新课标视野下高中生物实验教学的问题与优化策略

【摘要】基于新课标视野来看，当前高中生物实验教学开展情况不够理想，存在着教师实验教学观念需要更新、实验教学课时不足、实验条件欠缺、科学评价体系缺乏等问题。高中学校和生物教师应基于新课标的要求，积极采取相应策略优化高中生物实验教学，具体策略包括：做好生物师资培训，优化教师教学观念；合理配置实验内容，优化实验执行方案；紧扣高考导向，优化实验教学过程；多个方向用劲，优化实验教学环境；采用信息化手段，优化实验演示体验。

【关键词】高中生物  实验教学  优化策略

【中图分类号】G633.91   【文獻标识码】A 【文章编号】2095-3089（2023）04-0103-03

一、引言

和物理、化学等学科一样，高中生物也是一门基于实验的探究性学科，即高中生物教学中，实验教学是非常重要的一项内容，对于发展学生的生物学核心素养、培养学生生物科学探究能力、锻炼学生动脑动手能力等有积极的意义。《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“新课标”）也对高中生物实验教学有新的规定和要求。本文拟基于新课标的视野来审视高中生物实验教学的现状，分析存在的问题，探究优化的策略。

二、新课标对高中生物实验教学的要求

新课标中“课程的基本理念”第一条就是“提高生物科学素养”，说明新课标从理念上高度重视学生生物科学素养的培养和发展。而生物科学素养中很重要的一部分就是生物科学探究能力。所以新课标在课程理念中还倡导开展探究性学习，强调“探究也是学生认识生命世界、学习生物课程的有效方法之一”，要“力图促进学生学习方式变革，引导学生主动参与探究过程、勤于动手和动脑，逐步培养学生搜集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、批判性思维的能力、分析和解决问题的能力等”。为此，新课标对高中生物实验教学的内容有合理的安排，具体为：必修部分包括4类专题实验，分别为“探究性实验”“验证性实验”“调查类实验”“模型构建实验”；选修部分包括7个课题实验。新课标在能力目标中明确提出了基于实验要达成的目标，即要引导学生发展科学探究能力，初步学会客观地观察和描述、从生活中提出有关问题、设计可行的实验方案并组织实施、用数学方法处理解释数据等[1]。

三、新课标下高中生物实验教学的开展现状

不少学者就新课标下的高中生物实验教学开展现状进行了调查研究，如：匡薇调查分析了成都三圈城地区高中生物实验教学开展的情况[2]；顾勇等人调查分析了湖北有关中学高中生物实验教学开展实施现状[3]；任尚福针对新疆喀什地区的八所高中开展生物实验的情况进行了调查[4]；袁毅君等人针对甘肃天水四所省级示范中学的高中生物实验教学开展情况进行了调查[5]。综合各家调查分析的结果可见，当前新课标下高中生物实验教学大体表现出这样几个特点：一是课标规定的实验内容完成率有待提升；二是教师喜欢组织学生开展相对简单和易操作的实验，而主动回避稍有难度的实验；三是各中学整体上缺少专业实验员；四是各中学实验设备相对落后且缺乏。总体上看，仅一些条件较好的中学完整地开展了高中生物学实验，但就这些已开展的实验来看，还存在着一些需要改进优化的问题。

四、新课标视野下高中生物实验教学存在的问题

综合已有的研究，结合笔者的实践观察可见，新课标视野下高中生物实验教学存在的问题主要如下：

（一）教师实验教学观念需要更新

笔者在调查中发现，当前不少高中生物教师的生物学实验教学观念较为落后，具体体现在两个方面：

一是观念滞后于新课标对生物实验教学的要求。新课标要求教师在实验课中充分发挥学生的主动性，让学生的主体价值得到较好的发挥，让学生发挥主观能动性开展相关实验活动，在实验中探究，在探究中发展动手动脑能力，培养发现、分析和解决问题的能力。但事实上不少教师并没有认同新课标的观念，对高中生物实验，更多地采用单方面介绍的教学模式，即教师主要采用口头叙述的方式向学生介绍实验过程、现象和结果，最多辅以多媒体图片或视频的演示。对学生来说，主要的实验过程不是操作的过程，而是听实验介绍和看他人实验的过程。这样的过程中，学生就是被动的信息接受者，自身的主观能动性不能得到发挥。

