高中生物教学中学生实验设计能力的培养

2021-11-26李海兰

魅力中国 2021年17期

李海兰

(河北省张家口市实验中学，河北张家口 075000)

高中生物学科是一门以实验为主的课程，在高中生物教学中开展实验教学对于提高学生的动手操作能力和实验意识具有十分重要的作用。按照新课程改革的新要求和高中生物实验教学目标，要求学生能够在实验教学中掌握基本的生物研究方法，增强学生的实验动手操作能力，树立正确的科学观，从而培养学生的创新精神。

一、高中生物实验设计基本原理

在高中生物实验教学中开展实验活动，需要按照实验设计的基本原理严格进行，规范学生的实验操作行为，规避和减少实验事故的发生。首先，生物实验并不是盲目进行的，需要一个实验目的作为实验导向和总方针，在实验目的的指导下，对实验材料进行合理选择，根据实验原理的要求科学采取实验手段去进行实验，确保实验方案切实可行，符合实验设计的基本原理，具有可操作性。其次，生物实验往往伴随着一定的风险，需要精心设计和严谨安排实验内容，禁止内容出现漏洞和不足。而且由于实验课堂时间有限，受到实验设备的限制，对于实验材料的选择应该合理适度，避免造成材料浪费，尽量简化操作步骤，缩短实验时间。同时，为了验证某一生物观点，需要反复进行实验操作，提高实验结论的准确性。再者，对于生物对象样本往往是按照随机原则进行选取的，通过这种随机取样，降低系统出现误差以及实验结果出现偏差的可能性。值得注意的是，生物实验是由条件限制的，在实验过程中，很多已知条件必须保持高度一致，然后对需要实验测试的部分条件加以改变，尽可能的减少实验干扰因素，提高实验结果的正确率。另外，对于变量，主要分为自变量和因变量，自变量主要在实验操作中发生的，因变量也就是我们常说的反应变量。在实际实验过程中，需要确保自变量和反应变量能够相互对应，规范单一变量的实验操作行为，将干扰因素出现的可能性降到最低。也就是确保无关变量保持稳定不变状态，只需要对实验变量加以改变即可。但是实验中存在着多种不可控因素，很多无关变量甚至难以有效避免，为了尽可能真实的还原实验场景，可以通过平衡控制以及增设对照实验等措施来对无关变量所产生的消极影响进行抵消。

二、优化高中生物实验教学，培养实验设计能力的有效措施

（一）借鉴经典实验案例，明确实验设计理念

在高中生物实验教学中，对于经典实验案例进行借鉴和研究对于寻找和明确实验设计理念具有十分重要的意义。经典实验案例，都是之前很多专家学者呕心沥血经过反复思考和实践设计出来的实验案例，而且这些实验案例也经过人们的反复验证，是最为科学准确的实验案例，非常具有代表性。同时，在对写经典案例进行研究发现，每个经典案例中所蕴藏的生物知识和原理众多，不仅探究过程十分艰苦，充满困难，而且其中的生物科学思想和实验方法也引人深思，值得人们学习和参考。在高中生物教材中，这样的经典案例很多，例如，“光合作用、遗传定律、呼吸作用、酶的发现”等等。在对生物知识和原理进行讲解时，教师应该对学生进行指导，鼓励学生积极研究和挖掘实验中的隐含的各种因素，使学生能够对实验设计思想有充分的了解和认识，锻炼学生的观察能力和动手操作能力，发现问题，解决问题，掌握实验设计原理。

（二）加大实验操作力度，激发学生对实验设计的参与热情

要想培养和提高学生的实验设计能力，只通过实验理论知识学习和观察训练是远远不够的，还需要进一步加大实验操作力度，鼓励学生积极参与到具体的实验操作过程中去。因此，教师需要根据实验需求和教学设备情况尽可能多的创造实验条件，删繁就简的开展生物实验活动。首先，在实验开始之前，学生需要正确对待教材中的基本实验环节，对其涉及到的实验材料和实验原理进行仔细分析，找到科学的实验方法，明确每个实验步骤的具体作用和意义，了解各个环节之间的分工和联系，在教师的引导下对本节实验方案进行完整制定，明确实验课题和目的，详细阐述实验中的每个环节，并对实验结果进行分析和预测，对于实验数据和实验结果栏目在实验进行中进行填写。然后充分灵活运用生物理论知识去指导实践，通过独立或者小组合作的方式，对实验方案进行设计，积极主动的参与动手操作中去。通过实验，学生获得了成功的喜悦，增强了学生实验的自信心，激发了学生对实验教学的兴趣和热情，有助于培养和提高学生的独立思考能力和创造力，树立合作意识和创新意识。例如，教师可以鼓励学生进行杂交水稻实验，选一个较大的花盆种植水稻，并适当的对水稻进行杂交，观察分析杂交水稻的生长情况。或者还可以利用发酵的原理自己动手制作果酒，腌制咸菜等等，帮助学生正确理解生物理论原理。

（三）构建完善的实验评价机制

学生在完成实验操作之后，对于实验结果需要进行及时的分析和研究。同时，教师还需要对学生在实验过程中的整体表现进行综合评价，以便使学生认识到自身的优点和不足，不断完善和提高自己，增强生物实验学校动机。但是目前的评价机制存在着很多弊端和不足，部分教师只关注实验结果，根据实验结果的好坏来评价学生，极大地挫伤了学生的积极性，带来很多消极影响。因此，必须构建完善的实验评价机制，教师尽量采取鼓励性的语言来对学生进行评价，或者还可以采取自评和互评相结合的评价模式，鼓励学生之间互相评价，真实反映学生的实际实验情况。