新課改背景下高中生物實驗教學改進方法探究

劉其霞

摘 要：生物作為承載著生命起源、進化和變異的課程，學生在學習中不僅要夯實基礎，還要具備實驗探究能力。因此，新課改背景下，教師應注重實驗教學環節的優化和改進，利用實驗來拓寬學生的學習視野，引導學生認識生物實驗學習對自身發展的重要性，并辯證性思考實驗中的內容，強化對知識的認識和理解。文章簡述高中生物實驗設計的原則，基于新課改背景多維度探究高中生物實驗教學改進的方法，旨在不斷提高教學的質量和效率。

關鍵詞：新課改；高中生物；實驗教學；改進

生物是學生在高中階段必須學習的學科，對于學生的實驗操作能力也有一定的要求，通過實驗學生能將理論知識內化為自身的技能，助力創新能力和實踐能力的發展。對此，教師要加強對生物實驗的重視，結合新課標要求和教學經驗，對實驗教學加以改進，旨在提高教學質量的同時強化學生的動手能力。

一、高中生物實驗的設計原則

（一）科學性原則

實驗在高中生物教學中占據著重要地位，在設計生物實驗時，遵循科學性是最重要的標準，也是設計實驗的初衷，這樣才能讓學生在實驗中掌握知識。對此，教師應結合新課標和教學大綱中的內容來設計實驗，讓實驗原理、實驗方法及實驗材料均回歸教材，以保證整個實驗都緊扣教材內容，符合科學性原則[1]。

（二）對照性原則

對照性是高中生物實驗設計的另一重要原則，通過兩組或多組實驗，指導學生對比分析其中的相似點和不同點，進而提煉和總結實驗中的原理，這是保證實驗教學質量的重要前提。由于生物實驗具有明顯的不確定性，故而在設計實驗時，要充分考慮到無關變量對實驗的影響，同時嚴格控制實驗的誤差，避免不相干因素對實驗結果造成影響。

（三）可重復原則

可重復性原則是保證生物實驗可靠的重要判斷依據，教師在設計生物實驗時，不能盲目相信教材中的理論知識，而是要反復操作實驗，以保證實驗結果的可靠性。此外，為了增強實驗的可靠性，教師應從兩個方面入手：一是減少實驗中各種測試錯誤，以增強測試的代表性、可靠性，二是評估測試的可信度，分析實驗誤差的大小[2]。基于此，通過剔除對實驗結果的干擾項，并降低實驗誤差，才能提高實驗結果的可靠性。

（四）嚴謹性原則

生物實驗本身具有明顯的嚴謹性，若是實驗材料、操作過程中稍不注意，就會影響實驗結果的準確性。對此，教師在設計實驗時更要體現出嚴謹性特點，在明確實驗對象、實驗原理的基礎上，利用直觀、簡單的操作方法，嚴謹按照步驟操作實驗，以便得出準確的實驗結果，助力學生科學推斷生物知識。

二、新課改背景下高中生物實驗教學改進方法

（一）增加實踐課程，創造豐富實踐機會

以往高中生物教學中，教師多是將實驗穿插在理論知識講解中，并未專門設計實踐課程，導致大部分學生仍是通過“死記硬背”來學習生物知識。但實踐課程對學生成長十分重要，尤其是在培養學生實踐能力和創新意識方面，有著不可替代的作用。因此，教師應基于新課改的要求，及時更改自身原有教學思想，通過增加生物實踐課程的方式，為學生創造更多參與實踐的機會[3]。這樣一來，學生自然可以通過親身參與加深對理論知識的印象，大幅度提升對教學內容的掌握。

以浙科版高中生物《細胞質是多項生命活動的場所》教學為例，為了讓學生對“葉綠體和細胞質流動”等知識產生更深刻的認識，教師應在常規教學基礎上增設實踐課程。首先，教師應摒棄傳統“單刀直入”的教學方式，先利用多媒體展示動物細胞和植物細胞的“亞顯微結構模式圖”，讓學生在觀察中了解動植物細胞的基礎組成，并對觀察到的內容展開分析，認識到葉綠體和液泡是植物細胞獨有的細胞器。其次，為了讓學生認識到“胞質環流”對細胞新陳代謝的重要意義，教師應組織學生展開實驗，利用黑藻葉片或新鮮白菜內層葉片中脈處的表皮作為材料進行觀察，即先在低倍鏡下找到葉肉細胞，再轉換高倍鏡觀察葉綠體形態、顏色、分布和運動情況。由此，教師再組織學生討論葉綠體的形態和在細胞中的分布情況，探究葉綠體是如何移動的，使其在問題的驅動下內化知識。最后，教師再對實驗進行拓展，要求學生探究“溫度對胞質環流的影響”，先查閱黑藻或大白菜的生活習性，再利用控制變量法加以實驗，主動完成對新知的探索。基于此，通過增加生物實踐課程，為學生創造更多參與實驗的機會，再親身參與掌握細胞質及多種細胞器的作用。

