高中生物教學(xué)中學(xué)生實驗設(shè)計能力的培養(yǎng)

李海蘭

(河北省張家口市實驗中學(xué)，河北 張家口 075000)

高中生物學(xué)科是一門以實驗為主的課程，在高中生物教學(xué)中開展實驗教學(xué)對于提高學(xué)生的動手操作能力和實驗意識具有十分重要的作用。按照新課程改革的新要求和高中生物實驗教學(xué)目標(biāo)，要求學(xué)生能夠在實驗教學(xué)中掌握基本的生物研究方法，增強學(xué)生的實驗動手操作能力，樹立正確的科學(xué)觀，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

一、高中生物實驗設(shè)計基本原理

在高中生物實驗教學(xué)中開展實驗活動，需要按照實驗設(shè)計的基本原理嚴(yán)格進(jìn)行，規(guī)范學(xué)生的實驗操作行為，規(guī)避和減少實驗事故的發(fā)生。首先，生物實驗并不是盲目進(jìn)行的，需要一個實驗?zāi)康淖鳛閷嶒瀸?dǎo)向和總方針，在實驗?zāi)康牡闹笇?dǎo)下，對實驗材料進(jìn)行合理選擇，根據(jù)實驗原理的要求科學(xué)采取實驗手段去進(jìn)行實驗，確保實驗方案切實可行，符合實驗設(shè)計的基本原理，具有可操作性。其次，生物實驗往往伴隨著一定的風(fēng)險，需要精心設(shè)計和嚴(yán)謹(jǐn)安排實驗內(nèi)容，禁止內(nèi)容出現(xiàn)漏洞和不足。而且由于實驗課堂時間有限，受到實驗設(shè)備的限制，對于實驗材料的選擇應(yīng)該合理適度，避免造成材料浪費，盡量簡化操作步驟，縮短實驗時間。同時，為了驗證某一生物觀點，需要反復(fù)進(jìn)行實驗操作，提高實驗結(jié)論的準(zhǔn)確性。再者，對于生物對象樣本往往是按照隨機(jī)原則進(jìn)行選取的，通過這種隨機(jī)取樣，降低系統(tǒng)出現(xiàn)誤差以及實驗結(jié)果出現(xiàn)偏差的可能性。值得注意的是，生物實驗是由條件限制的，在實驗過程中，很多已知條件必須保持高度一致，然后對需要實驗測試的部分條件加以改變，盡可能的減少實驗干擾因素，提高實驗結(jié)果的正確率。另外，對于變量，主要分為自變量和因變量，自變量主要在實驗操作中發(fā)生的，因變量也就是我們常說的反應(yīng)變量。在實際實驗過程中，需要確保自變量和反應(yīng)變量能夠相互對應(yīng)，規(guī)范單一變量的實驗操作行為，將干擾因素出現(xiàn)的可能性降到最低。也就是確保無關(guān)變量保持穩(wěn)定不變狀態(tài)，只需要對實驗變量加以改變即可。但是實驗中存在著多種不可控因素，很多無關(guān)變量甚至難以有效避免，為了盡可能真實的還原實驗場景，可以通過平衡控制以及增設(shè)對照實驗等措施來對無關(guān)變量所產(chǎn)生的消極影響進(jìn)行抵消。

二、優(yōu)化高中生物實驗教學(xué)，培養(yǎng)實驗設(shè)計能力的有效措施

（一）借鑒經(jīng)典實驗案例，明確實驗設(shè)計理念

在高中生物實驗教學(xué)中，對于經(jīng)典實驗案例進(jìn)行借鑒和研究對于尋找和明確實驗設(shè)計理念具有十分重要的意義。經(jīng)典實驗案例，都是之前很多專家學(xué)者嘔心瀝血經(jīng)過反復(fù)思考和實踐設(shè)計出來的實驗案例，而且這些實驗案例也經(jīng)過人們的反復(fù)驗證，是最為科學(xué)準(zhǔn)確的實驗案例，非常具有代表性。同時，在對寫經(jīng)典案例進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，每個經(jīng)典案例中所蘊藏的生物知識和原理眾多，不僅探究過程十分艱苦，充滿困難，而且其中的生物科學(xué)思想和實驗方法也引人深思，值得人們學(xué)習(xí)和參考。在高中生物教材中，這樣的經(jīng)典案例很多，例如，“光合作用、遺傳定律、呼吸作用、酶的發(fā)現(xiàn)”等等。在對生物知識和原理進(jìn)行講解時，教師應(yīng)該對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，鼓勵學(xué)生積極研究和挖掘?qū)嶒炛械碾[含的各種因素，使學(xué)生能夠?qū)嶒炘O(shè)計思想有充分的了解和認(rèn)識，鍛煉學(xué)生的觀察能力和動手操作能力，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，掌握實驗設(shè)計原理。

