体验式学习视角下高中生物学实验教学的优化策略

陈旗建

(江苏省苏州工业园区第二高级中学 苏州 215121)

20世纪初，杜威从经验论哲学出发，系统阐述了体验式学习。杜威认为：“教育即经验的改造或改组”，一方面学习应该通过“做”从经验中学习，另一方面学习者要进行“反思性思维”。高中生物学是一门以实验为基础的自然学科。基于体验式学习视角优化实验教学，不仅能有效克服当下存在的讲实验、背实验的问题，更有助于学生基于生物学实验所获得的体验、感悟、反思与应用来生成并建构生物学核心概念，有助于学生认识与理解生命世界现象及其运动规律，发展生成生命观念；有助于以实验教学为载体，让学生在体验中学会质疑，形成实证意识，发展逻辑与推理能力，培养科学思维能力；有助于在体验式实验探究活动中，让学生能够获得更多的体验与感受，发展科学探究能力；有助于通过实验材料的选择与处理、有毒有害物质的处理等，培养学生担当社会责任[1]。基于体验式学习视角，笔者尝试从多角度引导学生体验实验操作，并引导学生进行反思。

1 体验选用不同实验材料，优化选材策略

选用合适的实验材料，不仅更易获得显著的实验现象，还可以使实验操作步骤简化，降低实验成本。因此，实验教学前，教师应该深入研究教材内容，特别是教材提供的实验材料；并可参考相关文献资料提出的一些新的实验材料及其使用方法。如“DNA粗提取与鉴定”实验，汤井林[2]详细阐述了鸡血采集、鸡血红细胞的分离与分发等。唐晓明等[3]提出利用香蕉作为实验材料，取材方便，成本低，DNA溶出量较多，又无洋葱的刺激性气味，可优化、简化实验步骤。赵婕[4]提出利用猕猴桃果肉简化“DNA粗提取与鉴定”实验。李培青[5]提出用“鱼白”为材料，与利用鸡血相比，可缩短操作时间，提高实验成功率等。郑仲贤[6]通过将学生分组，利用鸡血、蒜黄、鲜豌豆、菜花与洋葱多种材料，并从材料、用具、药品、每个班实验成本核算等方面进行比较，提出优化方案。

在实验教学中，教师常常根据教材中实验内容的建议或者教师自身实验教学经验，选择确定一种最合适的材料，组织学生开展实验探究。正是这种看似以最优化的材料开展的实验，学生在实验后对材料是否是最优化以及材料的优点等，依然主要靠死记更背。为什么会出现这样的结果呢？反思整个实验教学的过程以及学生实验后的检测与交流发现，问题的关键是学生缺乏不同材料的比较体验，也就无从感悟与生成。为此，笔者在实验教学时，选用了鸡血、香蕉、鱼白、洋葱几种实验材料，其中，实验室只准备了部分鸡血、香蕉，其余的要求学生自主准备，并需要说明所准备的材料采集来源、数量、成本，在课前到课代表处登记汇总。在准备实验材料的过程中，不同学生准备的香蕉和洋葱除了数量上的差异，价格上也有一定的差异；学生提供的鸡血中，部分因为没有添加柠檬酸钠而凝固，有的学生发现当地政府为了防范禽流感等传染性疾病，超市与规范的菜市场中都没有活禽宰杀，很难找到鸡血，在家长帮助下，才买到活鸡，进而获取少量鸡血；鱼白较易获得，但是价格差异很大，有些是到菜市场购买活鱼后宰杀获得的，有些是直接找卖鱼的人要的鱼白。所以，学生汇总的过程，也是丰富学生如何结合本地资源开展科学实践的认识过程，同时，汇总过程中从获得的材料的难易度、数量以及价格的差异的比较，也是培养学生社会责任的过程。

为了确保正式实验课能够按时顺利进行，实验课前，采取自主报名方式，组织部分学生利用课余时间开展预实验，让部分学生熟悉并掌握实验操作过程规范。实验时，从丰富学生对不同实验材料的认识角度出发，让学生自由组合成四人小组，参加过预实验的学生必须分散到不同小组中，每组至少选用植物与动物材料各一种，可多选。实践发现，由于这些学生的有效及时指导，显著提高了其他学生实验操作效果，保证了实验时间，培养了学生的团队合作精神，也是培养学生科学探究能力的一个重要途径。实验结束后，组织学生对不同材料实验过程与效果进行交流，并引导学生结合自身对材料的收集难易度、成本等多方面进行综合分析，学生才能真正领悟实验材料的优化。这样通过实验材料的收集、处理与实验操作过程，获得大量的体验基础上，教师组织学生结合自己获得的感悟，进行评价与反思，进而生成不同生物组织中都含有DNA的概念。

