“三新”背景下高中生物學實驗教學案例

隨著教育改革的不斷深入，全面發行的新教材標志著高中教育進入了新階段。生物學科作為科學教育的重要組成部分，其實驗教學在“三新”背景下也迎來了變革。通過優化實驗教學內容、創新教學方式、強化學科實踐等方式，高中生物實驗教學將更好地促進學生的科學素養和創新能力的提升。本文通過探討“三新”背景下高中生物學實驗教學的現狀、問題及優化策略，以期為一線教師提供實踐參考。

一、高中生物學實驗教學的現狀

（一）教學內容與新課標要求的適應性

新課標強調了學科核心素養的培養，要求通過科學探究、實驗實踐等途徑提升學生的實踐能力與創新思維。這一要求使得生物學實驗教學不僅僅局限于知識的驗證與理解，更加注重學生在實驗過程中掌握科學探究的方法和思維方式。

在教學內容的設計中，教師需要將實驗與核心素養的培養緊密結合，幫助學生在實驗過程中形成對生命現象的深度理解。與此同時，新課標還強調跨學科知識的融合，這對傳統的生物實驗教學內容提出了新的要求。生物實驗教學不再只是單一學科知識的傳遞，而是需要通過實驗設計引導學生整合物理、化學、地理等相關學科的知識，提升他們的綜合素質和解決問題的能力。

當前高中生物學實驗教學內容與新課標要求的適應性仍然存在一定的問題。部分教師在實際教學中雖然認識到實驗教學的重要性，但在內容設計上仍未體現新課標的要求，依然以知識的傳授為主，而忽略了對學生綜合能力的培養。

（二）新教材對實驗教學內容的創新與影響

新教材的編寫圍繞著學科核心素養的提升，通過更豐富的實驗類型、更具挑戰性的實驗，力求培養學生的科學思維和實踐能力。通過體現實驗教學的創新性，不僅增強了實驗內容的多樣性，還可以通過大單元教學的設計，將生物學科中的各個知識模塊有效結合起來，使實驗內容更具系統性和完整性。

新教材對實驗教學的影響還體現在對學生綜合實踐能力的要求上。新教材中設計的實驗內容，不僅僅局限于教材內的知識框架，而是引導學生從實際生活出發，通過實驗解決生活中的科學問題。這種設計思路有效地拉近了學生與學科之間的距離，使實驗教學變得更加生動有趣。然而，這種對實驗內容的創新和提升，也對教師的教學能力提出了更高的要求。教師不僅需要掌握教材中的基礎實驗內容，還需要具備設計開放性實驗、引導學生進行自主探究的能力，確保實驗教學的有效性。

（三）新課堂理念下的教學模式轉變

新課堂理念強調以學為中心，提倡通過學生主動參與實驗，促進深度學習和高階思維的發展。這一理念的提出，推動了高中生物學實驗教學模式的全面轉變。傳統的實驗教學多以教師為中心，學生被動地接受實驗步驟和結果，缺乏自主探究的空間。然而在新課堂理念下，實驗教學更加關注學生的主體性，并注重讓學生通過動手實踐發現問題、提出假設、設計實驗、分析數據并得出結論，這種主動參與的過程不僅有助于學生掌握科學探究的基本方法，還可以提升其批判性思維和創新能力。

新課堂教學理念的實施促使實驗教學模式更加注重合作學習與跨學科協作。首先，通過小組實驗、項目制學習等形式，學生在團隊合作中可以共同解決問題，不僅可以提升實驗效率，還可以增強他們的合作意識和溝通能力。其次，跨學科的實驗設計為學生提供了將多學科知識融會貫通的機會，使得他們在生物實驗中不僅局限于掌握生物知識，還會在多維度的思考和實踐中提升綜合素養。這一模式的轉變極大地豐富了實驗教學的形式與內容，使生物實驗教學更加符合時代的需求。

二、高中生物學實驗教學存在的問題

（一）實驗教學設備和資源的不足

在“三新”背景下，高中生物學實驗教學對設備和資源的依賴愈發顯著。實驗教學中的現代化設備和資源短缺，成為阻礙實驗教學質量提升的主要問題之一。首先，新課標的實施呼吁對實驗內容進行更多的實踐性和探究性訓練，這對實驗教學設備提出了更高的要求。許多學校現有的實驗設施和設備已經無法滿足實驗的操作需求，也無法提供精準的數據支持，從而進一步限制了學生對實驗現象的準確觀察和分析能力。