（二）加大實驗操作力度，激發(fā)學(xué)生對實驗設(shè)計的參與熱情

要想培養(yǎng)和提高學(xué)生的實驗設(shè)計能力，只通過實驗理論知識學(xué)習(xí)和觀察訓(xùn)練是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要進(jìn)一步加大實驗操作力度，鼓勵學(xué)生積極參與到具體的實驗操作過程中去。因此，教師需要根據(jù)實驗需求和教學(xué)設(shè)備情況盡可能多的創(chuàng)造實驗條件，刪繁就簡的開展生物實驗活動。首先，在實驗開始之前，學(xué)生需要正確對待教材中的基本實驗環(huán)節(jié)，對其涉及到的實驗材料和實驗原理進(jìn)行仔細(xì)分析，找到科學(xué)的實驗方法，明確每個實驗步驟的具體作用和意義，了解各個環(huán)節(jié)之間的分工和聯(lián)系，在教師的引導(dǎo)下對本節(jié)實驗方案進(jìn)行完整制定，明確實驗課題和目的，詳細(xì)闡述實驗中的每個環(huán)節(jié)，并對實驗結(jié)果進(jìn)行分析和預(yù)測，對于實驗數(shù)據(jù)和實驗結(jié)果欄目在實驗進(jìn)行中進(jìn)行填寫。然后充分靈活運用生物理論知識去指導(dǎo)實踐，通過獨立或者小組合作的方式，對實驗方案進(jìn)行設(shè)計，積極主動的參與動手操作中去。通過實驗，學(xué)生獲得了成功的喜悅，增強了學(xué)生實驗的自信心，激發(fā)了學(xué)生對實驗教學(xué)的興趣和熱情，有助于培養(yǎng)和提高學(xué)生的獨立思考能力和創(chuàng)造力，樹立合作意識和創(chuàng)新意識。例如，教師可以鼓勵學(xué)生進(jìn)行雜交水稻實驗，選一個較大的花盆種植水稻，并適當(dāng)?shù)膶λ具M(jìn)行雜交，觀察分析雜交水稻的生長情況。或者還可以利用發(fā)酵的原理自己動手制作果酒，腌制咸菜等等，幫助學(xué)生正確理解生物理論原理。

（三）構(gòu)建完善的實驗評價機(jī)制

學(xué)生在完成實驗操作之后，對于實驗結(jié)果需要進(jìn)行及時的分析和研究。同時，教師還需要對學(xué)生在實驗過程中的整體表現(xiàn)進(jìn)行綜合評價，以便使學(xué)生認(rèn)識到自身的優(yōu)點和不足，不斷完善和提高自己，增強生物實驗學(xué)校動機(jī)。但是目前的評價機(jī)制存在著很多弊端和不足，部分教師只關(guān)注實驗結(jié)果，根據(jù)實驗結(jié)果的好壞來評價學(xué)生，極大地挫傷了學(xué)生的積極性，帶來很多消極影響。因此，必須構(gòu)建完善的實驗評價機(jī)制，教師盡量采取鼓勵性的語言來對學(xué)生進(jìn)行評價，或者還可以采取自評和互評相結(jié)合的評價模式，鼓勵學(xué)生之間互相評價，真實反映學(xué)生的實際實驗情況。

總結(jié)

綜上所述，在高中生物實驗教學(xué)中，為了培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計能力和創(chuàng)新能力，教師需要采取科學(xué)合理的教學(xué)方法，為學(xué)生創(chuàng)造實驗條件，構(gòu)建和諧的實驗教學(xué)環(huán)境，合理引導(dǎo)學(xué)生參與到實驗活動中，有所收獲和成長。