高中生物實驗教學的理想課堂探討

杜翠華

1 高中生物實驗教學現(xiàn)狀調(diào)查與分析

為了解高中學校生物實驗開設(shè)的狀況，對江蘇某縣市10所高中做了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)這十所高中對《考試說明》規(guī)定20個實驗總體的完成率很低：教材中“高倍顯微鏡觀察幾種細胞”、“生物組織中還原糖、脂肪、蛋白質(zhì)的鑒定”、“觀察植物細胞的有絲分裂”、“葉綠體中色素的提取和分離”、“觀察植物細胞的質(zhì)壁分離與復原”5個經(jīng)典實驗實驗，在2007年前是實驗操作必考的，但近3年的開出率也只有36.8%；而《考試說明》屬于C級要求的、連續(xù)3年江蘇高考作為考查的實驗“探究培養(yǎng)液中酵母種群數(shù)量的動態(tài)變化”開出率僅為7.3%；選修1中“酵母細胞的固定化技術(shù)”、“蛋白質(zhì)的提取和分離”、“DNA的粗提取與鑒定”等實驗開出率均顯示出較低的傾向，幾乎為零。此外教材中5項實習活動、7項課外科技活動、8項研究性課題的調(diào)查了解，各校開出率幾乎為零。有11.8%學生進入高中三年間，還未做過一次生物實驗，就連顯微鏡都未真正用過。有些理生班的學生興致勃勃地選了生物，以為可以有有趣的生物實驗做，結(jié)果以失望告終，興趣減了一大半。舊人教版雖然設(shè)置的實驗沒有現(xiàn)在多，但各校迫于省教育廳每年組織的一次實驗操作考核，能對一些重要實驗認真開設(shè)，教師認真輔導。但自從江蘇2007年高考制度改革以后，高二推行學業(yè)水平測試，取消實驗操作考核，高三生物作為選課，只要達B就可以，加上縣市的教育主管部門在考核高考成績時，只看語數(shù)外，不看選課，導致許多學校急功近利，將選課時間大大減去，甚至“裸奔”。再加上資金不足的問題，一些較昂貴的新實驗的用具和藥品不能到位，如微生物的恒溫培養(yǎng)箱、血球計數(shù)板、甲基綠和吡羅紅等。綜上所述由于實驗考核缺乏、課時傾斜、資金不足、某些教師認識不足等原因?qū)е铝松鲜霈F(xiàn)狀。

為推行實驗教學的改革，舉辦了大市級圍繞新人教版上考綱必考的新實驗，如探究酵母菌種群數(shù)量變化、DNA的粗提取與鑒定、腐乳的制作、果酒和果醋的制作、酵母細胞的固定化等實驗。具體做法是事先請負責該實驗的學校仔細做一遍該實驗，并將整個過程攝像下來，在培訓的當天一邊講解一邊放給參培的教師看，再到實驗室親自動手做實驗。有些實驗有的教師還從未親自動手做過，如血球計數(shù)板的使用、DNA的粗提取與鑒定、酵母細胞的固定化，甚至不知道在血球計數(shù)板的使用中是如何正確沿著載玻片的邊緣滴加培養(yǎng)液，而當在顯微鏡下看到酵母菌，在CaCl2溶液中看到淡黃色的凝膠珠，在冷酒精中用玻璃棒挑起白色的絲狀物DNA時，那欣喜若狂的神情無以言表，由此不難想象學生看到上述現(xiàn)象時將會出現(xiàn)怎樣的神情。產(chǎn)生怎樣的興趣？教學效果顯而易見。因此作為一線教師更應該重視實驗教學，創(chuàng)設(shè)實驗教學的理想課堂。

2 課前為實驗教學的理想課堂作精心準備

2.1 課前精心備課

每個實驗一般要分兩節(jié)課，先進行實驗理論知識的學習，后進行實驗操作訓練，只有通過理論知識的有效鋪墊，實驗操作才有條不紊，理論知識才得以升華。有些教師覺得花兩節(jié)課，太浪費時間了，但與其在新課、一輪復習、二輪復習中反復的講解，學生還不一定能懂，不如花上兩節(jié)課，讓其親自操作一下，徹底懂了。為此教師應先圍繞教學目標備好實驗理論知識，包括實驗原理、材料用具、方法步驟、預計的實驗現(xiàn)象、分析可能的結(jié)果和結(jié)論、設(shè)置需要學生討論的序列問題和布置給學生進一步探究的課題等等。

