新高考下高中生物實驗教學的困難與措施研究

耿凡強

（山東省泗水縣第一中學，山東 泗水 273200）

生物實驗是生命科學形成和發展的基礎，對于提升學生學習思考的主動性和實踐探究能力有重要作用。在新高考模式的改革背景下，要認識到當前高中生物實驗教學中存在的困難，積極探索高中生物實驗教學的有效措施，進一步培養學生的實驗能力和科學探究素養，推進高中生物實驗教學的順利實施。

一、新高考下高中生物教學存在的困難分析

（一）高中生物實驗教學理念尚未更新

當前高中生物實驗教學理念還較為落后，長期的應試教育束縛了教師的思路，在教學實踐中缺乏對實驗教學的充分重視，主要是相較于物理、化學等學科而言，生物學科計入的高考成績最低，暴露出高中生物學科的較低地位。

（二）忽視對學生實驗能力的培養

高中生物實驗教學對于培養學生的實驗探究能力有重要作用，能夠通過實驗教學發展學生的學科核心素養。然而，不少教師因課時少、教學任務重而過分關注實驗知識的傳輸和講解，而沒有合理設計高中生物實驗內容和過程，忽略了對學生科學實驗思維和實驗能力的培養。同時，在高中生物實驗教學中大多開設的是驗證性實驗和技能型實驗，而缺少學生主動探究的實驗，學生在實驗過程中大多是帶著結論開展實驗，而沒有積極主動地在探究性實驗中思考、分析和實踐，難以提高學生的科學實驗探究素養。另外，教師對于生物實驗教學資源的開發利用明顯不足，生物實驗課堂的對外延展較為狹窄，缺乏生物實驗教學與生活實際的緊密聯接，不利于發展學生的綜合實驗能力。

（三）實驗教學硬件配置不足

新高考改革實施后的高中生物實驗教學設備配置明顯不足，實驗設備和試劑相對匱乏，難以為一些特定的實驗提供基礎支撐。尤其是在高中生物探究性實驗教學之中，由于缺乏硬件設備的支持，導致實驗教學實施效果差強人意，不利于培養學生的高中生物學科核心素養。

（四）教師的實驗素養有待提升

新高考下的高中生物實驗教學離不開師資力量的支持。然而，當前高中生物實驗教師隊伍的軟實力不足，對生物實驗教師的后續實驗教學能力培訓明顯存在欠缺，缺乏生物實驗教學培訓時間和機會，導致教師的生物實驗素養整體偏低。同時，高中生物實驗教學評價方式不夠合理，學生積極參與生物實驗的能力不強，主要是采用識記性的實驗方法，而沒有對實驗步驟、原理和過程進行深入細致的思考和分析。

二、新高考下高中生物實驗教學的措施分析

（一）更新生物實驗教學理念

學校要重視高中生物實驗教學，積極購置生物實驗設備和器材，協調各年級的生物實驗時間，確保生物實驗合理有序的實施。教育主管部門要強調新高考模式對生物實驗的要求，增強學校及教師對生物實驗的重視度，全面調查和了解學校生物實驗室設備、實驗工作人員配置的相關情況，對其及時給予幫扶。并利用教師交流學習的契機，合理配置高中生物教師，全面更新高中生物實驗教學觀念。

（二）探索多樣化的高中生物實驗教學方法

1.結合實際生活開展生物實驗教學。

新高考下的高中生物實驗教學要與學生的日常生活相聯系，教師要精心創設生活化的實驗教學情境，鼓勵學生在生活中學習，在學習中生活，更好地優化生物實驗方式和實驗步驟，進一步陶冶學生的情操。

在“通過模擬實驗探究膜的透性”的生物實驗之中，可以選取具有生活氣息的實驗材料，可以將玻璃紙改進為雞蛋膜等生活中隨處可見的材料，引導學生在生物實驗中獲得真實的學習體驗。在學習“葉綠素的提取與分離”的生物實驗中，可以讓學生從生活中隨機提取綠葉作為實驗材料，學生自己動手操作實踐，在動手動腦中明白葉綠素提取的原理和方法，理解葉綠素提取的有機溶劑是無水乙醇，從而增強學生對高中生物知識的理解和體悟。又如：在《植物細胞質壁分離》的生物實驗中，讓學生觀察生活中的現象，如：觀察并思考雞蛋中蛋黃和蛋清的分界是否是由于半透膜的存在；花兒的葉片在幾天不澆水后會出現枯萎現象；在家中做的西紅柿片上撒上白糖之后，過了一會盤碟底部會出現西紅柿汁。通過上述生活中的現象激發學生的探究興趣，對生活再進行討論和科學探究，如：了解植物葉片萎蔫是由于植物細胞失水過多而導致的；西紅柿汁的出現是因為植物細胞失去水分而到了盤子中。