（二）實驗設計改進，激發學生創新思維

實驗設計是生物實驗教學中較為重要的一個環節，新課改背景下倡導“獨立、自主、合作”的學習方式，以往“講”實驗的方式則不再適用于當下。對此，教師要基于新課改的要求，對實驗設計加以改進，先引導學生提出問題，再以問題為導向展開探究。具體來說，教師應仔細研讀教學大綱，將生物實驗的關鍵內容或結論設計為問題，挑選合適的時機提出后引導學生思考，激發學生主動求知的心理，進而主動去尋找問題的答案[4]。此外，教師在課堂中應為學生營造良好的學習氛圍，讓學生自主展開思考，并給予適當的解答，鼓勵學生自行解決問題。同時，整理學生實驗設計中遇到的問題，采取科學的方式加以解決，從而進一步激發學生創新思維。

以浙科版高中生物必修1《細胞膜控制細胞與周圍環境的聯系》教學為例，為了激發學生主動探究生物知識的興趣，教師應加強對實驗的設計與優化。首先，教師向學生介紹細胞膜的概念和性質，讓其認識到細胞膜是圍繞在細胞外層的結構，并提出問題：“已知細胞膜是細胞最外面的一種結構，誰能猜測一下細胞膜具有什么功能？如何才能驗證這種功能？”學生通過對理論知識的分析，猜測細胞膜在細胞的最外側應該起到的是“媒介”“保護”等作用，進而主動提出問題“細胞膜如何保護其中的物質？”“細胞膜上是孔隙嗎？是如何讓部分物質進入細胞的？”等，充分體現了學生的創新思維。其次，教師鼓勵學生圍繞“細胞膜的特性”設計實驗，并為其準備透析袋、淀粉、葡萄糖溶液、蒸餾水、燒杯等材料，以控制變量的方式操作實驗，具體步驟為：①利用透析袋來模擬“細胞膜”，將燒杯中裝滿蒸餾水，再將裝滿葡萄糖溶液的透析袋完全浸沒在蒸餾水中，靜置12小時后，適量取透析袋外面的蒸餾水，加入本尼迪特試劑，熱水浴2～3分鐘，記錄顏色變化；②利用透析袋模擬“細胞膜”，向其中裝入與葡萄糖溶液等量的淀粉溶液，浸沒在蒸餾水中后，并在透析袋外面的蒸餾水中加入適量的碘化鉀溶液，靜置12小時后觀察實驗現象。基于此，教師結合學生實驗設計方案及結果，指導學生完成對知識的探究，助力學生全面發展。

（三）實驗流程改進，提高學生的驅動力

一般來說，生物實驗課程的過程是“說明原理—介紹材料—分析步驟—驗證結果—交流討論”，對提高學生的驅動力、觀察力和分析力有著重要作用。而在新課改背景下，教師要讓學生對實驗“知其然”，更“知其所以然”，對此，需要對實驗流程加以改進，讓學生在目標明確、科學操作的環境中，徹底掌握生物知識。具體來說，教材中大部分實驗本質是驗證性實驗，教師可以將其改為探究性實驗，并以問題的方式引出實驗探究目標，指導學生操作實驗后，圍繞“知道它是什么，為什么是”進行反饋，深化對實驗的理解和掌握。

以浙科版高中生物必修2《遺傳的基本規律》教學為例，為了讓學生真正理解孟德爾雜交定律，教師可以指導學生對兩對相對性狀的雜交實驗中蘊含的遺傳規律展開探究。首先，考慮到重現“孟德爾雜交實驗”存在很多不可控的因素，教師應將其改進為模擬實驗，即準備4個大小相同的信封，以及標有“黃Y、綠y，圓R，皺r”等不同性狀的卡片，為實驗順利開展奠定良好的基礎。其次，為了讓學生深入探究分離定律，教師提出問題：“一對相對性狀雜交可能出現哪些情況？其中基因型的比例是多少？表現型的比例是多少？”學生圍繞問題展開實驗，更容易確定實驗方向和具體任務。最后，教師指導學生完成模式實驗，取出兩個大信封分別寫好“雄1”“雌1”，每個信封中裝入“黃Y”和“綠y”的卡片各10張，證明相對性狀雜交的F1基因型都是Yy，表現型都是黃色，再模擬F1產生配子的受精過程，即從“雄1”“雌1”中隨機抽出兩個卡片組合在一起，用YY、Yy、yy等記錄組合類型，而后反復多次模擬這一過程，并對實驗結果展開討論，得出與“自由組合定律”相同的結論，完成對知識的探究和內化。

（四）實驗內容改進，培養學生動手能力

實驗內容影響著實驗的結果和成敗，新課改背景下主張鍛煉學生的動手操作能力，因此，教師應加強對實驗內容的改進和優化，突出實驗對學生發展的重要性，讓其認識到學習不僅僅是為了應付考試。教師可以從以下三個方面來改進實驗內容，一是圍繞新課標改進教學觀念，指導學生在分工合作中探索實驗，感受實驗結果所帶來的收獲，助力學生身心健康成長；二是圍繞教學中的重難點，制訂更加合理、具體的實驗方案，讓學生明確實驗目的和內容；三是優化實驗教學方法，結合教學實際情況，積極面向全體學生開展實踐型生物實驗，并以學生為主體展開探究。

