基于新課標理念下的高中生物實驗教學的有效策略研究

原牡丹

高中生物是一門理論與實驗相結合的學科。學生在實驗教學活動中能夠直觀地感受到生物學科的魅力以及完成對生物學科知識的實踐探究。實驗是高中生物課程的重要組成部分，它在激發學生的學習興趣、培養學生對所學知識的理解方面起著重要作用。新課標在“科學探究”的學科核心素養中強調了實驗的重要性，并強調要通過“觀察、提問、設計實驗、實施方案、交流和討論”這一流程來強化學生核心素養的培養，明確學生學習必須具備的知識和技能。在開展高中生物教學活動時，重要的是做好教學內容的定位與分析，明確實驗目標和實驗內容，確保實驗教學任務的完成，培養學生準確科學進行實驗探究的能力。為了尋找改進生物學科實驗教學的途徑，找出提高學生核心素養的方法，筆者結合自身的教學研究總結了一些思路，希望能為高中生物教師有效開展教學提供有益的參考。

一、 新課標下高中生物實驗教學實效性的意義

時代的發展促進了現代教育的發展，以往的生物實驗教學方式已經不能滿足素質教育和學生未來發展的雙重需要，實驗教學的有效性越來越低，新課標針對現有問題提出了新時期新階段的新要求，強調要在保證高中生物教學有效性的同時，注重學生實踐能力與綜合素養的培養。

首先，要實現高中生物實驗的有效教學，培養學生的認知能力、動手能力和實踐能力是毋庸置疑的，在實踐中，學生能夠發現、分析問題，尋找解決問題的方法。學生具備生物學實驗基礎知識，認識到理論與實踐的良好結合，提高學生運用生物學知識的能力。其次，高中生物實驗要取得教育效果，需要運用科學合理的方法，借助新時期的信息技術實現數字化、信息化和傳統實驗方法的結合，以確保實驗過程和結果的嚴謹性。同時，學生在實驗過程中獲得實驗實踐和成功的情感體驗，并在實驗過程中能夠更扎實地掌握生物知識，支持自身生物學科核心素養的科學發展。

二、 新課程背景下生物教學的改革

(一)生物實驗教學理念發生了變化

生物實驗教學注重書中的知識點和論點，以建立知識和培養技能為首要任務，促進學生形成完整的高中生物知識脈絡，這樣的教學固然有可取之處，但是對學生的學習興趣培養卻產生了不利影響，最終導致高中生物教學質量的下降。新課標提倡教師教學要做到以下兩個方面。

1. 提高生物科學素養

顧名思義，生物科學素養是指生物科學理論知識和生物科學的探究能力在人們生活中遇到社會情況、經濟情況、生產過程和決策時的有效應用，包括理解科學、技術與人之間的相互關系，認識科學的本質，形成良好的科學道德和科學態度，有效培養生物學科核心素養。這是新課標要求下的一項重大任務，也是高中生核心素養培養與落實不可或缺的重要一環。

2. 與現實生活相聯系

生物學與日常生活息息相關，常見于經濟與醫療活動中，因此高中生物教學要重視立足于學生的日常生活，讓學生在現實生活中學習生物知識。通過這種方式，學生可以在解決現實問題的同時批判性地研究生物基礎知識，并將生物學科的知識應用到日常生活中，為未來的學習和生活做好準備。

(二)生物實驗要求發生了變化

生物教師在教育中不僅要重視定性實驗，同時也要考慮定量實驗。通常教學中會將實驗分為兩大類，一種是獨立完成的探究性試驗，目的是讓學生能夠通過自主實踐探究得出結論，培養探究實驗的實踐能力；另一種是驗證性實驗，學生了解實驗的原理、目的和措施，事先明確實驗的實踐步驟，然后通過實驗了解生物知識。新課標要求生物教師在教學過程中組織形式多樣的以學生為中心的教學活動、實驗和評價環節，幫助學生正確認識知識掌握水平，使高中生了解生物學科的理論知識，掌握生物學科實驗的實踐技能。此外，生物教師要引導學生發現和看到生活中的問題，創設情境，讓學生參與觀察、監測、實驗等活動，以更好地探索生物學的奧秘。

(三)生物實驗學習方式發生了變化

新課標鼓勵高中生嘗試多元的個性化的學習方式，強化自身的學習能力與核心素養，培養科學探究的精神。教師應在教學中采取多種行動，引導學生學習，讓學生充分參與探究，提高學生收集和處理相關信息、獲取新知識的能力；提高學生的批判性思維能力以及分析和解決問題的能力；通過小組交流提高學生學習興趣、合作學習能力等。教師應在原有的傳統教育理念基礎上，通過探索實踐增加學生的理解和思考的實驗教學法，使學生在一個濃厚、開放、多元的學習環境中，培養探究精神，加強學生對知識本質的追求，讓學生學會收集和分析信息，提高學生的生物學教育水平。