2.2 精選多媒體課件內(nèi)容

將實驗的理論教學與多媒體結(jié)合，可起到事半功倍的效果，故教師可以從網(wǎng)上搜集有關(guān)該實驗的多個課件，然后根據(jù)學情、教學內(nèi)容、教學要求，選擇多個課件的精華部分，一些復雜操作的精彩視頻，進行有效整合。筆者基本上在每個實驗的理論知識的學習都是以Powerpoint為平臺，展示實驗設(shè)計的原理與步驟，如在計數(shù)室里細胞如何計數(shù)以及如何將計數(shù)室里細胞數(shù)目換算成試管中細胞數(shù)目，血紅蛋白的提取與分離等實驗中都制作詳細的課件給以展示，使學生很容易理解血球計數(shù)板的計算方法、凝膠色譜柱原理與操作流程。還用Flash制作質(zhì)壁分離與復原的過程及原理的影片進行展示，讓學生分析質(zhì)壁分離及復原發(fā)生的條件是什么。觀察水分子出入半透膜兩側(cè)情況的影片，分析質(zhì)壁分離及復原發(fā)生的原理是什么。這樣可幫助學生理清實驗原理。又用視頻展示探究酵母菌呼吸方式實驗裝置和過程、展示腐乳制作的工廠化生產(chǎn)過程。

2.3 多元化選擇實驗材料

對實驗材料的準備不是拘泥于書本，而是給學生留有思維的空間和探索的余地。如：在“觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂”實驗課的前幾天，先布置學生自己準備實驗材料。學生大都準備了洋蔥和蒜，但也有的學生準備了吊蘭、小麥等材料。再如：DNA的粗提取與鑒定實驗，請學生自帶花椰菜、獼猴桃，教師準備了雞血。這樣學生一開始就進入一個主動思維而非被動接受的狀態(tài)。

3 課堂上創(chuàng)設(shè)生物實驗的理想課堂

課堂上除了將實驗的理論教學與多媒體的有效結(jié)合的同時，尤其要注重通過問題引導學生學習，實驗教學中應當讓學生在問題情境中生疑、質(zhì)疑，這樣才能產(chǎn)生濃厚的興趣，才能使學生體驗到科學研究的艱辛與喜悅。

3.1 教學過程重設(shè)疑

在“探究酵母菌細胞呼吸方式”的實驗教學中整個教學過程都是以問題貫穿始終，在新課導入中通過ATP的知識提出“合成ATP時所需能量的主要來源是什么”的問題來引入新課，接著由：（1） 酵母菌是一種什么樣的生物？其代謝類型如何？（2） 酵母菌在日常生活中有哪些用途？（3） 我們吃的面包和饅頭為什么比較松軟？（4） 酒精是酵母菌在什么條件下產(chǎn)生的呢？引出本探究提出的兩大問題：酵母菌是在有氧條件下，還是在無氧條件下產(chǎn)生CO2？兩種條件下產(chǎn)生的CO2是否一樣多？酒精是酵母菌在有氧條件下產(chǎn)生的還是無氧條件下產(chǎn)生的？然后在設(shè)計實驗時從分析實驗的變量入手，自變量是什么？因變量是什么？引出實驗的思路是什么？還在實驗結(jié)束后提出以下問題：（1） 在檢測CO2時用澄清石灰水檢測到什么實驗現(xiàn)象？用溴麝香草酚藍水溶液又檢測到什么實驗現(xiàn)象？（2） 在檢測酒精時，用重鉻酸鉀--濃硫酸溶液檢測到什么實驗現(xiàn)象？通過解決這些問題得出結(jié)論。這些問題的設(shè)計可以培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和唯實的科學精神。

