重視生物實驗設計提升生本學科素養

郭信

摘? ?要：在高中生物學教學中，教師借助實驗開展課程設計，并對實驗方案進行優化處理，對實驗過程進行科學組織，能夠對學生形成思維沖擊，由此學生形成的學習體驗會更為深刻、豐富。待進入實驗環節后，學生要對實驗原理、實驗步驟、實驗效果等做出評估，并主動開展實驗研究和探索，如此可促進學生科學思維、科學探究等學科核心素養的提升。而教師在此過程中則應根據實驗教學的實際需要，及時做出輔助和干預，以此為學生的實驗學習提供更多支持，進而有效提升實驗教學的品質。

關鍵詞：高中生物;實驗設計;學科核心素養

中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：A 文章編號：1009-010X（2022）20/23-0098-03

在進行生物學實驗設計時，教師需要有教學研究意識，即對教材中的實驗內容進行科學篩選，對學生的實驗操作學情和基礎進行客觀調查，以此提升生物學實驗設計的適切性，進而讓學生在實踐操作中建立學科認知基礎。高中生已具備一定的實驗操作能力，對實驗有主動研究的意識，對此教師要做出有針對性的指導，以讓學生自然進入實驗環節，如此可在深入探索的過程中使學生形成實驗認知。生物學的實驗內容眾多，因此如何進行科學篩選，如何開展優化組織，是生物教師需要重點研究的課題。

一、篩選實驗內容，激發學生的學習興趣

人教版高中生物學教材中有豐富實驗內容，對此教師需要做好整合優化處理，以篩選出適合的實驗方案，進而激發學生主動操作的熱情。生物學實驗大多對實驗操作條件有比較高的要求，特別是實驗器材、藥劑的應用，因此需要在實驗室內進行。如果教師能夠為學生匹配一些生活化實驗，即讓學生在生活條件下也能夠進行實驗，那必然能激發學生的主動性，提升實驗的助學效果。

教師對實驗內容進行梳理，以此給學生提供進行自主選擇的機會，這樣能夠創造更多學習動機，幫助學生主動進入實驗學習環節，使其訓練價值更為豐富。例如在講授人教版新教材高中生物學選擇性必修一“內環境的穩態”時，教師可組織學生深入閱讀教材內容，以對實驗方案的設計提出更多建議，并依據這部分內容設計出更多的實驗，如觀察實驗，利用顯微鏡觀察血液中的紅細胞等;生理鹽水的配制實驗;人體內環境穩態的調查活動等。為確保實驗操作順利進行，教師還應先做好實驗方案的選擇，然后再成立實驗團隊，對實驗進行設計，對實驗材料進行搜集、準備。待學生開始對比分析，確定實驗方向后，其會主動建立實驗合作團隊進行實驗設計和組織，而教師在此過程中則適時做出指導，為學生提供實驗器材。經過一番努力，學生大多順利完成了實驗操作，并在具體的探究過程中建立了學科認知。

教師可推出一些實驗內容，供學生自主選擇，如此能夠提升實驗的成功率。學生對實驗有選擇意識，對此教師可做出匹配設計，以為更多的學生創造進行實驗操作的機會，這體現出因材施教的教學原則，其組織效果相較其他教學原則而言更為突出。學生是學習的主體，對此教師要引導學生進行主動探索，以成功激發學生的實驗思維，如此可使學科學習進入關鍵環節。

二、創設實驗情境，調動學生的探索思維

由于學生對生物學實驗有特別的探索興趣，所以教師在進行實驗情境設計時，不妨多推出一些媒體展示、問題設計、演示操作等設計方案，以對學生形成感官沖擊，如此可為進一步推進教學程序創造良好條件。即教師可先利用媒體展示實驗設計程序，然后由學生完成實驗材料的布設等準備任務，如此能夠順利啟動學生的實驗思維，進而可使其在主動參與的過程中建立探索認知基礎。

教師組織學生深入閱讀教材內容，并對一些概念進行互動研究，如此能夠為后續的實驗學習奠定基礎。例如在講授人教版新教材高中生物學選擇性必修一“體液調節與神經調節的關系”時，教師可從人體處于緊張狀態、體溫控制和口渴等角度進行教學設計——當你感覺體溫太高時，需要做什么樣的調節呢？當你口渴時，你會如何操作呢？并說明設計原理……學生對這些生活體驗比較熟悉，自然能夠開展關聯性分析。“情緒緊張需要做神經方面的調節，同時因為情緒波動，心跳、呼吸都會加快，血壓也會上升，所以還需要激素調節，以讓心情逐漸恢復平靜。”“控制體溫的方法眾多，溫度過高，可以借助外力進行降溫處理。”“口渴是體液失調導致的，這時及時補充水分，能夠起到調節作用。”然后教師對學生的參與情況進行歸納總結，以順利引導學生進入深度學習環節。

