高中生物实验教学研究的回顾与反思＊

2015-01-31郝琦蕾李妙娜

中国现代教育装备 2015年22期

文　郝琦蕾李妙娜

高中生物实验教学研究的回顾与反思＊

文郝琦蕾李妙娜

一、问题的提出

生物科学是研究生命现象和生命活动规律的科学，是以实验为基础的自然科学。中学生物课程对提高学生的科学素养，尤其是发展学生的科学探究能力，促进学生形成正确的世界观和价值观，具有重要的作用。中学生物实验对于培养学生科学探究能力、创新能力有着重要的意义。新课程从“提高学生的科学素养”出发，倡导探究性学习，为学生提供更多实验探究的机会，将实验教学放到更加突出的地位。伴随着新课程改革的深入进行，人们对中学生物实验教学的诸多方面进行了研究和探讨。

笔者通过查阅中国知网获得有关高中生物实验教学研究的文献，对这些研究成果进行梳理、分析与反思，以期获得对生物实验教学研究更全面、深入的认识，为各级学校中学生物实验教学提供借鉴和帮助，从而促进中学生物实验教学的有效开展，提高生物课教学质量。

二、对以往研究的梳理

1.关于生物实验教学方法的研究

新课程改革强调以学生为主体，培养学生各项能力，促进学生全面发展。生物实验教学方式应多样化，教师要因材施教。在“减数分裂过程中染色体变化的模拟”实验中，教师可用替代材料或手段模拟穿插在理论课中开展，这样不仅使学生亲身感受实验过程，而且更透彻地理解理论知识；而“酵母细胞的固定化技术”“蛋白质的提取和分离”等这类实验室条件根本无法达到的实验，可借助网络资源，利用多媒体展示实验过程和实验现象，让学生学习；此外，有些实验还可利用校外资源开展，如到养殖基地或生态农业示范园参观学习[1]。

实验课上教师要鼓励实验能力较强的学生独立操作并对实验的方法、步骤大胆改进和重新设计；对实验能力一般的学生采用分段教学，边讲述、边实验；对于实验能力较弱的学生，采取边讲、边演、边导的教学方法[2]。教师要因材施教，激发学生兴趣，培养学生能力，使不同程度的学生都能享受到成功的喜悦，都能获得发展。生物实验教学要改进教学方法，采用启发式、任务驱动式教学，通过创设情境引出问题，激发兴趣，引导学生学习。利用多媒体辅助教学，化抽象为具体，使学生更好地理解和记忆实验过程，构建讲授与动手操作一体化教室，融实验教学与理论教学于一体[3]。教师的教学方式要多样化，采用问题教学、对话教学、角色扮演、探究教学等，教师可按照教材，对不同类型的实验课选择不同的方法，也可以按学生要求设计他们喜欢的实验。实验过程可设计为：分组实验→发现问题→分析问题→进行指导→成果展示[4]。对于验证性实验，实验前学生需了解实验步骤和注意事项，教师可做简短说明并重点强调某些关键问题。若出现学生不易理解和掌握的问题时，教师先示范，也可提前训练作为教师助手的学生[5]。在探究实验教学中，当学生遇到问题时，教师要及时引导，通过促进学生思考，使学生思维获得发展。此外，教师要注意培养学生独立完成实验的能力[6]。

教师指导学习设计实验的一般方法，包括提出问题、形成假设、设计实验、演绎推理、验证假说等环节，可提供设计好的方案让学生参考模仿。学生可从方案的科学合理性、简捷性、效果良好性以及实际可操作性展开评价，鼓励新颖巧妙、有创意的方案，通过学生自评、互评、教师讲评、讨论总结等方式，使学生互相交流和共同学习[7]。刘凤桐认为，要重视课本实验的重新设计和改进。教师要灵活改变实验条件，让学生模仿课本实验进行重新设计，引导学生客观、科学地评价课本实验。例如“DNA的粗提取与鉴定”实验，由于所需时间长、药品多、成本高、操作复杂等，在实际操作中难以取得良好效果，教师可引导学生改进：如用洋葱代替鸡血，既简化了步骤又可取得理想效果。这种启发学生重新设计和改进实验的做法，使学生对知识的理解和记忆更加深刻，同时培养了创新能力。在设计实验的过程中，教师要及时给予点拨并引导，总结实验设计的基本思路和评价标准，使学生的思路更为清晰，从而提高实验设计能力[8]。陈森茂认为，应紧跟学科发展前沿，及时更新知识体系，把生物学的前沿技术补充到实验教学内容中，如近年来DNA指纹图谱分析技术在生物分类学、亲子鉴定、法医学中的应用，肿瘤的诊断及治疗等新技术，都极大地激发了学生的实验兴趣[9]。将多媒体教学与实验教学相结合。例如在介绍“孟德尔植物杂交”实验时，可先从科学史开始学习，学生了解经典理论和科学家的丰功伟绩从而产生学习动力。还可将社会热点引入学习，如介绍DNA双螺旋结构时，可结合大家关心的禽流感问题，使学生先从禽流感和人流感的基因差异上进行了解，学生带着求知欲展开学习，提高了学习效率[2]。

