重视生物实验设计提升生本学科素养

郭信

摘   要：在高中生物学教学中，教师借助实验开展课程设计，并对实验方案进行优化处理，对实验过程进行科学组织，能够对学生形成思维冲击，由此学生形成的学习体验会更为深刻、丰富。待进入实验环节后，学生要对实验原理、实验步骤、实验效果等做出评估，并主动开展实验研究和探索，如此可促进学生科学思维、科学探究等学科核心素养的提升。而教师在此过程中则应根据实验教学的实际需要，及时做出辅助和干预，以此为学生的实验学习提供更多支持，进而有效提升实验教学的品质。

关键词：高中生物;实验设计;学科核心素养

中图分类号：G633.91 文献标识码：A 文章编号：1009-010X（2022）20/23-0098-03

在进行生物学实验设计时，教师需要有教学研究意识，即对教材中的实验内容进行科学筛选，对学生的实验操作学情和基础进行客观调查，以此提升生物学实验设计的适切性，进而让学生在实践操作中建立学科认知基础。高中生已具备一定的实验操作能力，对实验有主动研究的意识，对此教师要做出有针对性的指导，以让学生自然进入实验环节，如此可在深入探索的过程中使学生形成实验认知。生物学的实验内容众多，因此如何进行科学筛选，如何开展优化组织，是生物教师需要重点研究的课题。

一、筛选实验内容，激发学生的学习兴趣

人教版高中生物学教材中有丰富实验内容，对此教师需要做好整合优化处理，以筛选出适合的实验方案，进而激发学生主动操作的热情。生物学实验大多对实验操作条件有比较高的要求，特别是实验器材、药剂的应用，因此需要在实验室内进行。如果教师能够为学生匹配一些生活化实验，即让学生在生活条件下也能够进行实验，那必然能激发学生的主动性，提升實验的助学效果。

教师对实验内容进行梳理，以此给学生提供进行自主选择的机会，这样能够创造更多学习动机，帮助学生主动进入实验学习环节，使其训练价值更为丰富。例如在讲授人教版新教材高中生物学选择性必修一“内环境的稳态”时，教师可组织学生深入阅读教材内容，以对实验方案的设计提出更多建议，并依据这部分内容设计出更多的实验，如观察实验，利用显微镜观察血液中的红细胞等;生理盐水的配制实验;人体内环境稳态的调查活动等。为确保实验操作顺利进行，教师还应先做好实验方案的选择，然后再成立实验团队，对实验进行设计，对实验材料进行搜集、准备。待学生开始对比分析，确定实验方向后，其会主动建立实验合作团队进行实验设计和组织，而教师在此过程中则适时做出指导，为学生提供实验器材。经过一番努力，学生大多顺利完成了实验操作，并在具体的探究过程中建立了学科认知。

教师可推出一些实验内容，供学生自主选择，如此能够提升实验的成功率。学生对实验有选择意识，对此教师可做出匹配设计，以为更多的学生创造进行实验操作的机会，这体现出因材施教的教学原则，其组织效果相较其他教学原则而言更为突出。学生是学习的主体，对此教师要引导学生进行主动探索，以成功激发学生的实验思维，如此可使学科学习进入关键环节。

二、创设实验情境，调动学生的探索思维

由于学生对生物学实验有特别的探索兴趣，所以教师在进行实验情境设计时，不妨多推出一些媒体展示、问题设计、演示操作等设计方案，以对学生形成感官冲击，如此可为进一步推进教学程序创造良好条件。即教师可先利用媒体展示实验设计程序，然后由学生完成实验材料的布设等准备任务，如此能够顺利启动学生的实验思维，进而可使其在主动参与的过程中建立探索认知基础。

教师组织学生深入阅读教材内容，并对一些概念进行互动研究，如此能够为后续的实验学习奠定基础。例如在讲授人教版新教材高中生物学选择性必修一“体液调节与神经调节的关系”时，教师可从人体处于紧张状态、体温控制和口渴等角度进行教学设计——当你感觉体温太高时，需要做什么样的调节呢？当你口渴时，你会如何操作呢？并说明设计原理……学生对这些生活体验比较熟悉，自然能够开展关联性分析。“情绪紧张需要做神经方面的调节，同时因为情绪波动，心跳、呼吸都会加快，血压也会上升，所以还需要激素调节，以让心情逐渐恢复平静。”“控制体温的方法众多，温度过高，可以借助外力进行降温处理。”“口渴是体液失调导致的，这时及时补充水分，能够起到调节作用。”然后教师对学生的参与情况进行归纳总结，以顺利引导学生进入深度学习环节。

