基于新課標的高中生物實驗教學改進策略

摘 要：高中生物課程在教授學科知識的同時也擔負著培育學生科學思維的重任，而生物實驗教學更是提高學生生物核心素養的重要環節。新課標背景下，生物實驗教學要與時俱進。文章分析了當前高中生物實驗教學存在的問題，并從多個方面探討了學科核心素養引領下高中生物實驗教學的改進策略，以供參考。

關鍵詞：高中生物；實驗教學；新課標

作者簡介：高明珍（1970—），女，山東省沂南第一中學。

生物學是高中教育階段的重要學科，具有一定的實踐性，其中生物實驗是學生學習、探索生物知識的重要途徑，增加生物實驗課程時間，提高生物實驗課程質量，對提升學生創新能力和實踐能力有重要意義。當前高中生物實驗教學仍然存在一些問題，如實驗結構單一、實驗開展的時間緊張、實驗開展的次數較少，不關注學生操作能力的培養，不能讓學生在實驗課堂上進行自主思考、自主探索，等等。這樣的實驗教學，很難全面提升學生的綜合能力。

生物實驗教學的主要目標是培養學生的核心素養。核心素養是一個人的綜合能力、素質、價值觀和態度等各方面的體現。因此，教師在生物實驗教學中，應重視學生核心素養的培養，創新實驗教學方法，優化實驗教學內容，使實驗過程更具有趣味性，并充分給予學生自主探索的空間，激發學生的求知欲，挖掘學生的潛力，讓學生能夠做到學以致用。

一、當前高中生物實驗教學存在的問題

（一）學生探求知識的主動性不高

高中生物實驗是高中生物延伸性課程，能有效培養學生的實踐能力，加深學生對相關知識的理解。但是，由于學生課堂學習任務重，考試壓力大，他們能夠深入參與生物實驗的機會不多，尤其是部分學生沒有提前預習實驗過程的習慣，導致其在實驗課堂上實際操作的時間不多。同時，考慮到安全問題，部分教師并不愿意放手讓學生自主進行實驗探索。繁重的學習任務和呆板、枯燥的實驗教學方式扼殺了學生的求知欲，使學生體會不到實驗的樂趣，導致學生探索知識的積極性不高。

（二）教師忽視了創新實驗操作對培育學生創造性思維的重大作用

很多時候，生物實驗教學是在課堂學習的基礎上開展的，實驗前學生對相應實驗原理及實驗步驟等已經有初步了解，在接下來的實驗過程中，部分學生對已經了解的實驗步驟并不感興趣，他們更想要創新改進實驗步驟，檢驗新步驟的可行性。作為教師，本應鼓勵并支持這些學生的探索行為，但實際上，由于部分教師每堂課的教學安排過于緊湊，因此其不會為這些學生打亂教學計劃，導致這些學生不得不放棄探究創新實驗步驟的想法。另外，還有一種常見情況：學生根據教材中標準化、專業化、具體化的實驗內容機械地進行實驗操作，雖然進行了實驗，但是卻無法培養自身的探究創新能力。教師忽視創新實驗操作對培育學生創造性思維的重大作用，進行呆板、枯燥的實驗教學，很難有效提升學生的綜合素養。

（三）實驗教學模式化嚴重，形式單一

在傳統生物實驗課堂中，教師處于主導地位，以教師教授教材實驗內容為主，學生動手操作實驗的過程較短，實驗課堂教學模式化嚴重。同時，實驗教學過程中教學內容表現形式單一，缺乏現代教育技術的加持，導致學生課堂體驗感較差，成就感較低。

（四）學生規范操作實驗的能力不強

在生物實驗課堂上，教師不僅要鼓勵學生進行創新，還要規范學生的學習紀律。“不以規矩，不能成方圓。”生物實驗用到的試劑有一些是強酸、強堿或有機試劑，操作不規范很可能會引發教學安全事故。為了讓學生形成規范操作實驗的能力，保證實驗順利進行，在學生進入實驗室前，教師要仔細講解實驗室安全守則和實驗規則，并在學生實驗的過程中全程監督，使學生形成良好的規范操作能力。