2 体验使用不同实验方法，优化操作流程

中学生物学教材中，对一些操作性要求比较复杂的实验，常常给出明确的实验方法步骤或者实验具体操作方法，这对于指导学生规范操作，获得正确的实验结果十分重要。但在实际实验教学中，不少学生对于实验方法步骤主要靠背诵，只是按照教材给出的操作方法做，学生往往会出现不理解为什么要这样操作，对实验方法与步骤的规范化要求也主要通过死记硬背，这就使实验教学偏离了应有的方向。因此，在实验方法步骤的教学中，教师既要指导学生按照规范化方法步骤做，也要注意设计、引导学生进行试错的体验过程。例如，在“绿叶中色素的提取与分离”实验教学中，实验后依然有部分学生对于添加碳酸钙与二氧化硅的作用混淆不清，究其原因是这两种试剂的作用主要来自教材的叙述与教师的讲解，学生缺乏真实的体验与感受，只能死记硬背。但是让每个学生都去试错做相关实验操作，时间上又难以保证，解决的策略是将学生分组，每组中既有按照教材要求的方法步骤进行实验，也有不加碳酸钙或二氧化硅的实验组，让每组学生将三种不同的色素滤液进行直接对比分析，真实感受不添加碳酸钙或二氧化硅导致滤液颜色的差异。有了这样的体验支持，为学生理解色素提取的实验方法与步骤提供了情节记忆与程序记忆[7]，使学生真正领悟实验的原理，以实验体验获得的事实性知识为支撑，理解并生成生物学概念。

3 体验运用不同教学媒体，优化现象和规律的呈现

生物学是研究生命现象和生命活动规律的科学。虽然通过学生直接开展实验活动可以更好认识生命活动规律，但是有许多的生命活动现象与规律往往隐含在细微的难以观察的生命活动中，利用不同媒体的功能优势可以将教材静态的图像转变成动态的生命现象，将微观的生命现象转变成可视化的直观现象，有效达成优良的效果。

3.1 宏观化呈现重要的微观生命现象，突破实验教学的重点与难点 高中生物学实验教学可帮助学生达成对生物学重要概念的理解，但是有一些关键的生命现象与生命活动规律却隐含在微观的生命现象中，借助多媒体将典型的生命现象宏观化，有助于学生抓住重点、突破难点。

例如，为了帮助学生理解“有丝分裂保证了遗传信息在亲代和子代细胞中的一致性”的重要概念，根据课标要求，需要开展“制作和观察根尖细胞有丝分裂简易装片或观察其永久装片”的实验，这个实验能否达成预期效果的关键在于学生能否从视野中辨别出有丝分裂各时期的典型图像，并能正确读图。这一问题正是该实验教学中的重点与难点。为此，利用数字化显微镜观察技术，同步呈现不同学生所观察到的正确典型图像与错误图像，也可利用教师的智能手机的拍摄功能，同步传输、呈现学生观察到的典型图像，为学生创造丰富的观察学习情境。由于这些图像来自学生，更易吸引学生的观察、分析与讨论，从而有效支撑学生生成抽象概念。

3.2 视频反馈实验操作过程，及时矫正实验操作规范实验教学过程中，有很多的实验操作环节需要及时互动，特别是一些学生不规范操作需要及时反馈纠正，一些典型的实验现象需要及时分享与分析，而智能手机既可以拍照、拍视频，又可以利用无线网络与电脑连接，可及时传送到多媒体，实现及时互动与反馈。

例如，在“观察根尖分生组织细胞有丝分裂”实验过程中，学生在解离与染色环节，常常添加了过多的解离液与染液，既造成浪费，更带来实验后废液的污染，那么添加多少为宜呢？采用智能手机现场直播，学生可以直观看到添加试剂量及其处理方法，有效地减少了试剂用量。解离根尖的程度如何把握？按照教材描述是“根尖酥软”，但不少学生无法把握解离程度。这时，借助智能手机现场直播、演示，学生就很容易把握解离程度。在显微观察根尖分生区时，主要问题有： 部分学生不能正确规范操作显微镜，找不到根尖分生区；部分学生因所取根尖过长，难以找到分生区；部分学生不能准确识别出前期、中期、后期等时期的图像，特别是学生对于各时期的特征理解不透，不能把教材中相应的模式图与实物图对应上，等等。为此，教师在学生实验过程中，实时查看、发现典型问题，现场进行视频分析、发现规范操作，也及时现场呈现，把典型问题、规范操作等现场分享，丰富学生的体验，学生再根据自身操作体验与分享获得的体验，形成新的认识与感受，调整、修正操作行为，获得理想的实验结果，从而发展学生的科学探究素养。