基于新课标理念下的高中生物实验教学的有效策略研究

原牡丹

高中生物是一门理论与实验相结合的学科。学生在实验教学活动中能够直观地感受到生物学科的魅力以及完成对生物学科知识的实践探究。实验是高中生物课程的重要组成部分，它在激发学生的学习兴趣、培养学生对所学知识的理解方面起着重要作用。新课标在“科学探究”的学科核心素养中强调了实验的重要性，并强调要通过“观察、提问、设计实验、实施方案、交流和讨论”这一流程来强化学生核心素养的培养，明确学生学习必须具备的知识和技能。在开展高中生物教学活动时，重要的是做好教学内容的定位与分析，明确实验目标和实验内容，确保实验教学任务的完成，培养学生准确科学进行实验探究的能力。为了寻找改进生物学科实验教学的途径，找出提高学生核心素养的方法，笔者结合自身的教学研究总结了一些思路，希望能为高中生物教师有效开展教学提供有益的参考。

一、 新课标下高中生物实验教学实效性的意义

时代的发展促进了现代教育的发展，以往的生物实验教学方式已经不能满足素质教育和学生未来发展的双重需要，实验教学的有效性越来越低，新课标针对现有问题提出了新时期新阶段的新要求，强调要在保证高中生物教学有效性的同时，注重学生实践能力与综合素养的培养。

首先，要实现高中生物实验的有效教学，培养学生的认知能力、动手能力和实践能力是毋庸置疑的，在实践中，学生能够发现、分析问题，寻找解决问题的方法。学生具备生物学实验基础知识，认识到理论与实践的良好结合，提高学生运用生物学知识的能力。其次，高中生物实验要取得教育效果，需要运用科学合理的方法，借助新时期的信息技术实现数字化、信息化和传统实验方法的结合，以确保实验过程和结果的严谨性。同时，学生在实验过程中获得实验实践和成功的情感体验，并在实验过程中能够更扎实地掌握生物知识，支持自身生物学科核心素养的科学发展。

二、 新课程背景下生物教学的改革

(一)生物实验教学理念发生了变化

生物实验教学注重书中的知识点和论点，以建立知识和培养技能为首要任务，促进学生形成完整的高中生物知识脉络，这样的教学固然有可取之处，但是对学生的学习兴趣培养却产生了不利影响，最终导致高中生物教学质量的下降。新课标提倡教师教学要做到以下两个方面。

1. 提高生物科学素养

顾名思义，生物科学素养是指生物科学理论知识和生物科学的探究能力在人们生活中遇到社会情况、经济情况、生产过程和决策时的有效应用，包括理解科学、技术与人之间的相互关系，认识科学的本质，形成良好的科学道德和科学态度，有效培养生物学科核心素养。这是新课标要求下的一项重大任务，也是高中生核心素养培养与落实不可或缺的重要一环。

2. 与现实生活相联系

生物学与日常生活息息相关，常见于经济与医疗活动中，因此高中生物教学要重视立足于学生的日常生活，让学生在现实生活中学习生物知识。通过这种方式，学生可以在解决现实问题的同时批判性地研究生物基础知识，并将生物学科的知识应用到日常生活中，为未来的学习和生活做好准备。

(二)生物实验要求发生了变化

生物教师在教育中不仅要重视定性实验，同时也要考虑定量实验。通常教学中会将实验分为两大类，一种是独立完成的探究性试验，目的是让学生能够通过自主实践探究得出结论，培养探究实验的实践能力；另一种是验证性实验，学生了解实验的原理、目的和措施，事先明确实验的实践步骤，然后通过实验了解生物知识。新课标要求生物教师在教学过程中组织形式多样的以学生为中心的教学活动、实验和评价环节，帮助学生正确认识知识掌握水平，使高中生了解生物学科的理论知识，掌握生物学科实验的实践技能。此外，生物教师要引导学生发现和看到生活中的问题，创设情境，让学生参与观察、监测、实验等活动，以更好地探索生物学的奥秘。

(三)生物实验学习方式发生了变化

新课标鼓励高中生尝试多元的个性化的学习方式，强化自身的学习能力与核心素养，培养科学探究的精神。教师应在教学中采取多种行动，引导学生学习，让学生充分参与探究，提高学生收集和处理相关信息、获取新知识的能力；提高学生的批判性思维能力以及分析和解决问题的能力；通过小组交流提高学生学习兴趣、合作学习能力等。教师应在原有的传统教育理念基础上，通过探索实践增加学生的理解和思考的实验教学法，使学生在一个浓厚、开放、多元的学习环境中，培养探究精神，加强学生对知识本质的追求，让学生学会收集和分析信息，提高学生的生物学教育水平。

