如何在高中生物学中实施实验教学——以课例“生殖和生命的延续”为例

上海外国语大学附属外国语学校东校 纪春飞

生物是以实验为载体的，高中生物教学离不开实验教学。新课改高度重视实验改革。例如，上海二期课改把探究体验生命教育推上了日程，以实验的“教”与“学”为前提，把实验的过程发展为“认识、组合、探索、进展”等，提升学生处理问题的水平。2017 年修订版《普通高中生物学课程标准》也提到，科学探究和思维是学科核心素养的精髓。此外，科学探究与思维跟实验教学有着密不可分的关系。高中生物实施实验教学能够提高学生的生物学科素养。

通常的生物理论教学注重知识记忆与理解，对知识转移与应用关心不够。这会导致学生对一些抽象的知识不能形象理解，使学生学习兴趣受到影响。而实验教学关注的是实践应用，在乎学生的创造力、学习兴趣，实现了教材与实验的深度融合，让知识具有实用性，有利于学生深刻理解与记忆。

可以看出，生物实验教学能够使学生提高学习生物的兴趣，但是在高中实际实验教学中存在一些问题，导致实验教学没有很好地提高学生学习生物的质量。

一、实验教学存在的问题

当前高中生物学教学存在的问题，表现在以下几个方面。（1）通常教学环节没有实验演示。教材中提到的实验都可以对其进行演示，如探究对酶活性的影响因素、小麦胚芽鞘见光弯曲特性、牛蛙脊髓反射情况等。可是由于上课时间紧张、实验准备不足、教师教学经验的制约等，教学时实验演示不到位。（2）实验教学方法不足。当前教师进行实验教学主要通过演示实验与讲解来实施，学生是跟着步骤进行。这样虽然能降低学生出错的频率，但是会让学生缺乏自主性，科学思维与探究的素质没有得到提高。（3）实验课时不够。尽管生物实验课的内容与要求不断提高，但是生物课时数没有改变，一些教师为了维持理论课时，而忽视了实验教学。（4）学校实验室仪器、设备不足，制约了实验操作。（5）实验创新性不足，不能有效激发学生的探究与思维能力，实验设计也没有得到足够的重视。

二、如何在“生殖和生命的延续”中实施实验教学

对于以上问题，若要克服，还要能达到生物教学目标，在教学的时候，理论教学可以通过实验来展开，不仅实现了实验教学，也有利于教学进程正常推进。下面以课例“生殖和生命的延续”来进行探讨，教师在进行实验教学设计时需要做到以下几个方面。

（一）教学目标

理解生殖是生命的表现之一；学生可以自己制作临时装片，可以在显微镜下观察出芽生殖与分裂生殖，在小组内进行合作探究来提高科学思维，感受这个知识点在生物前沿上所做的贡献；查看孢子，孢子繁殖后对其霉菌种类进行判断；突出演示实验，会设计与实施实验，进行小组合作。

（二）提出问题

新陈代谢和生殖是生物的生存特点之一，在显微镜下，可以观察到“圆形个体”，怎样证明它是有生命的？怎样证明酒酿里的酵母菌与某类未知酵母菌的繁殖方式？孢子是霉菌通过无性繁殖产生的细胞，不同霉菌产生不同孢子，怎样通过孢子判别霉菌的类别？

（三）设计思路

培养学生生命理念与科学思维素质；学生需要观察分裂生殖与出芽生殖的无性生殖方式；运用酒酿酵母与裂殖酵母真菌来设计实验让学生观察，然后得出这两种繁殖的不同；种子与孢子的生殖方式不一样，根据实验，查看酒酿表面霉菌孢子状态与颜色，通过状态与颜色来识别霉菌种类。

（四）学生活动

进行小组探讨，然后进行实验设计（说出方案），证明这个“圆形个体”可以繁殖、新陈代谢、形成CO2，来更深入了解生殖和生命活动。小组间合作实验制作酵母菌临时装片，通过显微镜查看来辨别酵母菌的繁殖方式。发放“鉴别霉菌形态表”，学生通过观看资料，小组合作寻找资料，知道不同孢子具有不同的颜色以及在显微镜下的形态。制作临时装片查看酒酿中霉菌在显微镜下的形态，以确定酒酿里的霉菌类别，肉眼查看橘子表面孢子颜色，得出“在食品中鉴别霉菌种类”凭证，然后分组发言实验结果。

