實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高中生物教學(xué)中的有效應(yīng)用

摘 要：隨著“新高考”改革的推進(jìn)，高中生物教學(xué)越來越重視培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，其中“探究”“討論”和“實(shí)踐練習(xí)”成為備受關(guān)注的三大項(xiàng)目。基于個(gè)人工作經(jīng)驗(yàn)和對(duì)相關(guān)研究成果的學(xué)習(xí)和分析，筆者通過文獻(xiàn)查閱、案例分析等方法獲取有關(guān)資料，圍繞“實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高中生物教學(xué)中的有效應(yīng)用”一題撰寫本文，并提出若干見解和策略。

關(guān)鍵詞：高中生物；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；應(yīng)用策略

作者簡(jiǎn)介：薛潤(rùn)芝（1988—），男，江蘇省東臺(tái)市三倉(cāng)中學(xué)。

高中生物課程的有效學(xué)習(xí)需要學(xué)生具備相應(yīng)的思維能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)造性認(rèn)知能力。在傳統(tǒng)教育理念的影響下，有些高中生物教師將工作重點(diǎn)放在難點(diǎn)項(xiàng)目的“精耕細(xì)作”上，忽略了基礎(chǔ)內(nèi)容教學(xué)和學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展，這阻礙了學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。面對(duì)這些問題，高中生物教師需要立足于“探討”“討論”和“實(shí)踐練習(xí)”三大基點(diǎn)，構(gòu)建全新的生物課堂，從而鞏固、擴(kuò)大和優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。

一、“探”——奠定學(xué)生生物知識(shí)基礎(chǔ)

高中生物作為一門自然學(xué)科，其本質(zhì)價(jià)值在于引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自然和生命現(xiàn)象、概念進(jìn)行能動(dòng)探究，這也是生物實(shí)驗(yàn)教育活動(dòng)的核心目標(biāo)之一。因此，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案時(shí)，高中生物教師要以組織學(xué)生開展知識(shí)探究為基礎(chǔ)，具體結(jié)合“基礎(chǔ)概念理解”和“實(shí)驗(yàn)技法認(rèn)知”兩項(xiàng)策略來推動(dòng)實(shí)驗(yàn)課堂的升維，為后續(xù)工作環(huán)節(jié)的執(zhí)行提供基本保障。

（一）完善學(xué)生的生物基礎(chǔ)概念理解

“探”的教學(xué)環(huán)節(jié)所關(guān)注的是學(xué)生能夠?qū)δ繕?biāo)知識(shí)形成基本的印象和正確的理解，主張讓學(xué)生以獨(dú)立的方式來開展自主學(xué)習(xí)活動(dòng)。在這一環(huán)節(jié)，高中生物教師可以先設(shè)計(jì)相應(yīng)的導(dǎo)學(xué)案，利用填空題、選擇題、應(yīng)用題等逐步提升學(xué)生的預(yù)習(xí)效果，引導(dǎo)學(xué)生從基礎(chǔ)角度切入，理解概念定義，從而有效掌握重要的知識(shí)內(nèi)容。另外，高中生物教師還可以設(shè)計(jì)相應(yīng)的知識(shí)框架，結(jié)合學(xué)生存在的預(yù)習(xí)難點(diǎn)來構(gòu)建內(nèi)容豐富的知識(shí)網(wǎng)格。

以蘇教版高中生物必修一“細(xì)胞中的元素和無機(jī)化合物”這一部分的實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例。教師可以先設(shè)計(jì)微課視頻，以“細(xì)胞微結(jié)構(gòu)理論的基本內(nèi)容”作為主要的預(yù)習(xí)項(xiàng)目。視頻一開始，教師可以以學(xué)生熟悉的前端科目知識(shí)中關(guān)于細(xì)胞結(jié)構(gòu)的內(nèi)容為線索，揭示對(duì)應(yīng)理論。然后提出“細(xì)胞的共性元素組成是怎樣的？不同細(xì)胞的元素組成差異性受到哪些因素的影響？”等問題，并根據(jù)學(xué)生的思考和回答繼續(xù)播放接下來的內(nèi)容。在這一步驟結(jié)束后，教師可以通過展示實(shí)驗(yàn)，結(jié)合人體細(xì)胞的種類、動(dòng)物和植物代表性細(xì)胞的元素、無機(jī)化合物組成的差異等知識(shí)進(jìn)行代入解讀，讓學(xué)生綜合觀察實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行進(jìn)一步的課題思考。