2.基于問題驅動的學生自主學習和探究。

要善于在高中生物實驗教學中發現新的問題，提出問題，激發學生對既有知識的認知沖突，引導學生積極主動地參與到高中生物實驗過程之中，進行自主學習、探究和思考。

在《探究植物細胞的吸水與失水》的生物實驗之中，教師先拋出問題：“植物細胞會發生吸水和失水的現象嗎？”由此激發學生的學習欲望，回憶植物細胞的結構構成，獲取成熟植物細胞的相關信息。進而，教師進一步提出相關問題串：（1）植物細胞吸水和失水的狀況是怎樣的呢？（2）植物細胞在什么情況下會失水和吸水？（3）植物細胞能否構成一個滲透系統？其哪些結構與半透膜的原理相一致？在上述具有關聯性的問題之中，教師可以引導學生圍繞問題進行自主思考和學習，根據上述問題相互討論實驗方案，進行生物實驗的自主設計和實施。

在《體驗制備細胞膜的方法》生物實驗之中，為了讓學生對細胞膜有一個直觀形象的認知和了解，教師預先準備三種細胞：高等植物細胞、紅細胞和肌細胞，并向學生提問：“上述三種細胞之中，哪一種細胞比較適合提取細胞膜呢？”學生對問題進行思考后回答：“應當選擇紅細胞用于提取細胞膜，其原因是在于動物細胞沒有細胞壁，且不具有細胞核與眾多的細胞器。”緊接著，教師提出問題：“那么是否能夠選擇雞的紅細胞？”并向學生提示：雞不是哺乳動物，屬于鳥類，具有細胞核及其他細胞器。對此，在教師的提示之下，學生思考并得出結論，應當選擇哺乳動物成熟的紅細胞，因為哺乳動物成熟的紅細胞沒有細胞壁，細胞內沒有細胞核和其他眾多的細胞器。之后，教師再提出問題引導學生進行自主思考：“如何制備細胞膜，是否能夠使用鑷子夾取或用針挑破細胞膜呢？”

3.運用多媒體教學引導學生分析和討論。

多媒體教學是一種直觀形象的教學策略和方式。在高中生物實驗教學之中，教師可以精心創設多媒體情境，導入新課，激發學生的學習興趣和熱情，讓學生快速進入到生物實驗過程之中。

在《探究植物細胞的吸水與失水》的生物實驗教學中，教師可以通過多媒體展示相關情境：在蔬菜上灑水、糖拌西紅柿等，學生通過多媒體視頻或圖片看到腌蘿卜條時灑上一些鹽會出水、向青菜上灑水能夠讓青菜變得更加硬挺。通過直觀形象的多媒體展示情境，讓學生認識到植物細胞也會吸水和失水，引導學生進入到新課之中。同時，還可以利用多媒體向學生展示質壁分離和復原的動畫，引導學生觀察植物細胞發生的形態變化，并播放預先錄制的關于植物細胞發生質壁分離的微課，學生可以根據自己的學習需求進行自主觀看、思考和分析，討論相關問題：“植物細胞內的吸水或失水主要是指哪一結構中水分的進出？”“植物細胞的細胞壁對水分進出是否有影響？它與原生質層有什么不同的特性？”“成熟的植物細胞發生質壁分離的原因有哪些？”……從而引導學生加深對生物知識的理解和記憶。

