新課標視野下高中生物實驗教學的問題與優化策略

【摘要】基于新課標視野來看，當前高中生物實驗教學開展情況不夠理想，存在著教師實驗教學觀念需要更新、實驗教學課時不足、實驗條件欠缺、科學評價體系缺乏等問題。高中學校和生物教師應基于新課標的要求，積極采取相應策略優化高中生物實驗教學，具體策略包括：做好生物師資培訓，優化教師教學觀念；合理配置實驗內容，優化實驗執行方案；緊扣高考導向，優化實驗教學過程；多個方向用勁，優化實驗教學環境；采用信息化手段，優化實驗演示體驗。

【關鍵詞】高中生物? 實驗教學? 優化策略

【中圖分類號】G633.91 ? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2023）04-0103-03

一、引言

和物理、化學等學科一樣，高中生物也是一門基于實驗的探究性學科，即高中生物教學中，實驗教學是非常重要的一項內容，對于發展學生的生物學核心素養、培養學生生物科學探究能力、鍛煉學生動腦動手能力等有積極的意義。《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“新課標”）也對高中生物實驗教學有新的規定和要求。本文擬基于新課標的視野來審視高中生物實驗教學的現狀，分析存在的問題，探究優化的策略。

二、新課標對高中生物實驗教學的要求

新課標中“課程的基本理念”第一條就是“提高生物科學素養”，說明新課標從理念上高度重視學生生物科學素養的培養和發展。而生物科學素養中很重要的一部分就是生物科學探究能力。所以新課標在課程理念中還倡導開展探究性學習，強調“探究也是學生認識生命世界、學習生物課程的有效方法之一”，要“力圖促進學生學習方式變革，引導學生主動參與探究過程、勤于動手和動腦，逐步培養學生搜集和處理科學信息的能力、獲取新知識的能力、批判性思維的能力、分析和解決問題的能力等”。為此，新課標對高中生物實驗教學的內容有合理的安排，具體為：必修部分包括4類專題實驗，分別為“探究性實驗”“驗證性實驗”“調查類實驗”“模型構建實驗”；選修部分包括7個課題實驗。新課標在能力目標中明確提出了基于實驗要達成的目標，即要引導學生發展科學探究能力，初步學會客觀地觀察和描述、從生活中提出有關問題、設計可行的實驗方案并組織實施、用數學方法處理解釋數據等[1]。

三、新課標下高中生物實驗教學的開展現狀

不少學者就新課標下的高中生物實驗教學開展現狀進行了調查研究，如：匡薇調查分析了成都三圈城地區高中生物實驗教學開展的情況[2]；顧勇等人調查分析了湖北有關中學高中生物實驗教學開展實施現狀[3]；任尚福針對新疆喀什地區的八所高中開展生物實驗的情況進行了調查[4]；袁毅君等人針對甘肅天水四所省級示范中學的高中生物實驗教學開展情況進行了調查[5]。綜合各家調查分析的結果可見，當前新課標下高中生物實驗教學大體表現出這樣幾個特點：一是課標規定的實驗內容完成率有待提升；二是教師喜歡組織學生開展相對簡單和易操作的實驗，而主動回避稍有難度的實驗；三是各中學整體上缺少專業實驗員；四是各中學實驗設備相對落后且缺乏。總體上看，僅一些條件較好的中學完整地開展了高中生物學實驗，但就這些已開展的實驗來看，還存在著一些需要改進優化的問題。

四、新課標視野下高中生物實驗教學存在的問題

綜合已有的研究，結合筆者的實踐觀察可見，新課標視野下高中生物實驗教學存在的問題主要如下：

（一）教師實驗教學觀念需要更新

筆者在調查中發現，當前不少高中生物教師的生物學實驗教學觀念較為落后，具體體現在兩個方面：

一是觀念滯后于新課標對生物實驗教學的要求。新課標要求教師在實驗課中充分發揮學生的主動性，讓學生的主體價值得到較好的發揮，讓學生發揮主觀能動性開展相關實驗活動，在實驗中探究，在探究中發展動手動腦能力，培養發現、分析和解決問題的能力。但事實上不少教師并沒有認同新課標的觀念，對高中生物實驗，更多地采用單方面介紹的教學模式，即教師主要采用口頭敘述的方式向學生介紹實驗過程、現象和結果，最多輔以多媒體圖片或視頻的演示。對學生來說，主要的實驗過程不是操作的過程，而是聽實驗介紹和看他人實驗的過程。這樣的過程中，學生就是被動的信息接受者，自身的主觀能動性不能得到發揮。