2.关于生物实验教学培养学生能力的研究

生物实验教学有助于培养学生的观察能力，有助于培养学生的思维能力和实践能力。高中生物实验应注重提高学生分析和解决问题的能力。教师应引导学生正确对待不明显或失败的实验结果，查明失败原因[10]。

(1)改进实验材料培养学生的创新能力

在保证实验效果的前提下，引导学生就地取材，发现方便易得、价格低廉、可循环利用的材料进行替代实验，培养学生的创新能力。

(2)创设情境培养学生的问题意识

教师要创设民主、和谐、宽松的氛围，鼓励学生敢疑、善疑、会疑和释疑，从而培养学生的创新思维。

(3)巧妙创新实验设计使教学事半功倍

在实验中，操作方法并非一成不变，应创新和完善。例如，“绿叶中色素的提取和分离”实验的创新做法是将绿叶在研钵中充分研磨之后不过滤，直接在研钵中蘸取研磨好的绿叶浆于载玻片较薄的切面，再将这一载玻片切面沿铅笔线在滤纸条上轻压一次便可。这样既避免了过滤和重复画线等操作的烦琐，又保证了细、直、齐且颜色较深的滤液线，色素分离的效果十分理想。

以培养学生创新能力为基础，重视动手实验过程。以培养学生创新能力为基础，重视动手实验过程。周燕莺指出，实验材料不局限于教材的安排，在实际教学中多鼓励学生可将他们感兴趣的材料带到课堂中，并在教师的指导下进行大胆的创新和实验；培养学生对于实验方法和过程的创新。应鼓励学生进行大胆质疑，在教师的指导下对实验进行改进；培养学生分析实验过程和结果的能力，重视过程的差异性、结果的真实性[2]。

在探究实验教学中培养学生的科学探究能力，鼓励学生发现问题和提出问题。教师应设置问题情境，激发学生的好奇心，激发学生探究问题的内驱力。鼓励学生根据自身理解，提出解决问题的假设，而后设计实验来验证这种假设。指导学生做好实验设计，进行实验操作。教师通过宏观指导，教会学生如何根据假设，设计实验方案，教会学生通过团队合作解决实验过程中存在的问题，从而提高学生分析问题、解决问题的能力，以及实际操作能力。指导学生做好数据分析与反思评价工作[11]。

3.关于生物实验教学资源开发的研究

优化实验教学资源，提高实验的开出率和教学效率。范曾丽等介绍了以下5种优化实验教学资源的方式[12]。

(1)材料优化

对于本地难找或价格昂贵的生物实验材料，可选择那些容易找且实验现象明显的材料替代，确保实验课的开出。

(2)方法改进

如用“酒精麻醉”处理泥鳅，便于学生操作；采用“光饥饿法”处理黑藻或苦草，提高了“观察细胞质流动”实验的成功率。

(3)媒体利用

教学中合理利用课件、影像资料指导学生实验，发挥多媒体教学信息容量大，可视性强的优势，提高实验指导效率。

(4)资源共享

药品、仪器和设备缺乏时，可整合学校物理或化学实验室资源为生物实验教学服务。

(5)自制教具

如采集一些生物标本，收集一些材料，制作简易肺活量计，利用摄像头、学生电源和显微镜组合自制视频显微镜来丰富实验室资源以方便教学。

赵娟认为，要加强实验员队伍建设，实验员需生物专业毕业并具备过硬的实验技能，并能承担相应的教学和科研工作。要完善实验教学硬件设施，教育行政部门要为生物实验室建设加大资金投入，并提供政策保障，以满足新课标要求的实验和生物课外实践活动的需要。创造条件开足开好教材实验，生物教师应积极挖掘身边可利用资源，让学生有更多动手操作的机会。同时，拓展生物课外活动，教师在课外引导学生多做一些激发兴趣和拓展思维的实验，在教师指导下，将学生的实验设计付诸实践，培养学生的创造能力[6]。

4.生物实验教学评价的研究

每次实验，教师都要及时检查以了解学生实验情况，检查方式有以下几种[13]。

(1)实验过程中，教师巡回检查。对实验技能好的学生及时给予表扬，也能迅速发现实验技能较差的学生并给予帮助。

(2)每次实验，要求学生做实验报告。

(3)通过实际操作进行检查。成绩考核主要包括：基本理论考核和基本技能考核(实验、识图、绘图、显微镜操作等)。结合阶段考试、期末考试，进行实际操作考试，记入成绩册。