3.2 課堂提問煉精度

課堂提問要著眼于知識的不同角度，并注意體現(xiàn)知識之間的相互聯(lián)系，力求采用新穎的說法，從合適的角度巧妙切入，使問題富有新穎性、啟發(fā)性和靈活性，以激發(fā)學生的興趣，引導學生積極思維。在進行“探究酵母菌細胞呼吸方式”的設(shè)計實驗時，筆者設(shè)計了以下問題：（1） 如何設(shè)置實驗裝置？怎樣控制有氧和無氧？（2） 怎樣鑒定有無CO2產(chǎn)生？如何比較CO2多少？（3） 怎樣鑒定有無酒精產(chǎn)生？（4） 怎樣保證酵母菌在整個實驗中能夠正常生活？這些問題設(shè)計定位精確，激活了學生的思維，使學生能夠準確掌握實驗的重點內(nèi)容。

3.3 鼓勵學生多質(zhì)疑

高中生物教材的學生實驗一般都是給出實驗目的、實驗原理、實驗步驟的，但是方案的設(shè)計本身就不是唯一的，每個實驗都沒有固定的不可變更的模式。因此，在進行實驗時，創(chuàng)設(shè)一個民主、平等、和諧的氛圍，師生之間、學生之間平等交流，學生可以充分自由地發(fā)表自己的見解或提出質(zhì)疑，大膽地進行各種嘗試，這樣創(chuàng)造潛能才能得到發(fā)揮。如：“探究酵母菌細胞呼吸方式”實驗中組裝實驗裝置時有學生提出10%NaOH濃度可能太低，沒有把空氣中的CO2全部吸收？如何避免這種可能性發(fā)生，以保證實驗更嚴謹？也有學生提出兩裝置中CO2或酒精的產(chǎn)生是葡萄糖水溶液（培養(yǎng)液）的純化學反應，與酵母菌無關(guān)，如何設(shè)計實驗駁斥這種錯誤觀點？還有學生提出為了制造無氧環(huán)境，建議將無氧裝置連上一個橡皮管用夾子夾住，進行密封處理，結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)錐形瓶爆裂或橡皮塞被頂脫現(xiàn)象，這是為什么？這又說明了什么問題？上述問題的提出充分展示了學生的創(chuàng)造性思維，為實驗裝置的改進提供了思維基礎(chǔ)，教師應乘勝追擊，組織學生討論一起解決這些問題，把理想課堂推向高潮。

3.4 重視實驗評價

教學中常常只重視實驗的成敗與否而不重視對個別失敗實驗的原因剖析，更不重視對某些異常情況的深層次探究，使學生只關(guān)注實驗的結(jié)果，而忽略了對實驗細節(jié)的分析，從而錯失科學新探究、新發(fā)現(xiàn)的良機。如“探究酵母菌細胞呼吸方式”實驗中有學生發(fā)現(xiàn)有氧裝置中的酵母菌培養(yǎng)液的濾液也能使重鉻酸鉀——濃硫酸變?yōu)榛揖G色。通過討論，推測可能是由于通入的氧氣不足，導致該裝置有氧呼吸和無氧呼吸同時進行。于是改進實驗裝置，通過觀察紅色液滴的移動情況來測定酵母菌的細胞呼吸類型，并讓學生自己設(shè)計表格，填寫預期結(jié)果。許多偉大的發(fā)現(xiàn)很多都是源于科學家的意外發(fā)現(xiàn)和對異?，F(xiàn)象的執(zhí)著研究，教師若在此方面注重指導，則有助于培養(yǎng)學生實驗研究的科學素養(yǎng)，有利于學生的終身發(fā)展。

4 參加、觀摩各種探究實驗的研討課，為創(chuàng)設(shè)實驗教學的理想課堂提供基礎(chǔ)

各級各類的實驗教學研究課是教師創(chuàng)造性的體現(xiàn)。通過參加、觀摩研討課，有助于教師個人融入群體，更有助于教師打開思維，激發(fā)創(chuàng)造性。因此教師應充分利用各種機會積極參與教研活動，將外部動力與內(nèi)在提高很好地結(jié)合起來，促進自身專業(yè)發(fā)展，從而促進基礎(chǔ)教育課程改革的更好實現(xiàn)。

總之，教師通過課前的精心準備，課堂上與多媒體的有效結(jié)合和問題化教學，課后的認真反思以及提高自身進行實驗教學的能力，定會創(chuàng)設(shè)實驗教學的理想課堂。