二是觀念受應試教育理念影響較重。高中生畢竟要面臨高考，所以應考的思維在高中生物教師大腦中一直比較明顯，這就導致高中生物實驗教學更多地基于應付高考的需要來進行。比如某教師認為高考可能會考到某類實驗，就讓學生基于教師的口頭介紹或教材上的文字說明，反復識記實驗的過程、現象和結果，這就將本來動態的實驗探究過程變成了靜態無味的實驗知識。殊不知學生未親自實驗，識記到大腦中的若干實驗信息終究難以真正理解和記憶。

（二）實驗教學課時不足

當前高中生物教學在大部分高中學校中每周只占2～4個課時，具體的進度安排各有不同。有的學校高中三年每學期都安排一個生物學模塊進行學習，每周僅2課時。有的學校從高二開始學習生物學，每周4課時，但一個學期內要完成。總體上看，高中學校給高中生物課程的課時量并不多，要想把新課標指定的實驗都開展起來，客觀上確實很有難度，這也就導致了高中生物實驗開展率不足的現狀。

（三）實驗條件欠缺

當前高中生物實驗條件的欠缺可從三個方面來看：第一，教育資源的分配存在不平衡，導致一些地方的高中生物實驗設備配置不足；第二，不少高中學校更加重視物理、化學等學科的實驗建設，對生物學的實驗重視程度則明顯不夠，導致對生物實驗室的管理松懈，許多設備長時間不更新，無法滿足實驗教學需求；第三，由于多方面因素的影響，當前高中學校普遍生源量猛增，同級班數增加，每個班的班額也擴大，而生物實驗室卻并未相應擴建，導致當下實驗條件更加捉襟見肘，各個班只能輪流開展相關實驗；第四，很多實驗藥品價格都較貴，學校財務狀態不寬裕，且經費使用并不自由，導致實驗需要的藥品難以及時到位，甚至是長期缺貨。這四方面的情況綜合起來，對高中生物實驗開展率產生了直接的影響。

（四）科學評價體系缺乏

生物實驗教學的主要目的是培養學生的生物科學素養，發展其生物科學研究能力，所以對學生的實驗評價既要關注到學生實驗所用到的實驗原理，對實驗工具的使用方法，對實驗注意事項的執行情況，實驗的結果等，也要關注到學生所用的實驗方法是否合理，實驗中是否體現了創新精神、科學思維，是否反映了研究實踐能力等。只有這樣全方位地、立體地進行評價，才能真正促進學生生物科學實驗能力的發展。但當前高中生物實驗評價往往只關注實驗結果是否正確、實驗報告是否填寫完整、相應實驗題能否得分等，也即實驗前教師已有明確的結果，實驗無非是讓學生按程序執行一遍，然后得到預設的結果，并按要求填寫好實驗報告，記住相關的知識內容以應付考試。這樣的評價應試特色突出，明顯缺乏科學性。

五、新課標視野下高中生物實驗教學優化策略

針對高中生物實驗的上述現狀和問題，基于新課標的要求，本著發展學生科學素養的目標，高中生物實驗教學應當進行必要的優化，具體可以從以下幾個方面著手。

（一）做好生物師資培訓，優化教師教學觀念

生物教師是生物實驗教學的主導者、推動者和執行者，教師對生物實驗教學的觀念直接影響到生物實驗開展的數量和質量。在新課程改革推進過程中，生物教師應當充分意識到生物實驗教學對于學生科學思維和科學探究能力發展的重要意義，要意識到讓學生親身體驗實驗過程的重要價值，要有為學生積極創造動手動腦鍛煉成長機會的強烈意識。為此，學校層面或教育行政部門有必要組織開展生物師資培訓，對高中生物教師相關意識予以加強，讓每一個生物教師都成為實驗教學的良好主導者、推動者和執行者。

（二）合理配置實驗內容，優化實驗執行方案

受多方面因素影響，高中生物課程課時數緊張的現狀一時難以改變。基于此，教師可以對實驗的執行方案進行必要的優化，做到講授實驗、演示實驗、參與實驗合理配置。宏觀上，對一些時間跨度相對較長的實驗，或基于當前學校條件無法實現的實驗，就主要采用講授的方式；對一些在教室內能操作，但實驗設備數量不足，或操作上不宜讓學生參與的實驗，就主要采用演示方式；對一些具備實驗條件、能滿足多名學生同時進行之需求且實驗時長容易控制的實驗，就盡量讓學生親身參與。教材中的實驗，具體哪些作為講授實驗，哪些作為演示實驗，哪些作為參與實驗，需要教師吃透教材，充分了解校內實驗條件，充分熟悉學生情況，然后合理配置。一般而言，一些主要用以驗證概念正確性的實驗，如“檢測生物組織中的糖類”“脂肪和蛋白質”等，可以定為講授實驗，因為這類實驗涉及的概念學生大都容易理解。對于一些探究性的實驗，比如“比較過氧化氫在不同條件下的分解”這樣的實驗，就盡量確定為演示實驗或參與實驗，這樣有利于學生更好地建構相關知識系統。