這種模式的應(yīng)用使學(xué)生在知識(shí)認(rèn)知層面有了基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)探究和執(zhí)行保障，同時(shí)有助于理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)課堂的有效銜接，具有不可替代的價(jià)值，對(duì)于優(yōu)化教師的實(shí)驗(yàn)教育成果具有積極作用。

（二）完善學(xué)生的生物實(shí)驗(yàn)技法認(rèn)知

不同于理論學(xué)習(xí)，實(shí)驗(yàn)活動(dòng)要求學(xué)生不僅要具備扎實(shí)的知識(shí)儲(chǔ)備，還需要掌握正確的實(shí)驗(yàn)操作技法，包括但不限于常規(guī)器具、設(shè)備的使用方法和基礎(chǔ)性操作環(huán)節(jié)的執(zhí)行要領(lǐng)。因此，高中生物教師在完成前端的知識(shí)理念引導(dǎo)工作后，可以采用微課展示模式進(jìn)行有關(guān)生物實(shí)驗(yàn)技法的講解活動(dòng)，這樣可以直觀呈現(xiàn)目標(biāo)實(shí)驗(yàn)的操作要領(lǐng)和核心器具的使用方法，對(duì)一些重難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)展示，通過倒放、慢放、暫停、截圖放大等方式來有效地提高學(xué)生的操作水平。當(dāng)然，這項(xiàng)工作也要同步結(jié)合實(shí)物接觸的方式來進(jìn)行，以讓學(xué)生切實(shí)體會(huì)、深化自己的學(xué)習(xí)認(rèn)知成果［1］。

例如，蘇教版高一生物必修二“染色體變異及其應(yīng)用”這一部分的實(shí)驗(yàn)通常會(huì)用到顯微鏡和培養(yǎng)皿這兩種工具，為此，教師可以將這兩種工具的正確操作過程錄制下來，制作成微課視頻，或者選擇從網(wǎng)上下載對(duì)應(yīng)的教學(xué)視頻并播放給學(xué)生觀看。同時(shí)，教師要結(jié)合“染色體變異觀察”和“染色體的變異模式對(duì)比”等實(shí)驗(yàn)主題，讓學(xué)生掌握相關(guān)工具的使用方法。

實(shí)驗(yàn)技法教學(xué)有助于構(gòu)建實(shí)驗(yàn)課堂的特色引導(dǎo)框架，使學(xué)生從實(shí)踐操作的主題入手，完成對(duì)應(yīng)知識(shí)的內(nèi)化，同時(shí)提升學(xué)生自主開展實(shí)驗(yàn)探究工作的綜合素養(yǎng)。

二、“論”——加深學(xué)生對(duì)生物知識(shí)的理解

從核心層面來看，實(shí)驗(yàn)教育的目標(biāo)不僅僅是讓學(xué)生接收和復(fù)制已有的知識(shí)成果，更重要的是讓學(xué)生以實(shí)驗(yàn)為載體、手段和窗口，完成對(duì)既有認(rèn)知、探究模式和主觀認(rèn)知成果的交互、融合和發(fā)展。從這個(gè)角度來看，高中生物教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中需要強(qiáng)調(diào)“討論”主題，積極組織學(xué)生在學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)行小組討論活動(dòng)，并開展翻轉(zhuǎn)課堂教育活動(dòng)，以提升實(shí)驗(yàn)課堂的能動(dòng)性和學(xué)生的參與度。

（一）在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中組織學(xué)生開展小組討論活動(dòng)