（五）演示实验

教师演示“在酒酿中纯化酵母菌可以使用四区画线法，对酵母菌数量改变的检验可以运用分光光度计来进行”，这样能够证明酵母菌可以繁殖，使学生体会实验教学的奥妙。

（六）实验操作要领

酒酿中的酵母菌在进行纯化的时候使用平板四区划分法来实施，然后把酵母菌放到恒温箱中培养酵母菌，温度是30℃，保持2 天。或者把酒酿汁在液体培养基中进行培养，保持在30℃以下，培养12 小时与16 小时，运用分光光度计获取样本吸光情况，可以间接证明酵母菌数量的改变，通常酵母菌的数量越多吸光越多；使用无菌滴管在载玻片上滴一滴酵母菌悬液，然后放上盖玻片，再把装片放在酒精灯上，利用外焰加热3—4 秒，再通过显微镜观看；吸取一滴清水到载玻片上，然后加上孢子与霉菌菌丝，再把盖玻片放上，在高倍显微镜下查看孢子。

（七）讲解补充

讲解补充孢子和种子间的关联、有性生殖与无性生殖的关系。

（八）课后作业

把关于“植物无性生殖”学习单发给学生，学生课后自主探究“营养生殖”。

这个实验课是将一节理论课变成一节实验课，涵盖教师演示实验、学生自主实验与兴趣实验。在课堂上根据设计实验、小组合作探究实验、网上查找资料、分析材料等来提高学生对生殖类型的认识，提升实验素质，塑造科学思维与生命理念。

但是在实验实施的时候，学生学习还存在一些问题：（1）因为沪教版生命科学实验课高一第一学期多、第二学期少，学生在使用显微镜的时候比较陌生，技能差；（2）理论讲解中，有30%到40%的学生不能区分裂殖菌母与芽殖菌母，可见理论学习不能让所有学生在科学实验的时候构建理论与实践的联系，由此可见实验教学意义非凡；（3）进行实验教学，学生会对这节课产生浓厚兴趣，有关知识能很好地记忆。

三、高中生物学实验教学的对策

实验教学对生物教学具有重要意义，以“生殖和生命的延续”这节课为例，先进行实验教学设计与实施，再进行实验教学总结，基于此来改进实验教学。

（一）重置高中生物实验课程

可以对高中实验课框架重置，增添演示实验的数量，增强学生的学习兴趣。根据演示实验列出的特定生物现象，观察、思考、提问、设计实验与实施、对结果进行评价，以帮助学生构建科学思维。进行实验演示时，充分利用信息技术，教师可以投影实验过程，提高实验的质量。

（二）将理论课设计成实验课

把理论课程变成实验课程，不仅实现了实验教学，而且紧跟课程进度。譬如其他课程“细胞膜”“细胞呼吸”“有丝分裂”等，也可以实施实验教学，培养学生的生物学科素质。

（三）改善实验室

学校需要改善实验课，推动学生在课外开展生物课题探究，培养学生探究精神与创造力。而且教师应该积极开展教学与实验改革，让实验教学高效化。

（四）借助虚拟软件学习

当实验教学设备急缺时，可以使用虚拟软件来进行学习。如拓展教材微生物课的学习课时，学生会对特定微生物菌种感兴趣。国际上对细菌菌种的确定采用分子生物学法，但是这个实验过程周期长、操作难度高，让高中实验课实现有一定难度，而讲授又比较难理解。可以使用网上已有学习软件来使问题得以解决。学生可以在平板上下载移动终端软件The Virtual Bacterial ID Lab，在软件上仿真生物菌种实验，就像亲自参与试验一般，再加上教师讲解，学生就能鉴别菌种、DNA 与PCR 测序等。

总之，实验教学这一教学模式在我国一些省市或者地区已实施。那么，在新课改下，对于高中生物学教学，教师需要设计高质量的教学实验来落实实验教学，如此可以让学生在此探究过程中构建生理概念与科学思维。还要在课堂教学之后进行课堂评价，进一步改善教学实验设计，从而得到适合学生现状的实验教学模式，这样才能提高学生的学习效果及综合素养。