教师利用生活话题开展课程设计，可为学生带来更多心理触动。因为学生有丰富的生活经历，所以对这些问题更为敏感，都能够借助生活常识对其进行有效应对，进而顺利进入到学科学习环节。学生对直观性学习情境有特殊的敏感性，因此教师推出生活话题，其目的是比较明确的——就是要启发学生的学习思维，为其进一步参与学科探究活动创造条件。学生对生物学实验充满好奇，如果教师能够对接学生的生活开展实验设计，必然能够创造出更多的启迪力量，以促使学生自然开展学科探究活动。

三、优化实验组织，提升学生的操作能力

学生进入实验操作环节后，教师要及时跟进指导和组织，以确保实验顺利进行。学生对实验有主动探索的意愿，但实验需要更多知识的支持，也需要做好细节处理，所以教师需要做好具体指导，即针对学生的操作问题进行对应提示，甚至现场示范，以此为学生提供更多学习启示，补足学生在操作方面存在的一些认知短板。同时教师还可组织学生进行集体实验操作，即借助集体力量进行助学设计。

待教师设计完实验方案后，需要对学生的学习操作情况进行观察评估，以确保实验操作顺利进行，提升实验效率。例如在讲授人教版新教材高中生物学选择性必修二“种群数量的变化”时，教师给出的实验任务是记录培养液中细菌种群数量的变化情况。这就需要教师在进行实验方案的设计时，先做出具体规划：分好小组，提出问题，然后做出假设，设计实验方案，分析实验结果，得出实验结论。待学生进入实验操作环节后，教师要跟进指导，并重点关注实验问题、实验假设、实验步骤等环节，由此指导学生顺利进入到实验核心。经过师生的共同努力，各小组的实验操作进行得都比较顺利，实验也取得了丰硕的成果。在展示环节，教师可要求学生集体汇报实验操作情况，学生对此都能够积极回馈，并对实验效果进行重点归纳总结。

教师从实验设计、实验操作、实验总结等角度开展教学设计和组织，能够让学生主动进行实验探索，进而逐渐形成实验训练认知。优化实验组织，需要教师更多的关注，以对学生的实验设计进行评估，对学生的实验操作进行指导，对学生的实验结果进行归纳总结，只有这样才能让学生在实验中建立学科认知基础。生物学实验对操作条件要求较高，对此教师应正视实验操作难度，并及时做出指导，由此可让更多的学生提升实验操作能力。

四、延伸实验训练，培养学生的生物学科核心素养

教师在实验材料准备、实验信息搜集、实验效果评价等方面做出干预和设计，并对学生提出一些具体的操作要求，如此能够使学生自然进入到实验环节，并在创造性的探索中建立学科认知基础。信息技术的广泛应用，可为实验设计提供更多选择。教师组织学生进行媒体模拟实验，同样能够达成实验训练目标。

学生对生活化实验比较有感觉，对此教师可对实验训练设计进行创新探索，以提升教学的适切性。例如在讲授人教版新教材高中生物学选择性必修二“生态系统的能量流动”这部分内容时，教师为学生准备的实验方案是：深入到生活之中，选择生态系统的能量流动案例，规划食物链的能量流动示意图，并进行具体分析，然后归纳、总结分析能量流动的方法，参与集体交流活动。学生对生态系统的概念比较熟悉，对部分食物链也有一定的了解，因此都能够积极开展研究。如“太阳能、水稻、藻类、草食昆虫、鱼类、微生物”组成的生态系统，“草、兔子、蛇、狐狸”构成的食物链，这两者都涉及到生态系统的能量流动问题。再如“生产者、初级消费者、次级消费者、三级消费者、分解者”构成的生态系统也蕴含能量流动的内容。教师组织学生对这些食物链的能量流动情况进行研究，如此学生的学习就带有了实验属性。学生就这些问题主动开展思考和讨论，开展课外探究性学习，并借助一些信息渠道开展相关素材搜集，如此可为接下来的研究性学习提供更多便利条件。

教师针对学生的生活、学习体验进行训练安排，如此可为学生提供更多进行实践探索的机会。生活中的生态学现象十分丰富，对此教师可组织学生进行梳理性研究，如此能够给学生带来更多学习启示。同时教师还可引导学生结合实际案例进行深度思考，如此可确保研究性学习顺利开展。生物学的实验内容丰富多样，教师对其进行创新设计，可使学生从探索性学习中获得的学习体验更为丰满。学生的生活经历是可以利用的教学资源，因此教师要做好学情调查，以提升教学设计的适切性。

实验在高中生物学教学中占据重要位置，教师利用实验开展教学，可为学生创造更多进行探索性学习的机会，同时还能够使学生形成丰富的学习动力，激发学生探索的主动性，进而可促进学生学科核心素养的健康成长。教师围绕实验内容选择、实验情境设计、实验过程组织、实验训练拓展四个角度开展教学设计，其助学效果更为显著，同时学生在实验操作中获得的探索认知也更为深刻。

参考文献：

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