學(xué)生在“探”的環(huán)節(jié)中會(huì)產(chǎn)生一系列問題或認(rèn)知分歧。面對(duì)這些問題，教師的講解固然是不可缺少的，但學(xué)生之間的探究討論也不可忽視。高中生物教師可以將全班學(xué)生分為多個(gè)小組，讓生物素養(yǎng)較高的學(xué)生擔(dān)任組長(zhǎng)，組織小組成員自主討論目標(biāo)課題。如果學(xué)生在討論中遇到共同的難題，那么組長(zhǎng)就要將大家的疑問和思路記錄下來并匯報(bào)給教師。教師可以結(jié)合學(xué)生的討論成果逐一解答問題，從而提高課程教學(xué)的精度、質(zhì)量和效率。為了增強(qiáng)執(zhí)行效力，教師還可以加入競(jìng)賽元素，激發(fā)學(xué)生的表現(xiàn)欲和競(jìng)爭(zhēng)心。

比如，對(duì)于蘇教版高三生物必修三“發(fā)酵工程的培養(yǎng)基”這一部分內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，教師可根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)素養(yǎng)和成績(jī)進(jìn)行一次學(xué)情調(diào)查，讓學(xué)生以“強(qiáng)弱搭配”的形式結(jié)成4—6個(gè)討論小組。而后，教師可以將學(xué)生的合作討論環(huán)境轉(zhuǎn)移到實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，為他們準(zhǔn)備酵母菌、培養(yǎng)皿、顯微鏡、有機(jī)物實(shí)驗(yàn)塊等必要物品，并要求每個(gè)小組設(shè)計(jì)一份實(shí)驗(yàn)記錄單，按照組織者、猜測(cè)者、執(zhí)行者和記錄者的角色分工。完成這些步驟后，教師可布置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，提出“發(fā)酵過程會(huì)受到哪些因素的影響？”等問題，引導(dǎo)小組進(jìn)行討論交流，鼓勵(lì)他們提出猜測(cè)，如：

①發(fā)酵過程會(huì)受到環(huán)境溫度的影響；

②發(fā)酵過程會(huì)受到環(huán)境濕度的影響；

③發(fā)酵過程會(huì)受到酵母菌活性的影響；

④發(fā)酵過程會(huì)受到有機(jī)物成分結(jié)構(gòu)的影響；

…………

結(jié)合上述幾種猜想，學(xué)生要以小組為單位開展實(shí)驗(yàn)操作，并在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將結(jié)果匯報(bào)給教師。教師則要在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中機(jī)動(dòng)巡查各組，以協(xié)助者的身份給出一些建議和提示，同時(shí)維持討論、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的秩序。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師可以利用自評(píng)和互評(píng)的方式對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，歸納相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。

小組討論法的有效應(yīng)用可以讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作的過程中能動(dòng)地完成自主認(rèn)知成果的交互共享，同時(shí)能促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)理解基點(diǎn)的增加和優(yōu)化。此外，教師也可以從中獲取更為豐富的課堂構(gòu)建素材。

（二）在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中組織翻轉(zhuǎn)課堂教育活動(dòng)

翻轉(zhuǎn)課堂可被看作是一場(chǎng)師生之間的“角色互換”，即以學(xué)生為教育活動(dòng)執(zhí)行主體而開展的課堂教學(xué)活動(dòng)。高中生已經(jīng)經(jīng)歷了較長(zhǎng)的身心發(fā)育過程，大都具備成熟的自我認(rèn)知、思維和學(xué)習(xí)能力，通常渴望在課堂學(xué)習(xí)中展現(xiàn)個(gè)人才能。高中生物教師應(yīng)充分認(rèn)識(shí)并有效利用這一特點(diǎn)，積極引入翻轉(zhuǎn)課堂模式，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中選擇適當(dāng)難度的課題，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)和探索，并將有關(guān)教學(xué)任務(wù)分配給符合一定條件的學(xué)生，讓他們以助教的身份與其他學(xué)生圍繞目標(biāo)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目展開學(xué)習(xí)交流。當(dāng)然，教師在這項(xiàng)工作中不應(yīng)完全從“大收”過渡到“大放”，仍需提供適度的輔助和引導(dǎo)，以確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利開展［2］。