三、 高中生物实验教学存在的问题

尽管我国教育在不断改革的进程中于诸多维度对高中生物学实验进行了改进，但高中生物教学仍旧存在着一些问题亟待解决。

(一)教师实验教学观念滞后

新课标强调学生在学习中要发挥主观能动性，然而一些教师的生物实验教学理念滞后，不符合新课标的教学要求，信息技术虽可为现今的教学提供便利，但也有一部分教师因此产生了惰怠的心理，通常选择利用多媒体设备播放实验视频来代替实践环节。相对观看视频，真正的实验探究活动更有助于提高学生的学习效果。学生学会调试使用实验设备，准确处理实验材料，对培养学生的探究能力有很大帮助，让学生在使用实验设备完成实验的同时产生学习兴趣。有些教师执着于应试学习的思想，忽视实验教学。他们认为，高中生物教学应该围绕考点与应试技巧展开。因此，这些教师在实验教学中往往把重点放在实验结果以及学生对知识的掌握与巩固上，而忽视了对学生实验动手能力的培养。然而在新高考以及新课标中明显对教学目标与考查目标做出了调整，现阶段高考更注重对学生实践相关能力的考查，同时对综合学科素养的考查也大幅度提升，主要体现在理解能力、关键信息筛选、实验探究以及应用能力等方面。因此，教师在教学中应考虑培养学生各方面的技能。

(二)学校实验设备不足

高中学生学业压力大，课业安排较为紧密，导致学校并不是很重视实验教学，认为实验耗费的时间较长，学校在进行资源分配和经费支出时并不会在实验教学上进行足够的投入。而现有的实验设备购买时间较为久远，设备工作效率低，准确性不足，学生无法得到相对准确的实验结果。虽然新课标强调了高中实验教学的重要性，加大了实验教学的推动力度，但高中生物实际教学中实验教学比重仍然不高，教学质量提高的进展仍然缓慢。

(三)学生对生物实验的认识与实践能力弱

许多学生认为高中阶段主要的任务是备战高考，做好知识储备，忽略了实验实践的重要性。一些学生甚至将实验教学与学科学习割裂开来，认为实验是区别于语文、数学、物理、化学等学科的理论知识以外的又一学科，甚至将实验作为教学附属活动，没有用科学严谨的态度认真对待。希望学生能够以积极、乐学的态度，认真对待高中生物实验教学，进行科学探究活动，提升自身的学科素养，而不是弱化实验教学的作用。另外，在生物实验中，经常要查阅很多相关材料，面对众多繁杂的材料时，学生通常无法找到关键点。以往的生物教学中，很多老师都是直接帮助学生总结要点，导致学生的自主观察能力和分析能力不够，这也是教师们需要注意的。

四、 新课标下高中生物实验教学的有效策略

(一)转换教学思想

高中生物实验教学缺失的主要原因是教师的思想落后。因此，教师必须在原有的教学行为观念基础上，发展符合学生发展需求的新思路和教学理念，在培养学生生物学科核心素养以及学生科学探究能力的基础上创新教学方法。在教学方法上，教师要明确这节课要教什么，遵循“以学生为中心”的教学原则，把课堂交给学生，给学生更多的实验和讨论机会。例如，在教授“组成细胞的分子”这部分内容时，教师要改变旧有的教学方式，营造一个轻松、有趣的学习环境。比如“检测生物组织中的糖类、脂质和蛋白质”，教师可以利用角色互换的方式进行实验教学。具体来说，教师可以先让学生进行分组实验，实验的每一个环节都由学生小组独立完成，学生可以先进行实验结果的预设，并通过实验验证之前的预设是否正确，在此过程中教师要帮助和引导学生熟悉实验室设备的正确使用方法，明确化学试剂可以使物质中的有机化合物形成特定的颜色，这也是对课堂教学内容的复习与巩固。然后教师选出一组学生进行生物实验展示与讲解，并根据实验进行提问“植物脂肪颗粒染成了什么颜色？”等，最后将实验预设与实验结果进行比较得出最终结论。这样的教学方式能带动全体学生参与活动，拉近师生之间的距离，营造轻松自在的学习环境。