三、 高中生物實驗教學存在的問題

盡管我國教育在不斷改革的進程中于諸多維度對高中生物學實驗進行了改進，但高中生物教學仍舊存在著一些問題亟待解決。

(一)教師實驗教學觀念滯后

新課標強調學生在學習中要發揮主觀能動性，然而一些教師的生物實驗教學理念滯后，不符合新課標的教學要求，信息技術雖可為現今的教學提供便利，但也有一部分教師因此產生了惰怠的心理，通常選擇利用多媒體設備播放實驗視頻來代替實踐環節。相對觀看視頻，真正的實驗探究活動更有助于提高學生的學習效果。學生學會調試使用實驗設備，準確處理實驗材料，對培養學生的探究能力有很大幫助，讓學生在使用實驗設備完成實驗的同時產生學習興趣。有些教師執著于應試學習的思想，忽視實驗教學。他們認為，高中生物教學應該圍繞考點與應試技巧展開。因此，這些教師在實驗教學中往往把重點放在實驗結果以及學生對知識的掌握與鞏固上，而忽視了對學生實驗動手能力的培養。然而在新高考以及新課標中明顯對教學目標與考查目標做出了調整，現階段高考更注重對學生實踐相關能力的考查，同時對綜合學科素養的考查也大幅度提升，主要體現在理解能力、關鍵信息篩選、實驗探究以及應用能力等方面。因此，教師在教學中應考慮培養學生各方面的技能。

(二)學校實驗設備不足

高中學生學業壓力大，課業安排較為緊密，導致學校并不是很重視實驗教學，認為實驗耗費的時間較長，學校在進行資源分配和經費支出時并不會在實驗教學上進行足夠的投入。而現有的實驗設備購買時間較為久遠，設備工作效率低，準確性不足，學生無法得到相對準確的實驗結果。雖然新課標強調了高中實驗教學的重要性，加大了實驗教學的推動力度，但高中生物實際教學中實驗教學比重仍然不高，教學質量提高的進展仍然緩慢。

(三)學生對生物實驗的認識與實踐能力弱

許多學生認為高中階段主要的任務是備戰高考，做好知識儲備，忽略了實驗實踐的重要性。一些學生甚至將實驗教學與學科學習割裂開來，認為實驗是區別于語文、數學、物理、化學等學科的理論知識以外的又一學科，甚至將實驗作為教學附屬活動，沒有用科學嚴謹的態度認真對待。希望學生能夠以積極、樂學的態度，認真對待高中生物實驗教學，進行科學探究活動，提升自身的學科素養，而不是弱化實驗教學的作用。另外，在生物實驗中，經常要查閱很多相關材料，面對眾多繁雜的材料時，學生通常無法找到關鍵點。以往的生物教學中，很多老師都是直接幫助學生總結要點，導致學生的自主觀察能力和分析能力不夠，這也是教師們需要注意的。

四、 新課標下高中生物實驗教學的有效策略

(一)轉換教學思想

高中生物實驗教學缺失的主要原因是教師的思想落后。因此，教師必須在原有的教學行為觀念基礎上，發展符合學生發展需求的新思路和教學理念，在培養學生生物學科核心素養以及學生科學探究能力的基礎上創新教學方法。在教學方法上，教師要明確這節課要教什么，遵循“以學生為中心”的教學原則，把課堂交給學生，給學生更多的實驗和討論機會。例如，在教授“組成細胞的分子”這部分內容時，教師要改變舊有的教學方式，營造一個輕松、有趣的學習環境。比如“檢測生物組織中的糖類、脂質和蛋白質”，教師可以利用角色互換的方式進行實驗教學。具體來說，教師可以先讓學生進行分組實驗，實驗的每一個環節都由學生小組獨立完成，學生可以先進行實驗結果的預設，并通過實驗驗證之前的預設是否正確，在此過程中教師要幫助和引導學生熟悉實驗室設備的正確使用方法，明確化學試劑可以使物質中的有機化合物形成特定的顏色，這也是對課堂教學內容的復習與鞏固。然后教師選出一組學生進行生物實驗展示與講解，并根據實驗進行提問“植物脂肪顆粒染成了什么顏色？”等，最后將實驗預設與實驗結果進行比較得出最終結論。這樣的教學方式能帶動全體學生參與活動，拉近師生之間的距離，營造輕松自在的學習環境。