二是观念受应试教育理念影响较重。高中生毕竟要面临高考，所以应考的思维在高中生物教师大脑中一直比较明显，这就导致高中生物实验教学更多地基于应付高考的需要来进行。比如某教师认为高考可能会考到某类实验，就让学生基于教师的口头介绍或教材上的文字说明，反复识记实验的过程、现象和结果，这就将本来动态的实验探究过程变成了静态无味的实验知识。殊不知学生未亲自实验，识记到大脑中的若干实验信息终究难以真正理解和记忆。

（二）实验教学课时不足

当前高中生物教学在大部分高中学校中每周只占2～4个课时，具体的进度安排各有不同。有的学校高中三年每学期都安排一个生物学模块进行学习，每周仅2课时。有的学校从高二开始学习生物学，每周4课时，但一个学期内要完成。总体上看，高中学校给高中生物课程的课时量并不多，要想把新课标指定的实验都开展起来，客观上确实很有难度，这也就导致了高中生物实验开展率不足的现状。

（三）实验条件欠缺

当前高中生物实验条件的欠缺可从三个方面来看：第一，教育资源的分配存在不平衡，导致一些地方的高中生物实验设备配置不足；第二，不少高中学校更加重视物理、化学等学科的实验建设，对生物学的实验重视程度则明显不够，导致对生物实验室的管理松懈，许多设备长时间不更新，无法满足实验教学需求；第三，由于多方面因素的影响，当前高中学校普遍生源量猛增，同级班数增加，每个班的班额也扩大，而生物实验室却并未相应扩建，导致当下实验条件更加捉襟见肘，各个班只能轮流开展相关实验；第四，很多实验药品价格都较贵，学校财务状态不宽裕，且经费使用并不自由，导致实验需要的药品难以及时到位，甚至是长期缺货。这四方面的情况综合起来，对高中生物实验开展率产生了直接的影响。

（四）科学评价体系缺乏

生物实验教学的主要目的是培养学生的生物科学素养，发展其生物科学研究能力，所以对学生的实验评价既要关注到学生实验所用到的实验原理，对实验工具的使用方法，对实验注意事项的执行情况，实验的结果等，也要关注到学生所用的实验方法是否合理，实验中是否体现了创新精神、科学思维，是否反映了研究实践能力等。只有这样全方位地、立体地进行评价，才能真正促进学生生物科学实验能力的发展。但当前高中生物实验评价往往只关注实验结果是否正确、实验报告是否填写完整、相应实验题能否得分等，也即实验前教师已有明确的结果，实验无非是让学生按程序执行一遍，然后得到预设的结果，并按要求填写好实验报告，记住相关的知识內容以应付考试。这样的评价应试特色突出，明显缺乏科学性。

五、新课标视野下高中生物实验教学优化策略

针对高中生物实验的上述现状和问题，基于新课标的要求，本着发展学生科学素养的目标，高中生物实验教学应当进行必要的优化，具体可以从以下几个方面着手。

（一）做好生物师资培训，优化教师教学观念

生物教师是生物实验教学的主导者、推动者和执行者，教师对生物实验教学的观念直接影响到生物实验开展的数量和质量。在新课程改革推进过程中，生物教师应当充分意识到生物实验教学对于学生科学思维和科学探究能力发展的重要意义，要意识到让学生亲身体验实验过程的重要价值，要有为学生积极创造动手动脑锻炼成长机会的强烈意识。为此，学校层面或教育行政部门有必要组织开展生物师资培训，对高中生物教师相关意识予以加强，让每一个生物教师都成为实验教学的良好主导者、推动者和执行者。

（二）合理配置实验内容，优化实验执行方案

受多方面因素影响，高中生物课程课时数紧张的现状一时难以改变。基于此，教师可以对实验的执行方案进行必要的优化，做到讲授实验、演示实验、参与实验合理配置。宏观上，对一些时间跨度相对较长的实验，或基于当前学校条件无法实现的实验，就主要采用讲授的方式；对一些在教室内能操作，但实验设备数量不足，或操作上不宜让学生参与的实验，就主要采用演示方式；对一些具备实验条件、能满足多名学生同时进行之需求且实验时长容易控制的实验，就尽量让学生亲身参与。教材中的实验，具体哪些作为讲授实验，哪些作为演示实验，哪些作为参与实验，需要教师吃透教材，充分了解校内实验条件，充分熟悉学生情况，然后合理配置。一般而言，一些主要用以验证概念正确性的实验，如“检测生物组织中的糖类”“脂肪和蛋白质”等，可以定为讲授实验，因为这类实验涉及的概念学生大都容易理解。对于一些探究性的实验，比如“比较过氧化氢在不同条件下的分解”这样的实验，就尽量确定为演示实验或参与实验，这样有利于学生更好地建构相关知识系统。

