高中生物實驗教學策略的理性設計

摘" "要：新課標提出科學思維、生命觀念、科學探究、社會責任等學科核心素養，而實驗教學是高中生物教學的重要組成部分。教師可借助實驗教學，通過強化實驗指引、創設實驗情境、拓展實驗寬度、開展生活實驗等四個方面的策略，培養學生的生物學科核心素養。

關鍵詞：高中生物；核心素養；實驗教學

中圖分類號：G633.91" "文獻標識碼：A" "文章編號：1009-010X（2024）14-0056-03

《普通高中生物學課程標準（2020年版）》（以下簡稱《課標》）提出科學思維、生命觀念、科學探究、社會責任的學科核心素養，而實驗教學是高中生物教學的重要組成部分。很多實驗教學受到設備、課時及教學策略等因素的影響，整體效果不佳，學生很難達到學科核心素養的要求。教師必須改變傳統的實驗教學觀念，基于學科核心素養，探索實驗教學新策略，提升實驗教學質量。

一、強化實驗指引，培養理性思維

實驗教學離不開教師的引領。學生難以獨自完成實驗，往往需要教師指導完成實驗，進而形成理性思維。在學習生物的過程中，學生只有具有理性思維，尊重事實和證據，才能客觀、準確地看待事物，進而采取正確的方式解決問題，更好地掌握生物知識。因此，教師在開展實驗教學時，要對學生進行完整的指引，讓學生依據一定的思路逐步獲得實驗成果，在實驗中發展學生的理性思維。

如教授“種群的特征”一課時，教師可通過展示各類草地的圖片，讓學生判斷某種雙子葉植物的數量。學生認為，可以直接數出雙子葉植物的數量，教師則可繼續反問“如果是一百平米的草地，直接數不是很不現實嗎？”由此引出需完成調查種群密度的實驗。教師可帶領學生來到校園附近的公園，讓學生自己設計實驗，判斷草坪內的菊花、夾竹桃等雙子葉植物的數量。學生互相討論，嘗試不同的實驗方法。大部分學生都想出了分區隨機取樣的方法，即先測量某一個小區域的大小，確定其中的植物數量，再根據整體面積進行推算。教師觀察學生實驗情況，發現學生出現“分不清雙子葉草本植物的特征，容易將不同的植物弄混，影響實驗數據”的問題。教師可向學生強調在總結雙子葉植物的特征時，一定要排除掉混雜的叢生與蔓生植物。學生聽言，對實驗結果進行反復確認，進而推翻之前的實驗結果，重新開始實驗。每位學生在教師引導下成功完成實驗后，教師再為學生揭示五點取樣法、等距取樣法等計數方法，鞏固學生在實驗中初步形成的思維。

教師可給予學生自主實驗的空間，使其自由討論與探究，自行設計實驗方案，并進行嘗試實驗。在學生自主實驗的過程中，時有進入思維誤區、發生實驗失誤的情況發生，教師則在旁邊充分發揮指引作用，不斷糾正學生的實驗思路，揭示學生的實驗錯誤，最后再指導學生設計最佳的實驗方法，幫助學生理清實驗步驟，逐步培養學生的理性思維。

二、創設實驗情境，培育生命觀念

高中生物教學旨在向學生傳遞生物學知識，但很少有教師能同時顧及培育學生的生命觀念。生命觀念對學生的發展起到隱性作用，能讓學生對生命產生正確的認知與價值觀，使其尊重生命、敬畏生命。為培育學生的生命觀念，教師應創設實驗情境，讓學生在情境中感受到生命的重要性，主動思考生命的內涵。教師還要保證實驗情境的多樣化，引導學生的思維發展，創造和諧輕松的氛圍，使學生具備應有的生命觀念。

如教授“生態系統的穩定性”一課時，教師可利用多媒體播放視頻片段，向學生展示亞馬遜森林的生態環境。亞馬遜森林即便受到人類種種破壞環境的行為干擾，依然一如既往的美麗，這是因為亞馬遜森林生態系統的自我調節功能使其具有較強的穩定性。學生看過視頻，提出問題：“為什么不能減少人類的破壞行為呢？就算生態系統再能自我調節，肯定也有限度。”教師對學生表示贊許，向學生展示了一組保護生態系統的圖片，包括建設防護林、生態屏蔽系統等。待學生深入實驗情境后，教師可組織學生設計并制作生態缸。學生先準備一個玻璃缸，在玻璃缸的內部放入沙土、花土、自來水等天然材料進行布置，再放入蚯蚓、蝸牛等小型動物，以及浮萍、水草、蕨類植物等水生植物，最后封蓋放入通風的適宜環境。學生每周進行生物觀察，并做好實驗記錄。學生在每周的實驗中，發現生物呈現出較強生命力，移植的植物也變得更繁茂，生態缸的情況十分穩定。教師強調，生態缸是生態環境的模擬，一旦生態環境的穩定性被破壞，動物與植物都難以存續，氣候會加速變化，最終還是會破壞人類的健康與生活。教師通過生態缸實驗，向學生傳遞生命觀念，以此取得預期的教學目標。