(二)合理安排實驗課時

在實際的教學中，由于課業繁重、課時緊張，很多老師都會從以往的考綱中重點的實驗內容入手，有選擇地進行實驗教學。在這樣的客觀條件下，學校將實驗活動作為學校課外實踐活動的內容，在此基礎上，學生通過課堂報告來評價自己的實踐效果，以節省課堂實驗的時間。高中生物課程作為高中教育的重要組成部分，課時要充足，實驗學習和理論知識學習的比例要適當。這就要求學校綜合實踐活動、其他學科的教研組和生物學科的教研組能夠有效地溝通，就各學科的比重和課時安排進行深入、科學、民主的討論，做好科學的學科安排。此外，生物實驗教學的順利展開需要教師與實驗室協調安排，以確定實驗課程的數量。課時數一經確定，不得隨意更改或隨意調換，以確保完成實驗教學任務，達到生物實驗教學目標。

(三)激發學生學習興趣

高中生物教師必須結合學生的興趣愛好，提供高中生物實驗課程。引入學生感興趣的話題，讓學生參與課堂活動。為了提高學生的技能，高中生物教師應多與學生交流，了解學生的興趣愛好。

例如，生物教師在向學生講解實驗室安全規則的教學時，可以針對學生對實驗室各種器材的好奇心，引導學生進入實驗室，進行實物教學，將實驗室規則與真實的器具材料相結合，幫助學生深刻掌握每種器材的作用以及使用規則，并讓學生思考實驗中這些器材使用時應注意的事項，幫助學生更好地了解實驗的操作流程。通過這種教學方法，可以引導學生批判性地思考問題、發現問題。教師要尊重學生的意見和想法，認真聽取學生的意見和建議，讓學生自由表達對實驗室基本安全規則的理解，及時糾正學生的錯誤，以免學生之間誤導或以后再犯類似的錯誤。

(四)調整實驗模式

學生通過生物實驗培養科學探究能力，是生物學科核心素養的重要組成部分。在現今的生物實驗教學中，教師對實驗模式的選擇尚需提高。例如，教師經常將演示性實驗和驗證性實驗作為實驗教學的重點，演示實驗是指教師進行實驗，學生觀察，而驗證實驗是學生通過更多的學習來進行對所學知識的驗證的實驗。很明顯這兩種實驗方法都存在明顯的問題，學生往往不能參與到教師主導的演示性實驗中去，而驗證性的實驗則會使學生的探究興趣大打折扣，這兩種實驗無法達到培養學生探究能力的目的。因此，在高中生物實驗教學中，教師要結合實驗條件，改變現有的實驗教學模式，進行探究式實驗教學，學生將根據問題進行實驗結果的預設，然后展開探究性實驗活動，通過這個過程，學生可以了解他們探究的知識的本質，這對學生來說是非常有益的。

(五)創新實驗教學模式

1. 小組合作實驗

很多教師在教授高中生物實驗時都較為按部就班，將教材中的實驗環節與教學實踐相結合，雖然做到了一致性，但是卻不能變通，造成教學環節稍顯僵化單調。事實上，在社會經濟發展的過程中，傳統的實驗教學方法已經無法適應新時期學生的學習需求，這樣的客觀條件下的教學活動要求教師及時轉變教學方法，調整教學環節和內容，提高教學效果。很多教師在進行實驗教學時，對小組合作的方法青睞有加，以此來改進和優化實驗教學環節，提高小組合作實驗教學的教學效果，讓學生對他們所學的知識有更為清晰的認識。例如，在教授“使用高倍顯微鏡觀察幾種細胞”時，很多學生因為剛接觸顯微鏡，在使用顯微鏡時遇到了很多困難。為此，教師在實驗教學中應建立合作小組實驗的教學模式，首先將學生分成幾個小組，適當分配學生的任務：一名學生負責前期材料的準備工作，一名學生負責觀察和記錄，一名學生負責組裝實踐。讓每個學生充分參與到小組實驗中去，從而提高了整個實驗操作過程的質量。在進行實驗觀察時，為了防止學生操作不當導致前期材料準備環節失誤，教師可以事先準備一些備用材料，供學生替換，讓學生直接觀察，降低實驗難度，增加學生成功完成實驗的可能。

2. 生活化實驗

高中生物學科與我們的生活息息相關，因此教師應盡可能帶領學生立足于現實生活進行科學實驗探索。教師應立足實驗教學的目標，做好實驗教學準備，培養學生科學的感知世界、認識世界的能力。例如，當講授高中生物的“生態系統的穩定性”相關內容時，教師可以為學生分配一些對特定區域的特定生態系統調查的任務，并根據他們所學的知識記錄和整理數據。教師應引導學生分析數據，通過數據了解生態系統的穩定性的影響因素。生活化的實驗教學方式可以讓學生積極參與實驗，培養他們對生物知識的理解。實驗結束后，實驗結果要得到教師的及時反饋。學生在實踐中會遇到實驗數據、實驗方法等方面的問題，導致實驗結果不準確甚至不正確。因此，在學生完成實驗后，教師要對學生的實踐進行評價，對存在的問題進行重點討論和講解，提高學生對實驗的理解。