例如，在進(jìn)行蘇教版高一生物必修一“細(xì)胞——生命活動(dòng)的基本單位”這個(gè)部分的教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，教師可以選擇一位生物基礎(chǔ)較好的學(xué)生，協(xié)助其準(zhǔn)備教案、制作并熟悉課件、搜集教學(xué)素材。然后，教師可安排該學(xué)生代替自己完成該部分基礎(chǔ)內(nèi)容的教學(xué)講解，同時(shí)鼓勵(lì)其他學(xué)生與這位“助教”進(jìn)行知識(shí)互動(dòng)，圍繞“細(xì)胞的共性結(jié)構(gòu)特征”或“動(dòng)植物細(xì)胞的功能差異”等問題展開討論和溝通。教師可同時(shí)融入上文提到的小組互動(dòng)模式進(jìn)行二次推進(jìn)，并以實(shí)驗(yàn)操作的方式引導(dǎo)學(xué)生共同完成目標(biāo)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的深度內(nèi)化。

翻轉(zhuǎn)課堂的有效應(yīng)用能進(jìn)一步調(diào)動(dòng)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)和操作活動(dòng)的積極性，為學(xué)生提供表現(xiàn)自己天賦和優(yōu)勢(shì)的舞臺(tái)，使實(shí)驗(yàn)課堂的構(gòu)建和優(yōu)化工作呈現(xiàn)更強(qiáng)的生本發(fā)展效能。

三、“練”——提高學(xué)生的實(shí)際運(yùn)用能力

實(shí)驗(yàn)教學(xué)之所以能夠以較為獨(dú)立的姿態(tài)呈現(xiàn)在自然科學(xué)的教育體系中，最根本的原因在于對(duì)實(shí)踐操作的鮮明側(cè)重，因此這也成了構(gòu)建實(shí)驗(yàn)課堂的主要方向。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)活動(dòng)時(shí)，高中生物教師應(yīng)將主要資源投入提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)方面，綜合考慮“課后實(shí)驗(yàn)作業(yè)設(shè)計(jì)”和“實(shí)驗(yàn)社團(tuán)教育活動(dòng)組織”兩個(gè)項(xiàng)目，進(jìn)行二次優(yōu)化，以達(dá)到更為理想的實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)目標(biāo)。

（一）完善課后實(shí)驗(yàn)作業(yè)的設(shè)計(jì)

“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。”實(shí)踐應(yīng)用對(duì)于知識(shí)，尤其是自然學(xué)科知識(shí)的內(nèi)化而言是非常重要的。在構(gòu)建“探”“論”“練”三環(huán)節(jié)教學(xué)課堂的過程中，高中生物教師應(yīng)為學(xué)生的學(xué)習(xí)成果應(yīng)用開辟充足的路徑和窗口。具體而言，教師可以先設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)考查卷，結(jié)合基礎(chǔ)性知識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課題內(nèi)容的查漏補(bǔ)缺；然后設(shè)計(jì)與目標(biāo)實(shí)驗(yàn)具有同質(zhì)效果的多元實(shí)驗(yàn)，組織學(xué)生完成實(shí)踐性操作，并制訂評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)；最后，為學(xué)生布置一些利用目標(biāo)知識(shí)和技法解決生活問題的實(shí)踐性任務(wù)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用意識(shí)和能力［3］。

例如，對(duì)于蘇教版高二生物必修一“植物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)”這一單元的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生走出教室，觀察學(xué)校綠化帶、花圃等地方的植物的生長(zhǎng)狀態(tài)，從生命活動(dòng)的定義和植物激素的分泌、作用等角度發(fā)現(xiàn)和提煉理論知識(shí)，并安排學(xué)生在課后作業(yè)中探究家庭盆栽的生命活動(dòng)調(diào)節(jié)現(xiàn)象等。通過實(shí)踐學(xué)習(xí)，學(xué)生可以在沉浸感的作用下形成更深入的課程認(rèn)知，同時(shí)對(duì)生物學(xué)習(xí)的樂趣和價(jià)值有更深刻的體驗(yàn)。