教師在開始實驗之前，先為學生創設實驗情境，通過多媒體為學生展示圖片與視頻情境，調動學生對實驗課題的興趣，并引發學生對生態環境與人類破壞行為的一系列思考。此時，教師再組織學生進行生態缸實驗。在實驗情境的影響下，學生積極配合實驗，深刻了解生態環境保持穩定的重要性，產生正確的生命觀念，并學會在今后的生活中保護生態環境，杜絕破壞生態環境的行為發生。

三、拓展實驗寬度，掌握探究技能

受生物課時的限制，學生在課內完成的實驗，不足以使其掌握一定探究技能。學生往往照著教材或者接受教師的指導，按部就班完成實驗，這樣不僅缺乏實驗興趣，也沒有對實驗進行深入思考。教師應拓展實驗寬度，在完成基礎實驗的同時，增設更多元化的實驗項目，為學生提供更多的思考空間，并鼓勵學生按照自己的想法進行嘗試型實驗，找出最佳的實驗方案，以此使學生掌握科學探究能力，達到學科核心素養要求的探究技能水平。

學生在學習“植物生長素的發現”一課時，了解了達爾文實驗、詹森和拜爾的實驗等具體情況，學習到植物具有向光性，植物會受到生長素的影響等知識。在接下來“生長素的生理作用”的學習時，教師可組織學生開展“運用生長素促進插條生根”的實驗，讓學生探究最適合植物插條生根的生長素濃度。學生從課外把自己喜歡的植物枝條帶入課堂中開展實驗，即先將插條的底部在溶液中進行浸泡、扦插，或者直接將插條在高濃度溶液中沾一沾，通過不同濃度溶劑的反復嘗試，觀察插條的生根情況，即可獲得實驗結果。整個實驗過程中，教師沒有為學生設置自變量溶液濃度的取值范圍，有些學生發現自己設置的濃度梯度太密集，需要重新進行調整，也有學生突然意識到濃度梯度沒有規律，在實驗結果出現問題后重新進行設置。這樣經過自主實驗，學生的實驗探究技能有所提升。

教師可以先設置一系列基礎實驗，再引入新的實驗課題供學生自主完成。學生可以憑喜好選擇實驗材料，自己設置自變量的范圍進行實驗。這樣在稍微有些難度與挑戰的情況下，教師有效地訓練了學生的實驗探究技能，增強了學生的實驗信心與積極性。

四、開展生活實驗，樹立社會責任

社會責任作為《課標》提出的生物學科核心素養之一，在過去的課程標準中并未提及，這往往使教師在實驗教學時沒有正確滲透社會責任，讓學生認為高中生物的教學內容與現實社會生活存在割裂，生物實驗也不能解決實際問題，進而產生很大的思維誤區。教師應該開展生活實驗，將實驗教學與學生的生活相結合，通過實驗讓學生進行社會決策，即利用科學的方法分析、解決社會生活中的實際問題，樹立較強的社會責任意識。

如教授“種族數量的變化”一課時，教師為學生講解種群增長模型的原理，并繪出種群增長的“J”型曲線與“S”型曲線。學生認真學習后，發現“各類生物的種群，一旦達到了最大的環境容納量K值，種群的數量就會下降，最終在環境容納量K值的附近變為波動的動態平衡，但如果某種生物的棲息地被破壞，那么環境容納量K值就會變小，使得各類生物物種數量銳減，產生更多的珍稀與瀕危物種”等問題。教師可組織學生進行“培養液中酵母菌種群數量變化”的實驗，即通過液體培養基，培育酵母菌種群，觀察其數量的變化。學生提問：“酵母菌是細菌，培育過程會不會不太干凈？”教師回答：“釀酒和做面包都會用到酵母菌，但如果沒有控制該菌群的總量，還是可能對人體造成傷害。”通過實驗，學生了解到生物種群數量的變化規律，而教師可繼續進行內容的升華，向學生強調，人類也是生活在自然界的生物種群之一，人類的環境容納量K值也是有上限的，一旦達到這個上限，就會超過地球環境的承載容量，雖然目前不會達到這一上限，但人類不斷破壞環境的行為累積起來，也會不斷降低人類的環境容納量。因此每個人都要負起責任，從點點滴滴做起，保護人類共同的生存環境。

教師選擇生活中常用的酵母菌組織實驗，讓學生在掌握學習內容的同時，感受到生物與生活之間的密切關聯，并促使學生以小見大。通過簡單的生活實驗和基本的生物學常識，讓學生理解生態環境的運轉規律，從科學的角度分析問題、解決問題，從而使學生進一步聯想到宏觀的人類生態，理解自身需要承擔的社會責任。以此培養學生的社會責任意識，提升其對生物學科的認可度。

實驗教學是培養學生生物核心素養的重要渠道，教師不僅要重視生物的理論知識，更要培養發展學生的學科核心素養，以滿足《課標》的要求。在將學科核心素養滲透進入實驗教學的過程中，教師要不斷觀察實驗教學的效果，根據實際情況調整實驗教學策略，在獲得良好教學效果的同時，全面發展學生的生物學思維認知體系，向社會輸送更多生物學人才。

參考文獻：

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