3. 信息技術實驗教學

在教師指導學生做實驗的計劃中，學生的實驗技能作為一項關鍵技能，是學生深度學習的重要途徑，培養學生的實驗技能是生物實驗教學的目的之一。將信息技術運用到高中生物實驗教學中，向學生展示三維實驗方法，使學生更好地探索實驗方法，并盡可能地發揮信息技術的教學優勢，利用信息技術向學生展示實驗器材的正確使用方法，指導學生準確、恰當地使用實驗設備。在高中生物實驗教學中，顯微鏡是最常用的工具。老師在教學中，如果只是用說明圖解進行教學，學生無法清晰地建立整個實驗設備認知，不能結合實驗設備的設計和使用說明理解相關的實驗流程，學生在班級中坐在不同的位置角度上，很多學生無法看清器材的全貌。針對這種情況，高中生物教師應將信息技術融入實驗教學中，對實驗進行演示，結合互聯網上很多開源的VR或3D虛擬仿真實驗室，促進學生從更多的維度認識和看待科學。除此之外，教師還可以利用信息技術創建微課等形式，幫助學生進行生物實驗的學習。

(六)培養學生歸納和總結的能力

在生物學科實驗中，學生往往要閱讀很多材料。學生在面對大量資料時，往往找不到資料的要點，有時即使找到要點，也無法總結完成實驗過程。在傳統的生物課程中，很多老師都是幫助學生總結相關要點以及主要信息，導致學生的獨立探究能力培養得不到保障。為了解決這個問題，建議從兩方面入手——學生與教師。為了培養學生歸納總結的能力，教師要不斷引導，例如在開展“使用高倍鏡觀察葉綠體”的實驗前，可以預設幾個探究性問題，其中一道題可作為例子由教師示范教學生如何篩選有用的信息，其余問題要求學生用同樣的方法搜索有用的信息。在生物實驗中，學生可以根據自己的研究興趣，著重解決自己感興趣的問題，然后教師引導學生對自己實驗探究的結果進行總結與分享。這樣，教師就可以通過對學生的啟發式引導教學，培養和發展學生總結歸納的能力。對一些基礎設施較為完善的學校，教師可以適當地增加課外生物實驗教學活動，進行適當的知識遷移拓展，引導學生思考相關問題，提高學生歸納重點的能力，同時鼓勵學生對所學的知識點，進行邏輯整合形成知識脈絡，如此往復，幫助學生養成良好的總結歸納能力。

(七)做好實驗的評價及優化

為了更好地實時了解學生的實驗教學學習情況，高中生物教師在進行教學活動時，要著重針對學生實驗的前期準備、學生實驗的方法、學生實驗的操作流程、學生實驗的數據記錄整理以及學生實驗的結論準確性，進行實時記錄和評價，特別是學生如何在課堂上表現，及時提供教學反饋。在課堂上對學生進行評價，要對學生的實驗實踐中的亮點進行表揚，鼓勵學生再接再厲；同時對學生在實驗過程中存在的問題進行及時的指正，使學生避免在后續實驗中重蹈覆轍。不僅如此，在生物學科實驗教學活動結束后，教師要仔細回顧整個教學過程，對教學進行反思，并根據問題進行優化，不能滿足于教學目標的達成，而是要不斷尋求進步，思考在教學中可以改進的地方，優化教學活動，同時可以與其他教師進行學術交流，或者請教有經驗的老師，提高教學水平。此外，對有效的實驗教學方法，可以舉辦優秀成果分享會，教師們取長補短，實現教學共贏。同時，建議教師利用網絡進行自主學習，注重將新的教學方法和教學理念融入實驗教學，提高實驗教學的效果。

五、 結語

總之，實驗教學是生物教學的重要內容之一，而實驗在高中生物教學中培養學生解決問題的能力作用也是不容忽視的。基于此，提高生物實驗教學效果是生物學科教學成功的關鍵點，是激發學生學習興趣、提高學習水平的突破口。在生物教學中，教師要利用實驗教學提高學生理論知識的掌握能力，幫助學生提高對科學實驗的認知。今天的教學孕育著祖國的未來，教師應結合新課標的教學理念開展高中生物實驗教學，著力改革生物科學教學理念，發展生物實驗教學理論，積極將生物學實驗教學的成果應用到生活中，激發學生對生物實驗的興趣，幫助學生更好地理解生物實驗是如何進行的，進而通過生物實驗更好地認識生物學科的本質。