教師利用生活話題開展課程設計，可為學生帶來更多心理觸動。因為學生有豐富的生活經歷，所以對這些問題更為敏感，都能夠借助生活常識對其進行有效應對，進而順利進入到學科學習環節。學生對直觀性學習情境有特殊的敏感性，因此教師推出生活話題，其目的是比較明確的——就是要啟發學生的學習思維，為其進一步參與學科探究活動創造條件。學生對生物學實驗充滿好奇，如果教師能夠對接學生的生活開展實驗設計，必然能夠創造出更多的啟迪力量，以促使學生自然開展學科探究活動。

三、優化實驗組織，提升學生的操作能力

學生進入實驗操作環節后，教師要及時跟進指導和組織，以確保實驗順利進行。學生對實驗有主動探索的意愿，但實驗需要更多知識的支持，也需要做好細節處理，所以教師需要做好具體指導，即針對學生的操作問題進行對應提示，甚至現場示范，以此為學生提供更多學習啟示，補足學生在操作方面存在的一些認知短板。同時教師還可組織學生進行集體實驗操作，即借助集體力量進行助學設計。

待教師設計完實驗方案后，需要對學生的學習操作情況進行觀察評估，以確保實驗操作順利進行，提升實驗效率。例如在講授人教版新教材高中生物學選擇性必修二“種群數量的變化”時，教師給出的實驗任務是記錄培養液中細菌種群數量的變化情況。這就需要教師在進行實驗方案的設計時，先做出具體規劃：分好小組，提出問題，然后做出假設，設計實驗方案，分析實驗結果，得出實驗結論。待學生進入實驗操作環節后，教師要跟進指導，并重點關注實驗問題、實驗假設、實驗步驟等環節，由此指導學生順利進入到實驗核心。經過師生的共同努力，各小組的實驗操作進行得都比較順利，實驗也取得了豐碩的成果。在展示環節，教師可要求學生集體匯報實驗操作情況，學生對此都能夠積極回饋，并對實驗效果進行重點歸納總結。

教師從實驗設計、實驗操作、實驗總結等角度開展教學設計和組織，能夠讓學生主動進行實驗探索，進而逐漸形成實驗訓練認知。優化實驗組織，需要教師更多的關注，以對學生的實驗設計進行評估，對學生的實驗操作進行指導，對學生的實驗結果進行歸納總結，只有這樣才能讓學生在實驗中建立學科認知基礎。生物學實驗對操作條件要求較高，對此教師應正視實驗操作難度，并及時做出指導，由此可讓更多的學生提升實驗操作能力。

四、延伸實驗訓練，培養學生的生物學科核心素養

教師在實驗材料準備、實驗信息搜集、實驗效果評價等方面做出干預和設計，并對學生提出一些具體的操作要求，如此能夠使學生自然進入到實驗環節，并在創造性的探索中建立學科認知基礎。信息技術的廣泛應用，可為實驗設計提供更多選擇。教師組織學生進行媒體模擬實驗，同樣能夠達成實驗訓練目標。

學生對生活化實驗比較有感覺，對此教師可對實驗訓練設計進行創新探索，以提升教學的適切性。例如在講授人教版新教材高中生物學選擇性必修二“生態系統的能量流動”這部分內容時，教師為學生準備的實驗方案是：深入到生活之中，選擇生態系統的能量流動案例，規劃食物鏈的能量流動示意圖，并進行具體分析，然后歸納、總結分析能量流動的方法，參與集體交流活動。學生對生態系統的概念比較熟悉，對部分食物鏈也有一定的了解，因此都能夠積極開展研究。如“太陽能、水稻、藻類、草食昆蟲、魚類、微生物”組成的生態系統，“草、兔子、蛇、狐貍”構成的食物鏈，這兩者都涉及到生態系統的能量流動問題。再如“生產者、初級消費者、次級消費者、三級消費者、分解者”構成的生態系統也蘊含能量流動的內容。教師組織學生對這些食物鏈的能量流動情況進行研究，如此學生的學習就帶有了實驗屬性。學生就這些問題主動開展思考和討論，開展課外探究性學習，并借助一些信息渠道開展相關素材搜集，如此可為接下來的研究性學習提供更多便利條件。

教師針對學生的生活、學習體驗進行訓練安排，如此可為學生提供更多進行實踐探索的機會。生活中的生態學現象十分豐富，對此教師可組織學生進行梳理性研究，如此能夠給學生帶來更多學習啟示。同時教師還可引導學生結合實際案例進行深度思考，如此可確保研究性學習順利開展。生物學的實驗內容豐富多樣，教師對其進行創新設計，可使學生從探索性學習中獲得的學習體驗更為豐滿。學生的生活經歷是可以利用的教學資源，因此教師要做好學情調查，以提升教學設計的適切性。

實驗在高中生物學教學中占據重要位置，教師利用實驗開展教學，可為學生創造更多進行探索性學習的機會，同時還能夠使學生形成豐富的學習動力，激發學生探索的主動性，進而可促進學生學科核心素養的健康成長。教師圍繞實驗內容選擇、實驗情境設計、實驗過程組織、實驗訓練拓展四個角度開展教學設計，其助學效果更為顯著，同時學生在實驗操作中獲得的探索認知也更為深刻。

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