其次，實驗材料的匱乏也導致了實驗教學的局限性，很多實驗內容無法順利展開，導致虛擬實驗形式替代真實實驗，這一情況嚴重削弱了學生在實驗過程中應有的動手能力和實踐感知。

最后，資源的匱乏不僅體現在設備和材料方面，信息化資源和技術的缺失同樣影響了實驗教學的現代化進程。在當今信息技術高度發達的背景下，實驗教學理應利用多媒體技術、虛擬仿真等信息化手段提升實驗教學的效能。然而，許多學校缺乏相應的軟硬件支持，使得信息化技術無法有效融入實驗教學過程，這無疑削弱了實驗教學的多樣性和前沿性。

（二）教師實驗教學能力的差異

教師作為實驗教學的核心推動者，其能力直接影響著實驗教學的質量。一方面，部分教師缺乏足夠的實驗操作經驗，導致在實驗過程中學生于實驗現象的掌控和解釋不夠了解。這不僅影響了實驗教學的效果，還進一步降低了學生的學習興趣和探究欲望。此外，部分教師在面對復雜或創新性的實驗時，缺乏對學生進行系統的操作指導經驗，讓學生在開展科學探究方面難上加難，使得實驗教學的創新性和挑戰性大打折扣。

另一方面，因教師個人能力的差異，導致實驗教學的設計和創新能力表現不一。實驗教學需要教師具備較高的綜合能力，不僅包括專業知識的儲備，還包括實驗設計、數據分析以及對學生的引導能力。造成這一現象的原因有：

一是部分教師在實驗教學設計上仍舊采用傳統的教學模式，桎梏于常規的實驗教學框架中。這種情況下，實驗教學無法有效地實現新課標對培養學生核心素養的要求。

二是教師在實驗過程中，往往只是照本宣科地引導學生進行操作，忽視了實驗探究的開放性和創新性。

三是實驗教學創新不足，最終導致實驗教學形式化，導致學生無法真正體會到實驗的樂趣與挑戰，實踐能力的培養受到限制。

（三）學生實驗參與度與實踐能力的培養問題

學生作為實驗教學的主體，其實驗參與度和實踐能力直接關系到實驗教學的效果。然而，當前高中生物學實驗教學中，學生的實驗參與度普遍較低，實踐能力的培養面臨著嚴峻挑戰。首先，實驗教學的核心在于通過實踐過程，培養學生的科學素養和探究能力。但在實際教學過程中，許多學生在實驗中處于被動狀態，缺乏主動參與和獨立思考的動力。導致他們在實驗中只是機械地完成教師布置的任務，無法真正參與到實驗探究的全過程。

其次，學生的實驗技能和基礎能力也存在較大差異，部分學生由于缺乏對實驗基本操作的理解，在實驗過程中出現了明顯的操作失誤，從而無法順利完成實驗。這不僅影響了本節課的實驗成果，同時打擊他們對實驗的興趣和信心。

最后，實驗教學本應通過不斷地動手操作和反思，幫助學生在實踐中成長，但實驗操作技能的缺乏使得學生在實驗中難以形成對科學探究的系統認識，使其無法從實驗現象中獲得深刻的科學理解。

三、優化高中生物學實驗教學的策略

（一）充實實驗資源，優化教學條件

在“三新”背景下，首先，對于高中生物學實驗教學應集中于實驗資源的充實與教學條件的優化。因此，為了提升實驗教學的質量，學校應在資金投入和資源配備上加大力度，更新和完善實驗器材，使實驗室的配置能夠滿足新課標對實驗教學提出的高標準需求。重點在精密儀器和高技術含量的設備配備方面，確保學生能夠進行更加精細化的操作與觀察，從而提升他們對實驗現象的理解和探究能力。

其次，實驗材料的豐富同樣不可忽視。為了讓學生在實驗中獲得更加真實的體驗，學校可以與高校、科研機構合作，通過資源共享的方式，引入更多優質的實驗材料。比如，生物學實驗中涉及的動、植物材料。此外，很多學校資源有限，無法在教學過程中進行全面展示，這直接影響了學生對相關知識的感性認識，而通過與外部單位合作，可以有效彌補資源的不足的這一現象，從而進一步提升實驗教學的質量。