对于讲授类的实验，尽量不要单纯讲授，应适当配合演示。演示的方式有两种：一种是带相关设备到教室，现场实验演示；另一种是借助他人的实验视频进行演示。讲授配合演示，可以让学生对实验有更好的认知。

（三）紧扣高考导向，优化实验教学过程

在我国，高考仍然是青年学生进入高等教育的重要关口，所以高中各学科的教学也不得不围绕高考来展开。近年来的高考试题反映出，高考中对生物实验的考查仍然以实验为主，要求学生在书面上呈现生物实验的相关原理、具体的实施方法和步骤等，要用文字描述相关的实验现象、实验结果，要能科学地处理实验数据，表达实验的结论等。高中生物教师要充分熟悉高考考题的这种导向，在教学中注意调整策略，在实验教学中有意识地对学生进行相应的训练，使学生的科学实验思维得到良好的发展。

（四）多个方向用劲，优化实验教学环境

要想让高中生物实验有较好的开展率，并且有较好的实施质量，高中学校管理层有必要多方努力以促进学校生物实验教学环境的改善。第一，学校管理层要重视生物实验环境的建设工作，在学校运行经费预算中对高中生物实验环境的建设予以支持；第二，学校管理层应积极向上级教育行政部门申请经费支持，以争取到更充足的实验建设资金；第三，学校管理层可以积极利用校友资源和其他社会资源，争取社会资金支援实验环境建设；第四，组织教师积极清查现有实验设备，对设备进行定期维护，确保对现有资源进行充分利用；第五，积极联系附近高校，开展实验互助共建活动，将学校作为高校学生的实践基地，在为高校提供实践服务的同时，也可借助高校良好的实验条件完成学校的一些生物实验教学。比如带学生参观高校的相关实验室并有计划地参与相关实验就是很好的一种方式，可以更好地培养学生的科学兴趣。

（五）采用信息化手段，优化实验演示体验

当前我国5G技术、AR虚拟演示技术、人工智能等都获得了良好的、快速的发展，一些先进的信息化技术手段可以很好地辅助演示相关的生物实验，特别是增强现实的虚拟演示技术（AR），可以较好地为学生演示一些具有危险性的实验项目，既让学生充分体验到实验的过程、现象、结果，又让学生远离实验潜在的安全隐患，还可以突破空间上的限制，让学生在不同的地点可同时参与到实验的观察中。对这类信息化手段，教师有必要积极学习和采用。

六、结语

新课标对高中生物实验内容有科学的设定和指导性的安排，要求通过实验教学培养和发展学生的生物学科核心素养，培养学生的生物科学探究能力，发展生物科学思维。这就要求高中学校管理层和生物教师都要高度重视生物实验教学。但当前高中生物实验教学的开展情况并不十分理想，开展的实验也存在着一些问题。高中学校管理层和生物教师都需要正视现状，并针对存在的问题积极采取措施优化生物实验教学，力求学生获得生物学科核心素养、生物科学探究能力的发展。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）[S].人民教育出版社，2020.

[2]匡薇，张小勇．成都三圈城高中生物学实验教学现状分析——以邛崃、蒲江、大邑三城区高中为实例进行分析[J]．亚太教育，2016（8）：219－220．

[3]顾勇，付响铃，王卫东．湖北省中学生物实验教学 现状调查与分析[J]．湖北师范大学学报（自然科学版），2017（4）：86－92．

[4]任尚福．喀什地区高中生物实验教学现状与思考[J]．喀什大学学报，2017（3）：108－111．

[5]袁毅君，梁燕，卢文倩，等．天水市省级示范高中 生物学实验教学现状调查研究——学生学习状况调查[J]．天水师范学院学报，2018（5）：112－115.

作者简介：

杨金阳（1987年—），男，汉族，贵州清镇人，本科学历，学士学位，一级教师，研究方向：高中生物教学。