高中生物人教版新旧教材实验教学的比较与研究

徐成栋

【摘要】随着新课改的不断深入，实验教学在新课程实施中的重要性愈发凸显，对比新旧教材实验教学，开展的实验教学分析与拓展研究是落实新课程标准的重要举措。文章从新旧教材实验内容比较开始，先调查了师生认知变化，再结合新教材特点和学生实际提出具体拓展思路，并展开行动研究，这无疑是促成生物学学科素养目标达成的有效途径。

【关键词】高中生物；新旧教材；实验比较；认知；变化

【中图分类号】G633.91【文献标志码】A【文章编号】1004—0463（2023）16—0089—06

自教育部2017年颁布新课程标准以来，各省市分批次进入新课程，实施新高考。2021年9月，甘肃省正式启动了普通高中新一轮课程改革。新课程标准中明确提出“一核四层四翼”在教学中的落地，生物学是以实验为基础的自然科学，实验不仅是锻炼学生实践能力和激发学生探究能力的重要途径，更是培养学生生物核心素养的重要基础课程。

“教材即教科书，是最重要的课程资源”[1]，在生物实验教学中，将生物学基础知识进行迁移应用于生活实际，体现关键能力的基础实验大部分源于教材，所以，将高中生物人教版新旧教材实验教学进行比较和拓展在新课程实施中有很重要的研究意义。

一、新旧教材中实验的变化

新教材的实施以培养高中学生核心素养为宗旨，遵循学生的身心发展规律，着力于发展核心素养。对比新旧教材中的“实验”编排，新教材中“探究·实践”栏目是由旧教材中的“实验”“探究”“模拟探究”“模型建构”等项目整合而成，且对部分实验的内容、实验材料的选择及实验情境的构建等方面进行了删减、增补和修改，提高了实验活动的有效性和教育价值[2]。

在新教材必修1中，实验内容依据旧教材的教学效果和实验效果，有增有减，删除了“在细胞中观察DNA和RNA的分布”和“体验细胞膜的制备方法”这两个实验操作复杂、效果不理想的实验；同时，增加了关于探究酶的专一性的验证性实验“淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”；将“用高倍显微镜观察线粒体和叶绿体”替换为“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”，实验中不再需要用高倍镜观察线粒体，反而强调对细胞质流动的动态观察；将实验“细胞大小与物质运输的关系”改成利用模型阐述原理，便于学生理解掌握[3]。在必修2模块中，为了让学生更好地理解减数分裂的过程及染色体的行为和数目变化，在旧教材“建立减数分裂中染色体变化的模型”活动的基础上，增加了“模拟减数分裂中四分体时期非姐妹染色单体间的互换”活动。另外，新教材增加了“探究抗生素对细菌的选择作用”这一关于细胞抗药性的实验，使学生在实践探究的过程中对自然选择的理解。

新教材更加注重营造实验探究的情境，增加了“科学方法”一项，如新增的“归纳法”“加、减法原理”等。在实验中如何假设和预期，对相关论点怎样进行质疑，对实验数据如何采集、分析、推理、解释等方面进行训练，培养学生科学数据的获取、甄别、处理与解释能力，学会运用假设、展开推理，训练学生的思维技能[4]。这些主要涉及科学实验中的实验方法归纳，或者学生一般无法实践的一些经典实验的研究方法，这一改变也体现了新教材强调实验教学的重要性，另外，也凸显了新教材在培养学生科学思维方面有着系统的研究方法，让学生在科学实验中有规律和方法去遵循，并作出进一步尝试。

二、新旧教材实验教学中师生认知的比较

（一）学生对新旧教材实验教学的认知比较

2016年我校教研组曾对我校220学生在学习旧教材实验的认知状态进行过系统调查并保留数据结果，此次，依旧利用了部分相同的问题并采用问卷调查的形式，对我校实施新教材实验的2021级476学生进行调查，分别就生物实验课兴趣、教材实验类型、上实验课动力、实验原理掌握、实验反思五个方面进行比较和分析。

1.对新旧教材中学生的实验兴趣展开调查，发现学生对新教材生物学实验“非常感兴趣”的学生占比由36.8%增加至61.6%，“不感兴趣”的学生占比由3.6%减少至1.1%（如表1、2）。