最后，實驗教學的優化還應重視信息技術的引入。如虛擬實驗室和仿真實驗平臺，能夠在資源有限的情況下為學生提供更多實驗操作的機會。這類虛擬實驗不僅能夠模擬真實的實驗場景，還能夠幫助學生通過多次重復的實驗獲得不同的實驗結果，從而提升他們的分析與判斷能力。信息化手段的合理運用，不僅豐富了實驗教學形式，也能有效突破傳統實驗中時間與空間的限制，使實驗教學變得更加靈活與高效。

（二）加強教師培訓，提升教學能力

在實驗教學中，教師不僅是學生的引導者，更是教學活動的組織者和執行者。因此，提升教師的實驗教學能力，對于優化實驗教學至關重要。新課標對實驗教學提出了更高的要求，教師不僅要掌握理論知識，還需具備設計實驗、引導學生探究的能力。為了提升教師的實驗教學水平，教育主管部門和學校應制定系統的教師培訓計劃，提供多層次、多渠道的培訓機會。并通過定期舉辦實驗教學研討會、實驗教學觀摩課等形式，幫助教師交流經驗、學習新的教學方法和理念。在這一過程中，需注重對于新課標背景下的實驗教學理念的普及，幫助教師更好地理解核心素養導向下的教學目標，將其融入實驗教學的設計和實施中。

其次，校本培訓也是提升教師實驗教學能力的重要途徑。學校可以鼓勵教師參與到實驗教學的研究中，并通過校內的實驗教學活動和教研組活動，不斷總結和反思實驗教學中的問題與不足，從而提出改進措施。

（三）創新教學模式，激發學生興趣

激發學生的實驗興趣是提升實驗教學效果的關鍵環節。在傳統實驗教學中，學生往往只按照既定步驟完成實驗，缺乏自主探究和設計的機會。這種模式雖然能夠幫助學生掌握基礎操作技能，但不利于培養他們的科學探究能力和創新思維。因此，在“三新”背景下，通過創新實驗模式，可以幫助學生在實際操作中深化對科學現象的理解，并激發他們的學習興趣和求知欲。

首先，創新實驗教學模式應更多地體現學生的主體性。教師可以設計開放式或探究式實驗，將問題的提出和實驗方案的設計交給學生。例如，在學習“酶的活性”這一單元時，教師可以讓學生設計并完成不同溫度、pH值對酶活性影響的實驗，而不是直接給出實驗步驟。學生根據各自的假設，自主選擇不同的溫度或酸堿度進行實驗操作，這一過程不僅有助于他們理解酶活性的調控機制，還能夠鍛煉他們的實驗設計能力和邏輯推理能力。

其次，教師還可以通過項目制學習（PBL）激發學生的興趣。以“生態系統”章節為例，通過設計一個項目任務，如“校園生態調查”，讓學生通過分組合作，實際調查校園中的動植物分布、環境因素對其生存的影響等問題。學生不僅需要運用生物學知識，還需要結合環境科學、統計學等學科的內容，綜合運用調查結果進行分析并得出結論。

（四）融合跨學科實踐，深化素養培養

跨學科實踐是當前教育改革的重要方向之一，也是培養學生核心素養的有效途徑。生物學作為自然科學的核心學科，其實驗教學具備極大的跨學科潛力。新課標強調，通過跨學科的融合教學，不僅要傳授學生知識，更要培養他們的綜合素質。因此，在實驗教學中，生物教師應積極探索與其他學科的融合，通過設計跨學科實驗任務，幫助學生在實踐中建立起更為系統的知識結構。

在學習“細胞的結構與功能”時，首先，教師可以設計一個融合物理和化學原理的實驗任務，幫助學生理解微觀結構的復雜性。在顯微鏡下觀察植物細胞時，學生需要運用物理學中的光學知識，并調整顯微鏡的光線和焦距，清晰地觀察到細胞結構。

其次，教師可以進一步引導學生通過染色劑的使用，理解染色劑與細胞膜、細胞核等細胞結構的化學反應原理。通過這種跨學科的融合，學生不僅能夠掌握生物學實驗的基本操作，還能對其他學科知識有更加深刻地理解。

四、結語

“三新”背景下的高中生物學實驗教學，不僅僅是教學內容和方式的變革，更是對教師教育理念和學生學習方式的深刻挑戰。在新課標、新教材、新課堂的共同推動下，生物實驗教學將更加注重學生的核心素養培養、實踐能力提升以及跨學科能力的培養。通過研究可以發現，適應“三新”要求的實驗教學策略已初見成效，但仍需進一步在實踐中完善。

注：本文系2023年安徽省教育裝備課題“‘三新’背景下高中生物學實驗教學實踐研究”（立項號：ZB230092）研究成果。