以浙科版高中生物選擇性必修1《植物激素調節植物生命活動》教學為例，為了讓學生掌握生長素作用，教師應設計實驗指導學生探究生長素濃度對植物插條的影響。首先，教師根據教材中的相關實驗指導，運用對比分析、數據分析和測試實驗等方式，來指導學生探究生長素濃度對植物插條的影響。同時，結合本課中的重難點完成對實驗內容的構思，即根據生長素的作用，將不同濃度的生長素施加在植物的不同部位上，將產生的結果以圖表形式呈現出來，再指導學生對植物的成長情況展開猜測，進而得出實驗中的變量。其次，在對實驗展開猜測的環節中，采用對比分析法時，教師應先提出問題引導學生思考：“實驗中的變量應如何確定？能否預測生長素濃度的實驗范圍及不同濃度下插條的生根情況？如何選取插條？插條的生長周期是否會對實驗結果造成影響？”等，當學生只有解決以上問題，才能科學設置實驗的插條數目、實驗變量等。最后，教師為學生準備實驗材料，要求學生按照自身猜測設計實驗流程，并與小組成員和教師分享和討論方案內容，完善其中的不足之處，按照優化后的實驗方案，按部就班實施實驗。這一過程中，教師需要鼓勵學生積極分享實驗中遇到的問題，并結合實驗結果和實驗數據展開歸納和分類。

（五）實驗材料改進，助力深層認知形成

材料是高中生物實驗教學開展的重要基礎，豐富的材料能助力提升教學質量和課堂學習效果。因此，教師應重視實驗教學準備工作，并邀請學生也積極參與其中。高中階段生物教材中涉及很多貼合生活的知識，包括動植物材料，這些完全可以由學生自行準備，避免因材料不足而影響實驗的情況出現[5]。同時，收集材料過程中還能對所學知識形成淺層的認識，輔助理解生物知識點。另外，學生參與到材料準備的過程中，能對各項材料的屬性有直接的了解，能消除對實驗材料的陌生感，更容易將理論知識與現實事物聯系起來，提升整體實驗水平。

以浙科版高中生物必修1《生物大分子以碳鏈為骨架》教學為例，為了讓學生掌握用化學試劑檢測生物組織中油脂的方法，并能用高倍顯微鏡來了解不同生物和細胞中，有機化合物含量的差異，教師應基于豐富的材料開展實驗。首先，教師要求學生利用課余時間，搜集花生種子、蠶豆種子、菜豆種子或其他感興趣的植物種子，如有的學生準備了綠豆、黃豆等常見的種子，并將收集到的種子用水浸泡一段時間。而后，教師要求學生將處理好的種子帶到課堂中來，再為其提供蘇丹Ⅲ染液、50%的酒精、水、雙面刀片、毛筆、培養皿、載玻片、蓋玻片、顯微鏡、吸水紙等材料，讓學生制作臨時裝片后利用顯微鏡觀察，通過轉動轉換器的方式，觀察其中的脂肪顆粒。其次，考慮到本實驗涉及對微觀實驗現象的觀察，且當前學生所接觸的顯微鏡大多是單筒顯微鏡，觀察圖像的范圍較窄，一次只能供一人觀察，無法多人同時觀察，若教師鼓勵學生相互觀察成功的裝片并展開討論，則學生只能輪流觀看，耗時較長且不利于師生之間展開交流。對此，教師還要注重對實驗儀器的改進，嘗試利用網絡聊天的視頻頭、多媒體設備中的視頻展示臺等拓寬學生的觀察視野，即將視頻技術與顯微鏡相結合，增加實驗現象的可見度。最后，教師組織學生對實驗結果展開討論，分析不同種子所制作臨時裝片內的脂肪顆粒分布情況，對生物組織中的油脂分布情況有更深入的理解。基于此，學生參與到實驗材料收集和整理中，相比直接利用教師準備好的材料做實驗，前者能更好地提高對知識的掌握。

結束語

總的來說，提高生物實驗教學質量不僅促進學生綜合發展，還能提高生物實驗教學質量。在新課改背景下，教師要認識到傳統教學手段中的不足，注重對教學方法和模式的優化，在生物實驗教學中采取相應的措施加以改進。但高中生物實驗不能盲目進行，要遵循新課改理念和學生認知規律，科學、嚴謹地開展實驗。實際教學中，教師應積極更新教學理念，通過增加實驗課程、改進實驗流程、實驗內容和實驗材料等方式，從根本上提高實驗的開展效果，讓學生在實驗中目標明確、順利操作實驗，從而達到培養創新能力、實踐能力的目的。

參考文獻

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[4]杜雨欣.論高中生物實驗教學中學生創新能力的培養策略[J].高考，2023（31）：21-23.

[5]陸敏.指向高階思維培養的高中生物實驗課堂策略探析[J].考試周刊，2023（45）：117-120.