再对人数加权后進行秩和检验，显著性sig<0.05（如表3、4），即学生对生物实验的兴趣在新旧教材的使用中差异显著，说明教材中关于实验的内容可能对学生学习兴趣有一定影响，值得进一步探究讨论。众所周知，兴趣是最好的老师。结合新教材实验教学经验，学生对生物学实验态度的变化与教材内容的变化有关，同时，也得益于中小学课程改革的系统实施。自兰州市将初中生物实验成绩纳入中考总分，系统的、连续的生物学学科素养的培养不仅让学生对教材实验的重视程度有了大幅度提高，并且在实验中逐渐养成了进行生物学实验探究的兴趣和习惯。

2.对新旧教材学生喜欢的实验类型展开调查和分析，得到如下结果（如表5、6）。

对人数加权后进行秩和检验，显著性sig<0.05（如表7、8），即在“生物实验课中你喜欢哪种类型的实验”题目中，学生对生物实验类型的喜好在新旧教材的使用中差异显著，这在一定程度上反映出新教材实施过程中，学生生物学学科思维的发展和提高。

3.在新旧教材实验教学中，对学生的实验课学习动力进行调查，结果表明大多数学生选择“对实验内容感兴趣”和“提高科学素养（能力）”（如图1、2）。

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对人数加权后进行秩和检验，显著性sig>0.05（如表9、10），即表明学生对生物实验的学习动力在新旧教材的使用中差异不显著，说明学生在生物实验课的学习中动力类型稳定，符合实验在所有自然学科中有着不可取代的重要作用。

4.调查学生对新旧教材中实验的原理掌握情况，并且对人数加权后进行秩和检验，显著性sig<0.05（如表11、12）。

结果表明，学生对生物实验原理的掌握在新旧教材的使用中差异显著，具体而言在新教材使用下，超过55%的学生可以对实验原理完全掌握，相比于旧教材提升了40%（如图3、4）。一定程度表明教师在新教材实验教学中，通过落实新课程标准能够较大幅度提高学生的实验水平。

5.在新旧教材中，学生在“实验过程步骤”“实验结果”“进一步探究”等各个方面的反思进行对比分析，对人数加权后进行秩和检验，显著性sig<0.05，得出如下结果（如表13、14）。

同时，在“实验结束后，你是否反思总结实验”这一问题中，学生的实验学习习惯在新旧教材的使用中差异显著，在新教材使用下，超过97%的同学会对实验结果分析总结，其中55%的学生会认真分析并总结实验结果，体现了学生对反思过程重视程度的提升。

（二）教师对新教材实验教学的认知

调查37名一线教师对新教材实验教学的认知情况，虽然超过一半的调查对象对新教材的实验内容尚未进行完整的教学，还有少数教师的任教年级甚至还没有接触过2019版的新教材，但教师能够主动通过教学培训、区域内教研活动等方式接触新教材实验教学，因此，调查结果表明教师虽然对新教材实验教学的重要性认识尚不够全面，但具有很强的责任意识和教学研究意识去探索新课程实验教学的新方式。

此外，所有教师均认同实验对学生科学探究能力的培养，超过80%的教师认同实验对科学思维的培养，大多数教师非常认同探究性实验的加入对教学的促进作用，且在教学过程中不会刻意追求正确实验结果的得出，而是更加关注实验过程中学生能力的培养和科学素养的生成。在当下实验课程课时紧张、实验课程开展存在诸多困难的前提下，教师依旧在积极探索新教材实验教学的新模式[5]。

三、新教材实验教学的拓展研究

鉴于上述的新旧教材实验的对比分析，教师作为新课程改革的生力军，必须就新教材实验作为主阵地进行实践和探索。谭永平[6]老师在“浅议高中生物教学中的‘用教材教”中从本质上阐述了“用教材教”的重要内容以及相关的建议，从而凝练实验教学拓展的内容和方法，再利用教师行动研究分享的案例和经验，总结出新教材实验教学的拓展研究可以从以下几个方面展开。