(二)合理安排实验课时

在实际的教学中，由于课业繁重、课时紧张，很多老师都会从以往的考纲中重点的实验内容入手，有选择地进行实验教学。在这样的客观条件下，学校将实验活动作为学校课外实践活动的内容，在此基础上，学生通过课堂报告来评价自己的实践效果，以节省课堂实验的时间。高中生物课程作为高中教育的重要组成部分，课时要充足，实验学习和理论知识学习的比例要适当。这就要求学校综合实践活动、其他学科的教研组和生物学科的教研组能够有效地沟通，就各学科的比重和课时安排进行深入、科学、民主的讨论，做好科学的学科安排。此外，生物实验教学的顺利展开需要教师与实验室协调安排，以确定实验课程的数量。课时数一经确定，不得随意更改或随意调换，以确保完成实验教学任务，达到生物实验教学目标。

(三)激发学生学习兴趣

高中生物教师必须结合学生的兴趣爱好，提供高中生物实验课程。引入学生感兴趣的话题，让学生参与课堂活动。为了提高学生的技能，高中生物教师应多与学生交流，了解学生的兴趣爱好。

例如，生物教师在向学生讲解实验室安全规则的教学时，可以针对学生对实验室各种器材的好奇心，引导学生进入实验室，进行实物教学，将实验室规则与真实的器具材料相结合，帮助学生深刻掌握每种器材的作用以及使用规则，并让学生思考实验中这些器材使用时应注意的事项，帮助学生更好地了解实验的操作流程。通过这种教学方法，可以引导学生批判性地思考问题、发现问题。教师要尊重学生的意见和想法，认真听取学生的意见和建议，让学生自由表达对实验室基本安全规则的理解，及时纠正学生的错误，以免学生之间误导或以后再犯类似的错误。

(四)调整实验模式

学生通过生物实验培养科学探究能力，是生物学科核心素养的重要组成部分。在现今的生物实验教学中，教师对实验模式的选择尚需提高。例如，教师经常将演示性实验和验证性实验作为实验教学的重点，演示实验是指教师进行实验，学生观察，而验证实验是学生通过更多的学习来进行对所学知识的验证的实验。很明显这两种实验方法都存在明显的问题，学生往往不能参与到教师主导的演示性实验中去，而验证性的实验则会使学生的探究兴趣大打折扣，这两种实验无法达到培养学生探究能力的目的。因此，在高中生物实验教学中，教师要结合实验条件，改变现有的实验教学模式，进行探究式实验教学，学生将根据问题进行实验结果的预设，然后展开探究性实验活动，通过这个过程，学生可以了解他们探究的知识的本质，这对学生来说是非常有益的。

(五)创新实验教学模式

1. 小组合作实验

很多教师在教授高中生物实验时都较为按部就班，将教材中的实验环节与教学实践相结合，虽然做到了一致性，但是却不能变通，造成教学环节稍显僵化单调。事实上，在社会经济发展的过程中，传统的实验教学方法已经无法适应新时期学生的学习需求，这样的客观条件下的教学活动要求教师及时转变教学方法，调整教学环节和内容，提高教学效果。很多教师在进行实验教学时，对小组合作的方法青睐有加，以此来改进和优化实验教学环节，提高小组合作实验教学的教学效果，让学生对他们所学的知识有更为清晰的认识。例如，在教授“使用高倍显微镜观察几种细胞”时，很多学生因为刚接触显微镜，在使用显微镜时遇到了很多困难。为此，教师在实验教学中应建立合作小组实验的教学模式，首先将学生分成几个小组，适当分配学生的任务：一名学生负责前期材料的准备工作，一名学生负责观察和记录，一名学生负责组装实践。让每个学生充分参与到小组实验中去，从而提高了整个实验操作过程的质量。在进行实验观察时，为了防止学生操作不当导致前期材料准备环节失误，教师可以事先准备一些备用材料，供学生替换，让学生直接观察，降低实验难度，增加学生成功完成实验的可能。

2. 生活化实验

高中生物学科与我们的生活息息相关，因此教师应尽可能带领学生立足于现实生活进行科学实验探索。教师应立足实验教学的目标，做好实验教学准备，培养学生科学的感知世界、认识世界的能力。例如，当讲授高中生物的“生态系统的稳定性”相关内容时，教师可以为学生分配一些对特定区域的特定生态系统调查的任务，并根据他们所学的知识记录和整理数据。教师应引导学生分析数据，通过数据了解生态系统的稳定性的影响因素。生活化的实验教学方式可以让学生积极参与实验，培养他们对生物知识的理解。实验结束后，实验结果要得到教师的及时反馈。学生在实践中会遇到实验数据、实验方法等方面的问题，导致实验结果不准确甚至不正确。因此，在学生完成实验后，教师要对学生的实践进行评价，对存在的问题进行重点讨论和讲解，提高学生对实验的理解。

