)試劑創(chuàng)新要求，生物實(shí)驗(yàn)試劑種類(lèi)極其豐富，具體操作過(guò)程中用量較小，然而試劑配制相對(duì)復(fù)雜，無(wú)形中加大實(shí)驗(yàn)工作量，需要師生具有足夠的耐心。如果在實(shí)際中運(yùn)用生物教材呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)試劑濃度，并非會(huì)取得理想實(shí)驗(yàn)效果，因而需要在實(shí)驗(yàn)中結(jié)合實(shí)際情況配置試劑，經(jīng)多次反復(fù)操作調(diào)整實(shí)驗(yàn)試劑濃度、用量、比例等，盡可能達(dá)到理想實(shí)驗(yàn)效果。與此同時(shí)，針對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置創(chuàng)新也有相應(yīng)要求;實(shí)驗(yàn)裝置是生物實(shí)驗(yàn)不可缺少的組成，學(xué)生只有充分了解實(shí)裝置特征與操作才能提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。雖然高中生物實(shí)驗(yàn)裝置相對(duì)簡(jiǎn)單，然而部分實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)缺乏完善，無(wú)法直觀且有效地反應(yīng)實(shí)驗(yàn)效果。對(duì)此，生物教學(xué)需基于原有實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新和改進(jìn)裝置，要求創(chuàng)新和改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單且具有較強(qiáng)的可操作性，易于控制實(shí)驗(yàn)條件，最重要能直觀呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

以“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”實(shí)驗(yàn)為例，該實(shí)驗(yàn)在裝置方面存在檢測(cè)手段缺乏嚴(yán)謹(jǐn)、難以控制條件以及實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長(zhǎng)等缺陷，因而需從供氧條件和優(yōu)化酒精檢測(cè)等方式加以創(chuàng)新，使學(xué)生形成良好核心素養(yǎng)。首先在改進(jìn)供氧條件方面;部分生物教師已改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，例如在密閉錐形瓶中開(kāi)展實(shí)驗(yàn)并觀察有色液滴的具體移動(dòng)方向，雖然能體現(xiàn)氣體含量變化，然而卻無(wú)法直觀反映酒精產(chǎn)生情況，故而無(wú)法確定細(xì)胞呼吸方式，再加上在測(cè)量中較易受環(huán)境等非人為因素影響。對(duì)此，生物教師在通氣導(dǎo)管下端運(yùn)用塑料管制作一個(gè)具有多個(gè)微孔的曝氣頭并以延伸狀態(tài)分布于整個(gè)培養(yǎng)液當(dāng)中，由此一來(lái)，各個(gè)地方酵母菌就能獲取足夠氧氣。在上述實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)中參考人體肺部支氣管結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)裝置的同時(shí)為優(yōu)化有氧條件提供方式，再結(jié)合空氣主要成分事實(shí)條件為形成無(wú)氧條件提供有力證據(jù)，解決實(shí)際問(wèn)題的同時(shí)強(qiáng)化科學(xué)思維。其次優(yōu)化酒精檢測(cè);生物教材中在該實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用酸性重鉻酸鉀溶液檢測(cè)酒精成分，然而該溶液中的鉻離子屬于致癌性較強(qiáng)，為自然環(huán)境有著較大危害。再加上濃硫酸具有較強(qiáng)的腐蝕性，學(xué)生在運(yùn)用時(shí)普遍產(chǎn)生畏懼心理，十分容易出現(xiàn)安全隱患。對(duì)此，教師可基于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11%重鉻酸鉀水溶液與濃硫酸體積比為1：1可運(yùn)用酒精檢測(cè)。該比例檢測(cè)酒精能有效降低酸性重鉻酸鉀用量，只需運(yùn)用滴管滴3滴就可直接反映實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，提高實(shí)驗(yàn)效果的同時(shí)降低實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)性。

結(jié)束語(yǔ)

核心素養(yǎng)背景下的高中生物教學(xué)要關(guān)注學(xué)生的生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任素養(yǎng)培養(yǎng)，而上述教學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)與生物實(shí)驗(yàn)有著密切的關(guān)聯(lián)。通過(guò)創(chuàng)新和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)深化學(xué)生理解，激發(fā)學(xué)生探究興趣，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]王先華、謝佳.例談中學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新[J].中學(xué)生物教學(xué)，2020（7）.

[2]王紅玲.高中生物實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀分析及實(shí)驗(yàn)技術(shù)改進(jìn)與創(chuàng)新[J].中學(xué)課程輔導(dǎo)：教師通訊，2020，000（004）：P.5-6.

[3]張淑偉.中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的誤區(qū)及解決策略[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2020（1）：21-22.

[4]黃若梅.聚焦中學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新--綠葉中色素的提取與分離實(shí)驗(yàn)材料及過(guò)程改進(jìn)[J].中學(xué)生物教學(xué)，2020（5）：74-75.