（一）新教材实验进行生活化拓展的应用研究

生物学作为一门自然科学，本就与生活实际联系紧密，所以许多的教材实验往往都源于生活。在之前分析新教材实验过程中发现许多实验都与我们的健康、饮食、疾病等密不可分，仅以必修1教材实验为例，可以得出“检测生物組织中的糖类、脂肪和蛋白质”引发生活中“蛋白质饮品的质量比较”“劣质奶粉的危害性”等诸多生活问题的思考，实验“探究酵母菌细胞呼吸方式”的“主角——酵母菌”更是与面粉发酵、酒精发酵，以及延伸的兰州特色美食“甜醅”“浆水”等均密不可分，“探究环境因素对光合作用强度的影响”与农业生产实践、绿色植物培育等问题息息相关。诸多教育经验表明，不论是基础知识还是关键能力都是要用于生活实际的，在生产实践中转化为生产力的发展。这种知识应用转化的效率高，是创新能力的表现之一，我们学到的知识和间接的经验始终比不上在生活实际应用中的直接经验。因此，可以通过一些生活中的具体实践活动来提升知识的应用能力，学生通过实践活动可以更好地理解理论知识，强化关键能力，从而形成良性的循环模式。

（二）新教材实验教学的专题化拓展研究

新教材教学中，始终强调单元化的教学设计观，强调学科知识大概念。实验教学作为生物教学的重要内容，必然也存在学生实验能力的单元化教学设计观。对教材中的实验进行分析不难发现，实验教学内容往往是依据对应的教材内容而定，并非依据学生的实验能力的培养阶段和心理认知规律而定，所以，依据实验教学环境，将教材实验形成主题鲜明的实验专题，这样便于培养学生系统化的学科实验能力。这种尝试也符合对教材内容进行科学化处理的思路，实现了围绕既定教学目标的教材实验内容的重组和活化。

（三）全方位拓展教材实验，形成符合学生实际的校本实验课程

新课程改革在学校层面倡导开发具有地域特色的校本课程，生物学校本实验课程建设既然确定以教材实验为主阵地，必然需要不断进行教材实验的拓展和实践来打造符合学生实际的特色课程。在新教材中的实验拓展研究中，从实验材料、实验目的、实验方法等各方面出发，完全结合学生在实验中发现的问题，在教材实验拓展中展开研究，这样既符合学生科学思维的培养，也实现了校本课程的区域化、特色化，而学生实践中的问题更是取之不尽的课程资源。目前，我校生物组已经立足新教材实验，在生物实验教学的拓展研究中进行了一定量的实验案例分析并汇总编写为校本教材。

（四）利用现代化的技术手段丰富实验教学资源

许多教师认为新教材中有些实验的开展对部分学校是存在客观条件制约的，特别是选修教材中科技水平含量高、实验操作要求高的实验在高中统一开展几乎就没有可能，这就要求我们利用现代化的科技手段，通过制作微课、课例等进行教材实验的拓展。

将实验微课和课例应用于实验教学中，对实验條件允许的学校，可在实验课前将提前录制好的微课提供给学生，在实验操作中给予学生指导，学生在任何地点、任何时间均可观看微课，且可重复观看，对于学生熟知的实验原理、实验目的、实验步骤及注意事项起到积极作用，降低在实际操作过程中的错误率。同时，对于一些没有开设实验课程的学校，可在课堂上给学生播放提前录制好的微课，让学生熟知实验原理及实验步骤等，帮助学生理解理论知识。

总之，实验教学作为生物课程的核心组成有着巨大的教研空间，需要不断探索和拓展才能促成学科素养目标的达成。

参考文献

[1]谭永平.浅议高中生物教学中的“用教材教”[J].中学生物教学，2014（03）：04-06.

[2]中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准[M].北京：人民教育出版社，2017.

[3]周福琴，吴芳，潘璐.高中生物实验教学的变化趋势——以人教版近5套普通高中生物教材为例[J].实验教学研究，2021（11）：24-26.

[4]郑建新.基于初中生物重点难点突破的实验创新——以浙教版初中科学生物部分内容为例[J].实验教学与仪器，2021（11）：26-28.

[5]赵占良.试论中学生物学的学科本质[J].中学生物教学，2016（01）：04-06.

[6]谭永平.中学生物学课程在发展学生核心素养中的教育价值[J].生物学教学，2011（05）：20-22.

编辑：张昀