二、學科核心素養引導下高中生物實驗教學改進策略

（一）改進教學方法，激發學生興趣

根據新課程標準提出的具體要求，教師在進行生物實驗教學時應對教學過程和方法進行創新，從而有效激發學生對生物學習的興趣。首先，教師在介紹實驗時可以采取提問的方式。比如，在上觀察細胞結構的課程時，教師可以先提問學生初中學習過的知識：動物細胞結構包括哪些部分？植物細胞和動物細胞有什么不同？如何調節顯微鏡焦距？以此來吸引學生的注意力。其次，教師要學會放手，讓學生大膽探索。為獲得更好的實驗教學效果，教師應給學生提供更多實驗的機會，讓學生在實驗中主動探索，及時發現問題，并自主解決學習中遇到的疑問。例如，學生通過顯微鏡觀察各種各樣的細胞結構后，會更有興趣探索并自主學習相關生物知識，并將實驗現象與理論知識聯系起來，實現知識互通互補。同時，這些實驗操作可以加深學生對初中學習的生物概念的理解，從而進一步激發學生的探索興趣，使之形成良好的學習習慣。為此，教師應根據實際情況設計合理的實驗方案，并利用各種方式激發學生的興趣，引導他們積極參與到教學活動中。比如，教師在進行“細胞增殖”這節課的教學時，可以通過設計趣味游戲或接力的方式，吸引學生的注意力。教師可以選擇一位同學作為“母體”，讓其以觸碰的方式模擬細胞繁殖過程，這一游戲能讓學生切身了解細胞繁殖的規律，加深學生對所學內容的認識和記憶，啟發他們深入挖掘有關知識，為之后的教學活動的開展奠定基礎。

（二）融合信息技術，提升教學效率

信息技術對于生物實驗教學來說有利也有弊，如何在生物實驗教學中用好這把“雙刃劍”，是一個值得教師探討的課題。信息技術與課堂教學的良好融合，可以為生物實驗課堂注入新動力。在生物實驗中有一些小實驗，這些小實驗雖然簡單，但由于各種原因，在實驗課堂上卻無法進行。對此，教師只能進行展示實驗，而傳統的展示實驗雖能夠取得一定的效果，但也存在花費時間較多、學生無法看清等問題。為了解決這些問題，教師可以通過現代信息技術對相關內容加以展示，還可以運用課外視頻開闊學生視野，拓展學生思維。例如，在進行“觀察植物細胞形態變化”的實驗時，我們需要通過顯微鏡才能對細胞形態的變化進行觀察。然而，由于這是一個小型實驗，教師授課時不便帶領學生進入實驗室開展實驗，而在課堂上使用顯微鏡現場演示又十分不方便，而且洋蔥外表皮細胞經硝酸鉀溶液浸泡并長時間放置后會自動復原，不利于學生觀察與思考。因此，在實際的教學中，教師可以借用現代信息技術的力量，將顯微鏡結果用多媒體設備展示出來，讓學生清晰地看到質壁分離的過程，從而有效提升實驗教學的效果。此外，在現代信息技術的幫助下，教師還能將學生的實驗過程進行共享，從而構建互動課堂。

（三）創新教學設計，提升課堂質量

首先，教師要讓學生自主開展探究性實驗［1］。教師要避免形式主義，給予學生足夠的進行實驗操作的時間，尤其是在學生出現實驗結果不符合預期的情況下，更要放手讓學生自主發現問題、解決問題。其次，教師要注意實驗的安全性。教師要提前預測實驗可能出現的危險并向學生講授防范措施，給學生的自主操作提供安全保障。最后，教師要引導學生把學習與生活實際結合起來。在實驗教學過程中，教師要讓學生學會利用所學知識去解決生活中的實際問題。例如，在講解完“細胞吸水與失水”這一內容后，教師可以鼓勵學生在家中進行相應的實驗，觀察實驗現象，并對實驗結果進行思考。教師可以讓學生在家觀察剛剛切好的軟軟的土豆絲在清水中浸泡后發生的變化——變長、變硬；在做腌蘿?時，加入鹽并靜置后，碗中會出現水。通過以上的小實驗，再結合課堂上學習的理論知識，學生能明白土豆絲變長、變硬是細胞吸水的結果，而腌蘿卜的碗中出現水是蘿卜細胞失水的結果，充分理解植物細胞吸水和失水的原理。另外，教師還要完善生物實驗的評價以及反思環節，讓學生及時記錄實驗的數據，并對生物實驗數據以及現象進行分析，以鍛煉學生的分析能力和表達能力。