課后實(shí)驗(yàn)作業(yè)拓展了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)知識(shí)、技法的主題探究空間，讓學(xué)生能以更自由的方式推進(jìn)自身實(shí)驗(yàn)綜合素養(yǎng)的形成和提升，這為展現(xiàn)生物實(shí)驗(yàn)教育活動(dòng)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值和魅力提供了機(jī)會(huì)。

（二）組織實(shí)驗(yàn)社團(tuán)教育活動(dòng)

在傳統(tǒng)觀點(diǎn)中，社團(tuán)是高等院校的“專利”，然而從各方面的主客觀條件來看，多數(shù)高中生也具備參與社團(tuán)性質(zhì)組織活動(dòng)的意識(shí)和能力，同時(shí)對(duì)這類活動(dòng)表現(xiàn)出了濃厚的興趣。基于這一認(rèn)識(shí)，高中生物教師可以在課下主題實(shí)驗(yàn)教育中引入社團(tuán)模式，根據(jù)不同教學(xué)單元的主題組建對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)興趣社團(tuán)。利用學(xué)生的碎片時(shí)間組織相關(guān)的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，結(jié)合學(xué)校和課程的安排，舉行多元性的實(shí)驗(yàn)興趣大賽等，讓學(xué)生在社團(tuán)模式下更好地發(fā)揮自己的生物實(shí)驗(yàn)才能。這項(xiàng)工作的開展需要常規(guī)課堂教育活動(dòng)的輔助，以避免出現(xiàn)喧賓奪主的問題，造成不利的反作用［4］。

舉例來說，教師可以按照動(dòng)物、植物和微生物三種生物類別組建相應(yīng)的主題生物實(shí)驗(yàn)社團(tuán)，利用大課間、活動(dòng)課或者生物自習(xí)課等時(shí)間組織學(xué)生進(jìn)行社團(tuán)活動(dòng)，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)室中準(zhǔn)備必要的硬件設(shè)備；或是依托校內(nèi)的綠化帶、周邊地區(qū)的公園、近郊地帶、社區(qū)綠化區(qū)等場(chǎng)所執(zhí)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課題；還可以與其他學(xué)校開展主題實(shí)驗(yàn)探究競(jìng)賽或聯(lián)動(dòng)探究活動(dòng)；等等。

如此一來，學(xué)生的生物實(shí)驗(yàn)綜合素養(yǎng)將有更多提升的路徑和優(yōu)化的抓手，生物課程的教育模式也得以進(jìn)一步豐富，從而達(dá)成生物實(shí)驗(yàn)教育質(zhì)量破壁性升維的理想目標(biāo)。

除了以上幾方面策略，高中生物教師還應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生家長(zhǎng)參與生物實(shí)驗(yàn)優(yōu)化教育活動(dòng)，利用居家時(shí)間陪同子女開展趣味性的家庭生物實(shí)驗(yàn)，以構(gòu)建二位一體的優(yōu)化教育框架。

結(jié)語(yǔ)

“新高考”改革對(duì)高中生物課程教學(xué)提出了更高的生本素養(yǎng)培養(yǎng)要求，為推進(jìn)學(xué)生的生物學(xué)習(xí)意識(shí)、能力和習(xí)慣的優(yōu)化生成，教師需要尋找更多的課堂構(gòu)建支點(diǎn)。在這一系列認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，高中生物教師要對(duì)“探”“論”“練”三環(huán)節(jié)教學(xué)模式的研究、應(yīng)用投入更多的關(guān)注和思考，圍繞多元主題設(shè)計(jì)，執(zhí)行體系性的方案，幫助學(xué)生發(fā)揮自身科目學(xué)習(xí)的個(gè)性化、探究化和能動(dòng)化優(yōu)勢(shì)，為課程教學(xué)質(zhì)量、效率的提升以及生本綜合素質(zhì)的能動(dòng)成長(zhǎng)提供有力保障。

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