對于講授類的實驗，盡量不要單純講授，應適當配合演示。演示的方式有兩種：一種是帶相關設備到教室，現場實驗演示；另一種是借助他人的實驗視頻進行演示。講授配合演示，可以讓學生對實驗有更好的認知。

（三）緊扣高考導向，優化實驗教學過程

在我國，高考仍然是青年學生進入高等教育的重要關口，所以高中各學科的教學也不得不圍繞高考來展開。近年來的高考試題反映出，高考中對生物實驗的考查仍然以實驗為主，要求學生在書面上呈現生物實驗的相關原理、具體的實施方法和步驟等，要用文字描述相關的實驗現象、實驗結果，要能科學地處理實驗數據，表達實驗的結論等。高中生物教師要充分熟悉高考考題的這種導向，在教學中注意調整策略，在實驗教學中有意識地對學生進行相應的訓練，使學生的科學實驗思維得到良好的發展。

（四）多個方向用勁，優化實驗教學環境

要想讓高中生物實驗有較好的開展率，并且有較好的實施質量，高中學校管理層有必要多方努力以促進學校生物實驗教學環境的改善。第一，學校管理層要重視生物實驗環境的建設工作，在學校運行經費預算中對高中生物實驗環境的建設予以支持；第二，學校管理層應積極向上級教育行政部門申請經費支持，以爭取到更充足的實驗建設資金；第三，學校管理層可以積極利用校友資源和其他社會資源，爭取社會資金支援實驗環境建設；第四，組織教師積極清查現有實驗設備，對設備進行定期維護，確保對現有資源進行充分利用；第五，積極聯系附近高校，開展實驗互助共建活動，將學校作為高校學生的實踐基地，在為高校提供實踐服務的同時，也可借助高校良好的實驗條件完成學校的一些生物實驗教學。比如帶學生參觀高校的相關實驗室并有計劃地參與相關實驗就是很好的一種方式，可以更好地培養學生的科學興趣。

（五）采用信息化手段，優化實驗演示體驗

當前我國5G技術、AR虛擬演示技術、人工智能等都獲得了良好的、快速的發展，一些先進的信息化技術手段可以很好地輔助演示相關的生物實驗，特別是增強現實的虛擬演示技術（AR），可以較好地為學生演示一些具有危險性的實驗項目，既讓學生充分體驗到實驗的過程、現象、結果，又讓學生遠離實驗潛在的安全隱患，還可以突破空間上的限制，讓學生在不同的地點可同時參與到實驗的觀察中。對這類信息化手段，教師有必要積極學習和采用。

六、結語

新課標對高中生物實驗內容有科學的設定和指導性的安排，要求通過實驗教學培養和發展學生的生物學科核心素養，培養學生的生物科學探究能力，發展生物科學思維。這就要求高中學校管理層和生物教師都要高度重視生物實驗教學。但當前高中生物實驗教學的開展情況并不十分理想，開展的實驗也存在著一些問題。高中學校管理層和生物教師都需要正視現狀，并針對存在的問題積極采取措施優化生物實驗教學，力求學生獲得生物學科核心素養、生物科學探究能力的發展。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）[S].人民教育出版社，2020.

[2]匡薇，張小勇．成都三圈城高中生物學實驗教學現狀分析——以邛崍、蒲江、大邑三城區高中為實例進行分析[J]．亞太教育，2016（8）：219－220．

[3]顧勇，付響鈴，王衛東．湖北省中學生物實驗教學 現狀調查與分析[J]．湖北師范大學學報（自然科學版），2017（4）：86－92．

[4]任尚福．喀什地區高中生物實驗教學現狀與思考[J]．喀什大學學報，2017（3）：108－111．

[5]袁毅君，梁燕，盧文倩，等．天水市省級示范高中 生物學實驗教學現狀調查研究——學生學習狀況調查[J]．天水師范學院學報，2018（5）：112－115.

作者簡介：

楊金陽（1987年—），男，漢族，貴州清鎮人，本科學歷，學士學位，一級教師，研究方向：高中生物教學。