（四）讓學生分組探究，培養其合作能力

小組合作探究是新課標下高中生物實驗教學的重要手段。這種方法既能激發學生的實驗興趣，又能讓學生突破個體知識局限，極大地提升學生的創造力，使教學效果明顯提高［2］。例如，在探索光合作用原理的部分實驗中，教師可讓學生自由組合，分成六到八個實驗小組，并指導學生做英國科學家希爾的實驗，觀察希爾反應；實驗結束后，讓學生分組討論，回答如下問題：希爾的實驗說明水的光解產生氧氣，這是否能說明植物光合作用所產生的氧氣的氧元素全部來自水？希爾的實驗是否能說明水的光解與糖的合成不是同一個化學反應？之后，教師再讓學生做美國科學家魯賓和卡門的同位素示蹤實驗，研究光合作用中氧氣的來源，并提問：“分析魯賓和卡門的這一實驗，你能得出什么結論？”最后，教師讓學生做美國科學家阿爾農的實驗，觀察光合作用中葉綠體與水的光解的關系，并讓學生用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應的關系。在這個過程中，教師僅需要進行必要的提示、指導，其他內容都可讓學生自己去發現、探索。實驗結束后，教師要鼓勵學生進行實驗后的反思評價活動，以加深學生對光合作用原理的認識。

另外，教師還可為各實驗小組分配不同的實驗任務，讓不同小組進行對比實驗，檢驗某種因素對相應結果的影響，這樣不僅能提高實驗效率，而且能讓學生對比不同的實驗結果，積極討論，從而激發學生思考問題的積極性，加深學生對相應知識的理解。例如，在教學人教版生物必修一中“水進出哺乳動物紅細胞的原理”實驗時，教師可讓學生先將一滴紅墨水滴入一杯清水中，觀察溶質分子在水中擴散的結果，然后做水分子通過半透膜向漏斗內擴散的實驗，并觀察結果；讓學生將哺乳動物的紅細胞放入不同濃度的氯化鈉溶液中，一段時間后觀察現象。之后，教師可引導學生思考：紅細胞的細胞膜是否相當于一層半透膜？臨床上輸液為什么要用生理鹽水？在學生思考討論后，教師可以讓每個實驗小組選出一位代表發言，其余同學補充不足，看哪個小組觀察探究得更仔細透徹，回答得更準確完整。在學生討論分享的過程中，教師要記錄相關內容，待學生討論出初步結論后進行統一總結評價。同時，教師要及時引導學生反思操作過程中的錯誤，探討正確的操作方法，并用實驗來檢驗。又如，在教學“探究酵母菌細胞呼吸方式”的實驗時，教師可將學生分為三組，其中兩組分別探究酵母菌在無氧和有氧條件下呼吸方式的區別，剩下一組為對照組，進行對照實驗。在實驗開始前，教師可給學生布置如下思考問題：（1）三組實驗設計的目的分別是什么？（2）酵母菌在無氧呼吸和有氧呼吸時的產物分別是什么？如果實驗成功，會出現什么現象？（3）聯系實際生活，結合酵母菌在有氧和無氧條件下的不同產物，思考酵母菌在生活中的具體應用。在該實驗中，我們需要在相同環境條件下培養酵母菌8—9個小時，才能更好地觀察實驗現象，在學生等待的過程中，教師可布置小組思考問題，讓學生合作翻閱相關學習資料，提升學生自主學習的能力，充分發揮學生的能動性、創造性，培養學生的協作能力。在下次課堂上，教師再給予學生積極的反饋，加深學生對知識的理解，讓學生在分組學習中獲得成就感，并提高學生的綜合能力。

結語

生物實驗具有培養和提升學生科學探索能力、動手操作能力和團隊合作能力的作用，對生物教學具有重要意義。教師應跟緊時代步伐，重視實驗教學，不斷優化實驗教學方法與內容，在教學實踐中不斷剖析自己，及時評價學生的學習效果，不斷學習優秀案例，從而構建出能有效提升學生核心素養、培養學生學科思維、挖掘學生學習潛力的優秀高中生物實驗課堂。

［參考文獻］

馮瑞仙.基于新課標分析下的高中生物學實驗教學的現狀調查與改進研究：以鄂爾多斯地區為例［D］.呼和浩特：內蒙古師范大學，2019.

鄒穎. 創設教學情境 激活生物課堂：對高中生物教學情境創設的幾點思考［J］. 考試周刊，2021（20）：135-136.