3. 信息技术实验教学

在教师指导学生做实验的计划中，学生的实验技能作为一项关键技能，是学生深度学习的重要途径，培养学生的实验技能是生物实验教学的目的之一。将信息技术运用到高中生物实验教学中，向学生展示三维实验方法，使学生更好地探索实验方法，并尽可能地发挥信息技术的教学优势，利用信息技术向学生展示实验器材的正确使用方法，指导学生准确、恰当地使用实验设备。在高中生物实验教学中，显微镜是最常用的工具。老师在教学中，如果只是用说明图解进行教学，学生无法清晰地建立整个实验设备认知，不能结合实验设备的设计和使用说明理解相关的实验流程，学生在班级中坐在不同的位置角度上，很多学生无法看清器材的全貌。针对这种情况，高中生物教师应将信息技术融入实验教学中，对实验进行演示，结合互联网上很多开源的VR或3D虚拟仿真实验室，促进学生从更多的维度认识和看待科学。除此之外，教师还可以利用信息技术创建微课等形式，帮助学生进行生物实验的学习。

(六)培养学生归纳和总结的能力

在生物学科实验中，学生往往要阅读很多材料。学生在面对大量资料时，往往找不到资料的要点，有时即使找到要点，也无法总结完成实验过程。在传统的生物课程中，很多老师都是帮助学生总结相关要点以及主要信息，导致学生的独立探究能力培养得不到保障。为了解决这个问题，建议从两方面入手——学生与教师。为了培养学生归纳总结的能力，教师要不断引导，例如在开展“使用高倍镜观察叶绿体”的实验前，可以预设几个探究性问题，其中一道题可作为例子由教师示范教学生如何筛选有用的信息，其余问题要求学生用同样的方法搜索有用的信息。在生物实验中，学生可以根据自己的研究兴趣，着重解决自己感兴趣的问题，然后教师引导学生对自己实验探究的结果进行总结与分享。这样，教师就可以通过对学生的启发式引导教学，培养和发展学生总结归纳的能力。对一些基础设施较为完善的学校，教师可以适当地增加课外生物实验教学活动，进行适当的知识迁移拓展，引导学生思考相关问题，提高学生归纳重点的能力，同时鼓励学生对所学的知识点，进行逻辑整合形成知识脉络，如此往复，帮助学生养成良好的总结归纳能力。

(七)做好实验的评价及优化

为了更好地实时了解学生的实验教学学习情况，高中生物教师在进行教学活动时，要着重针对学生实验的前期准备、学生实验的方法、学生实验的操作流程、学生实验的数据记录整理以及学生实验的结论准确性，进行实时记录和评价，特别是学生如何在课堂上表现，及时提供教学反馈。在课堂上对学生进行评价，要对学生的实验实践中的亮点进行表扬，鼓励学生再接再厉；同时对学生在实验过程中存在的问题进行及时的指正，使学生避免在后续实验中重蹈覆辙。不仅如此，在生物学科实验教学活动结束后，教师要仔细回顾整个教学过程，对教学进行反思，并根据问题进行优化，不能满足于教学目标的达成，而是要不断寻求进步，思考在教学中可以改进的地方，优化教学活动，同时可以与其他教师进行学术交流，或者请教有经验的老师，提高教学水平。此外，对有效的实验教学方法，可以举办优秀成果分享会，教师们取长补短，实现教学共赢。同时，建议教师利用网络进行自主学习，注重将新的教学方法和教学理念融入实验教学，提高实验教学的效果。

五、 结语

总之，实验教学是生物教学的重要内容之一，而实验在高中生物教学中培养学生解决问题的能力作用也是不容忽视的。基于此，提高生物实验教学效果是生物学科教学成功的关键点，是激发学生学习兴趣、提高学习水平的突破口。在生物教学中，教师要利用实验教学提高学生理论知识的掌握能力，帮助学生提高对科学实验的认知。今天的教学孕育着祖国的未来，教师应结合新课标的教学理念开展高中生物实验教学，着力改革生物科学教学理念，发展生物实验教学理论，积极将生物学实验教学的成果应用到生活中，激发学生对生物实验的兴趣，帮助学生更好地理解生物实验是如何进行的，进而通过生物实验更好地认识生物学科的本质。