（三）引導學生自主開展實驗探究

在新高考背景下的高中生物實驗教學要增設拓展性實驗課程，引導學生自主開展實驗操作，讓學生在探究性實驗中進行分析討論和科學探究，培養學生的科學思維和探究能力。

以人教版高中生物教材必修一第五章《探究酵母菌細胞呼吸的方式》實驗教學為例，考慮到酵母菌是一種單細胞真核生物，學生對于酵母菌具體的細胞呼吸方式并不清楚。對此，可以設計有氧環境和無氧環境下的探究性實驗，讓學生通過探究性實驗獲悉酵母菌的兼性厭氧代謝特點，思考并探究有氧呼吸和無氧呼吸的不同產物，從而較好地培養學生的科學核心素養。教師要明確探究性實驗的類型——對比實驗（相互對照實驗），強調學生通過對照組和實驗組的方式進行實驗，讓學生結合已知條件來作出假設：酵母菌在有氧條件下會生成CO2，在無氧條件下會生成CO2和酒精。并開展小組合作探究活動，提出探究性實驗思路：第一部分為控制自變量，要為酵母菌分別提供有氧和無氧的實驗環境，通過接通橡皮球持續通空氣制造有氧環境，通過酵母菌培養液密閉營造無氧環境；第二部分為連接詞，如一段時間后；第三部分為檢測因變量，檢測其產物中是否含有酒精或二氧化碳，必要時要寫出檢測指標。同時，在實驗探究過程中要思考自變量有無氧氣，因變量是否有CO2和酒精產生，無關變量主要是溫度、酵母菌濃度等影響實驗結果的可變因素。學生仔細觀察實驗現象，教師要對學生的探究性實驗給予過程性指導、答疑和點撥。最后，讓學生分組進行探究性實驗結果的展示，包括實驗步驟、實驗現象記錄表、實驗分析等，讓學生通過交流自主表達自己的觀點和見解，并總結出探究性實驗的結論：酵母菌在有氧環境下產生大量的二氧化碳，無氧環境下會產生酒精和少量二氧化碳。

又如：在學習高中生物實驗《體驗制備細胞膜的方法》一課之中，要從觀察證明細胞膜存在的小實驗入手，培養學生對細胞邊界的整體性感知，進而再開展探究性實驗，讓學生圍繞“探究膜的結構——概述細胞膜的功能”這一線索進行實驗，選取適宜的實驗材料和方法制備純凈的細胞膜，讓學生體驗制備細胞膜的方法，分析細胞膜的成分，增強學生的科學探究思維和能力。在讓學生了解紅細胞制備的原理前提下，指導學生按照步驟進行實驗操作：制作裝片——觀察——滴蒸餾水——持續觀察紅細胞的正常狀態、圓漲狀態和漲破狀態，最后進行實驗結果分析，通過上述實驗僅能夠觀察到細胞膜的存在和破裂狀態，而并沒有真正將細胞膜提取出來，對此教師要進行適當提示和點撥，考慮細胞膜與細胞器、細胞質的密度存在差異，可以采用差速離心的方法單獨提取細胞膜，也可以在沒有離心機的條件下采用將試管靜置的方式提取細胞膜。

（四）注重生物實驗教學的反思和遷移應用

新高考下的高中生物實驗教學要注重對實驗教學的反思和總結，通過學生自主參與實驗思考和探究，培養學生的合作互助意識和科學探究精神，提高學生的生命科學實驗探究能力和科學素養。

在《探究植物細胞的吸水與失水》的高中生物實驗教學之中，重點在于讓學生體驗到制備細胞膜的方法，培養學生的實驗創新思維和素養。教師要引導學生對實驗過程進行總結和歸納，在學生明確實驗思路后要關注學生的實驗過程和表現，放手讓學生動手操作和思考討論，從而讓學生在實驗過程中獲得一種沉浸式的體驗。

同時，還要引導學生對生物實驗進行遷移和應用，培養學生的學科知識遷移和應用能力。以學習《《探究酵母菌細胞呼吸的方式》實驗為例，教師可以留出時間讓學生針對實驗過程中的問題進行提問，發散學生的思維，并將實驗知識與日常生活實際相聯系，讓學生思考日常生活中酸性重鉻酸鉀能夠檢測酒精可以用于什么地方，讓學生聯系生活經驗進行思考，并做出回答：交警叔叔在查酒駕醉駕的時候就會用到酸性重鉻酸鉀。另外，教師還要引導學生思考酵母菌在有氧和無氧狀態下的呼吸作用除了能夠產生酒精和CO2以外，還能夠產生其他的什么物質，要求學生在課后查閱相關資料，并進一步深入探究實驗。

三、結語

綜上所述，新高考下的高中生物實驗教學要充分體現新課標的理念，發揮學生的主體地位和作用，采用多樣化的生物實驗教學方法和策略，激發學生的實驗探究興趣和欲望，引導學生深入探究生物實驗現象及其內在本質，培養學生的生物學科核心素養。