范曾丽等认为，应从以下几方面改进实验教学评价[12]。一是改变终结性评价模式，增加形成性评价。二是全方位评价：实验设计、实验操作、实验报告、实验室工作习惯、合作精神等。三是改变单一评价，增加多角度评价：学生自评、学生互评、教师评价相结合。四是改变只有师评生，增加生评师和师师互评。要建立科学有效的评价机制，建立多元化的学生评价体系。运用多样化的评价手段，采用终结性评价与形成性评价相结合、定量评价与定性评价相结合、纸笔测试与操作评价相结合等方式。评价的重心不应是分数高低，而应是帮助学生提高学习兴趣，促进学生实践能力和创新能力的提高[6]。

三、对以往研究的反思

《普通高中生物课程标准》对生物实验的功能和作用有准确的表述：生物实验和其他实践活动，可以帮助学生更好地理解和掌握相关的知识，促进学生观察、实验操作、科学思维、识图和绘图、语言表达等方面能力的发展，也能促进学生尊重事实、坚持真理的科学态度的形成[14]。其中，在能力目标方面提出：学生要能够正确使用实验器具，掌握采集和处理实验材料、具备生物学实验操作、绘图等技能。

从以往高中生物实验教学文献可看出，随着新课程的实施，很多生物教师能将新课程理念落实到教学中，对生物实验教学的重视程度提高，更加注重组织学生动手实验，培养学生的实践能力。主要表现在以下四方面：首先生物教师不断探索实验方法的改进。针对教材中那些步骤较多、用时较长且操作繁杂和成功率较低的实验，引导学生优化实验方法，争取好的效果。其次，重视实验材料的优化。注重挖掘、利用本地资源来完成实验。对于那些难买的或价格昂贵的生物材料，选择容易找到且现象明显的材料替代，创造条件，带领学生动手制作教具。因地制宜，就地取材、因陋就简地开设好生物实验，不断提高实验的开出率和教学效率。再次，在教育信息化条件下，利用信息技术优化实验教学。对于一些实验条件达不到、危险性较高，现象不明显，不易观察的实验，利用多媒体课件等辅助教学；利用网络平台辅助实验教学，把音、文、图、动画等汇于一体，增强实验课表现力，提高学生学习兴趣。第四，对学生实验能力的评价方面，评价内容多样化，评价主体多元化，评价方法与形式多样化，更加注意多角度、全方位评价学生。考察学生对实验原理的理解、实验用具的使用、实验操作的规范性、实验报告的书写和实验结果能否得出，以及学生的实验态度、实验习惯、实验能力和实验过程中的言谈举止、合作交流、勇于创新等综合素质。

但是，在传统应试教育的影响下，一些学校和教师仍然比较注重学生的书面成绩，对实验教学的重视程度不够，使实验教学流于形式，教学质量上不去。因此，要想改变这一现状，学校领导首先应该转变观念，从思想上重视生物实验，切实把实验教学放在重要的地位，这样才能从资金投入、实验设施和材料配备、师资力量的加强、实验课的安排以及相关方面给予支持。在基本实验条件达到的前提下，教师才能充分发挥积极性，在生物实验教学中不断创新实践。从教师的角度来说，应正确认识实验教学的价值，树立终身学习的理念，不断加强学习，改进实验教学方法，加强设计性实验(探究性实验)的教学，不断提高实验教学水平，从而提高生物课教学质量，提高学生的科学素养。

参考文献

[1] 王紫玉.高中生物实验教学改革的探索与实践[J].实验平台,2012(11):257-258.

[2] 周燕莺.浅析高中生物实验教学中如何培养学生创新能力[J].实验平台,2013(39):244-245.

[3] 栾志磊.高中生物实验教学中的能力培养分析[J].中国教育技术装备,2012(28):140-141.

[4] 李晓慧.浅谈高中生物实验教学的策略[J].现代阅读,2013(1):140.

[5] 张正明.关于高中生物实验教学与策略[J].中国校外教育中旬刊,2012 (4):133.

[6] 赵娟.江苏省普通高中生物实验教学现状调查及成因分析[D].江苏:南京师范大学,2012.

[7] 庄伟娥.高中生物实验教学有效性思考[J].教育教学论坛,2014(38):253-254.

[8] 刘凤桐.高中生物实验教学的探索[J].课程·教材·教法,1987(5):40-41.

[9] 陈森茂.中学生物实验教学反思[J].学周刊教育科学,2012(11):49.

[10] 刘玉海.高中生物实验教学应注重学生能力的培养[J].中国教育技术装备,2012(17):118-119.

[11] 郭华.浅谈高中生物实验探究式教学[J].学周刊理论与实践,2014(7):79.