如何开展高中生物实验教学

黄晓冰

生物实验教学是以生物科学实验为主的方式展开教学，在教师的指导下学生选择某种生命系统为研究对象，并将生命系统置于可控制的或特定的条件下加以观测以研究生命活动规律。

一、高中生物实验教学的类型

根据实验的内容与学生的认知关系，生物实验可以分为：（1）探索性实验，就是探索研究对象的未知属性、特征及与其他因素关系的实验方法。如探究不同温度和pH对过氧化氢酶活性的影响、植物的向性运动;（2）验证性实验，是指对研究对象有一定了解，并形成一定认识或提出某种假说，为验证这种认识或假说是否正确而进行的实验，如观察植物的有丝分裂实验、观察植物细胞的质壁分离和复原。

根据实验手段、质与量的关系，生物实验可以分为：（1）定性观察实验，是指判断研究对象具有哪些性质，并判定某种物质的成分、结构或者鉴别某种因素是否存在。如观察细胞质的流动，检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质。（2）定量分析实验，是指为了对研究对象的性质、组成及影响因素有更深入的认识，而对它们之间的数量关系进行的探究，如探究培养液中酵母种群数量的动态变化。

根据实验手段与实验目的，生物实验可分为：（1）析因实验，指为了寻找、探索影响某事物的发生和变化过程的主要原因而安排的一种实验。如“探索群落演替的原因”、“引起变异的原因”就是析因实验。（2）对照实验，也叫对比实验，它是通过对照或比较研究和揭示研究对象某种属性或某种原因的一种实验方法，如验证钙离子在血液凝固中的作用，不同浓度香烟浸出液对水蚤的影响。（3）模拟实验，在科学实验中遇到因受客观条件限制而无法对某些自然现象进行直接试验时，人们便寻求间接试验的方法，如制作DNA分子双螺旋结构模型，模拟探究细胞表面积与体积的关系等。

此外根据教学组织形式与教学目的，生物实验还可分为演示实验、学生实验和课外实验三种类型。

二、高中生物实验教学的组织与实施

（一）实验规划要充分

生物实验教学的起始应对实验作好规划。材料、仪器及方案是实验规划的主要内容，其中材料、仪器是在课前准备，而方案设计往往在教学中形成。

首先，实验的课前准备要充分。实验的课前准备就是预实验，从教学设计角度可称为“备实验”。课前对实验进行充分的研究与准备，认真做好预实验，才能保证教学中的指导到位、科学处理生成，从而保障实验成效。在预实验时，应着力关注实验器材的选择、实验方法的探索、实验细节的发现，其中每个实验要用什么材料、材料是否要多样、要多少数量、材料准备是否方便、材料是否具有能够揭示科学内涵的典型性，是否具有操作的可行性均得认真分析。例如质壁分离的实验应选择什么植物材料，才能缩短实验时程短且实验现象明显，要不要准备不同的材料，怎样处理材料;叶绿素分离实验时选择哪种植物，选择哪种类型的层析纸、哪些展开剂等。

其次，实验方案设计要充分。以学生实验为例，在设计实验方案时教师首先应该让学生学会判断该实验的类型，特别是判定是属于探究型实验还是验证型实验，从而让学生对实验的过程与目的有方向性的认识与科学性的把握;在设计实验方案时应运用讨论、质疑的教学方法，引导学生遵循实验设计的对照性、重复性、随机性、单一变量原则，运用实验原理或已有知识对方案进行科学性、周密性、严谨性的考量与确定，并引导学生自己谈谈实验的关键、困难与安全事项，该环节教师可结合课前的预实验交代细节、讲解技巧，从而形成一个经得起质疑、可行的科学实验方案，然后才进行实验，这其实就是动手之前应充分动脑，因而这个过程应保证有充分的时间。

（二）实验过程要调控

在实验教学时，教师要精心创设实验情境，并认真调控好学生的学习情绪。首先必须创设能够维持学习兴趣点的实验情境。一般来讲从生活现象、差异性情境或让学生充分活动后才能有效地提出科学问题，才能有效激起学生的学习兴趣，唤起学生的学习热情，并将情緒转为学习的能量，驱动学习的进程，例如，联系生活中叶片的吐水现象，植物的“烧苗”现象，“萎蔫”现象引出问题与质壁分离的实验。其次是要创设一个能集中学生注意力的实验情境，这就要求教师熟悉学生的已有世界，在实验中不断判断学生学习情绪的状态与水平，适时以挑战性、导思性的发问调控学习的注意力。例如“使用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”的实验，课本只要求学生能在高倍显微镜下能观察到叶绿体和细胞质的流动，如果教师进一步提出：“在植物的不同部位细胞内叶绿体分布和细胞质的流动是否一样？什么条件会影响细胞质的流动速度？”这就激起学生进一步探究的欲望、导向深度的学习。最后必须提供有支持的实验情境。由于动手能力、实验条件等多种因素的影响，实验过程往往不是顺畅的，当学生实验迷失方向、难以推进时，教师应该以一个支持者的角色出现，帮助学生分析问题、解决困难、重树信心，通过告示、强调、示范、激励等方法给学生以能力、知识、心理等多方面的支持。

（三）实验结束要反思

实验所获得的现象与数据本身并不是科学，只有对现象与数据进行科学抽象后才能具有科学的知识属性，对现象与数据进行科学抽象的过程就是实验结果分析、作出结论的过程，也就是科学解释的过程。但是得出实验结果与结论，并不是实验教学的终结。一个完整的实验教学还要有“回头看”的环节，这就是实验结束后要有反思，在反思教学中教师通过设计与提出反思性问题评价与完善学生科学思维的发展，科学能力的发展，科学理解与表达能力的发展及科学态度的发展，并增强学生实验探究的自信心。由于一个实验包括规划、证据、解释三个阶段，因而反思主要紧扣这三个阶段进行，其中反思实验规划是否做到“明确实验目的、明确变量间关系”，是否采用科学的、可重复的实验方法，是否列出重要的步骤和材料器具;反思实验实施是否按实验计划执行规定的步骤，是否及时如实记录实验现象和数据，是否重复收集实验数据、是否科学处理实验数据;反思结论阶段是否根据实验现象和数据得出结论，是否科学表达结论，是否应用有关的科学知识解释结论，是否将假设与解释进行比较，是否完成规范的实验报告。