優(yōu)化實驗，提高效率，培養(yǎng)生物科學(xué)素養(yǎng)

傅嵐

摘 要： 在高中生物實驗教學(xué)過程中優(yōu)化課時、優(yōu)化教學(xué)模式、優(yōu)化探究實驗的實效、優(yōu)化實驗方法、優(yōu)化實驗評價、優(yōu)化實驗室配置等，有利于提高實驗效率和生物科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞： 實驗教學(xué) 生物科學(xué)素養(yǎng) 實驗效率

生物科學(xué)素養(yǎng)是指公民參加社會生活、經(jīng)濟活動、生產(chǎn)實踐和個人決策所需的生物學(xué)知識、探究能力及相關(guān)的情感態(tài)度與價值觀。提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)是高中生物教學(xué)的核心任務(wù)。生物學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實驗教學(xué)是生物學(xué)教學(xué)的一種重要形式，能培養(yǎng)學(xué)生興趣，落實知識和能力目標，因此優(yōu)化實驗教學(xué)，提高實驗效率是提高學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)的主要途徑。

高中生對生物課非常有興趣，更喜歡做實驗，但是實驗水平參差不齊，他們對實驗課的認識有很大誤區(qū)，認為實驗課就是可以自己動手“玩”，很容易出現(xiàn)形式上熱鬧、實質(zhì)上低效的問題，同時就很難落實培養(yǎng)學(xué)生主動參與、樂于探究、勤于動手，搜集和處理信息、獲取新知識、分析和解決問題及交流與合作的能力。而且對于很多學(xué)校來說，實驗課教學(xué)存在諸多問題，如實驗課的課時不夠、教學(xué)效率不高、教學(xué)效果不佳等。而且學(xué)生動手能力不強、創(chuàng)新意識缺乏，因此，實驗教學(xué)是生物課堂教學(xué)最薄弱的一環(huán)。優(yōu)化實驗教學(xué)，提高實驗效率顯得尤為重要。

一、優(yōu)化課時安排

人教版高中生物必修教材中實驗多，可以對教材上的實驗進行整合，當繁則繁，當簡則簡，以期實現(xiàn)在有限的課時里高效完成教材上安排的實驗。具體見下表：

二、優(yōu)化實驗教學(xué)模式

生物教材中呈現(xiàn)的實驗主要有以檢驗已知事實、概念或原理為主的驗證性實驗和以引導(dǎo)學(xué)生參與并發(fā)揮主動性，從中可獲得新知識和接受科學(xué)方法訓(xùn)練的探究性實驗。因此，針對兩種實驗類型，可采用不同教學(xué)模式。

比如細胞器教學(xué)中，我們就采用“識圖—學(xué)習(xí)新知識—實驗觀察—解決問題”的教學(xué)模式。即利用教材的插圖指導(dǎo)學(xué)生認識細胞內(nèi)主要的細胞器，學(xué)生獨立完成“用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體”的實驗，思考老師提出的各種細胞器是如何完成細胞的生命活動的等問題。這種模式適合那些驗證性的實驗。

對于“比較過氧化氫在不同條件下的分解”的教學(xué)就采用“實驗觀察—感知科學(xué)過程和方法—解決問題”的教學(xué)模式。通過進行有關(guān)的實驗和探究，學(xué)會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，以及設(shè)置對照組和重復(fù)實驗。之后理論課教學(xué)就可以直接從實驗的現(xiàn)象引入，讓學(xué)生描述實驗結(jié)果，得出相關(guān)實驗結(jié)論。這種模式適用于探究類的實驗。

三、優(yōu)化探究實驗的實效

必修教材中安排了多個探究實驗。探究就是讓學(xué)生親自經(jīng)歷從發(fā)現(xiàn)問題到分析解決問題的過程。對于這類實驗我們并不刻意強調(diào)形式（如發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，作出假設(shè)等），不拘泥書中的實驗要求，更注重的是實驗方案設(shè)計的引導(dǎo)，從而培養(yǎng)學(xué)生判斷思考分析的能力，努力讓實驗更有價值。

1.化“驗證”為“探究”

驗證實驗對于學(xué)生而言是沒有經(jīng)歷過的內(nèi)容，在一定程度上可以把它當做是探究實驗對待，但探究的重點是實驗的原理，從材料的選擇、試劑的選擇都值得學(xué)生思考。

如在“還原糖和蛋白質(zhì)的鑒定”中，提供梨汁、蘋果汁、橙汁、豆?jié){、稀釋的雞蛋清、稀釋的奶粉、純牛奶等未知樣液讓學(xué)生探究其主要成分。在“提取和分離色素”實驗中，提供濃綠的菠菜葉、白菜葉、幼嫩的青菜葉、枯黃的菠菜葉等做實驗材料的探究。在“植物細胞的吸水和失水”實驗中，提供葡萄糖溶液、鹽酸、硝酸鉀溶液等使細胞失水。以上列舉的材料或試劑并不都是適合的，在課堂小結(jié)上，學(xué)生分析用自己所選擇的實驗材料進行實驗得到的結(jié)果并嘗試對結(jié)果進行分析。這樣有利于學(xué)生對實驗原理和實驗過程的理解，也能讓學(xué)生從比較系統(tǒng)的角度思考實驗的意義。

2.“探究”之外的“探究”

在探究影響酶活性的條件時，我們先要求學(xué)生預(yù)先完成實驗設(shè)計，具體包括：選擇哪一種酶？為何選擇這種酶？選擇哪一個條件（溫度/pH值）進行探究？你設(shè)計的自變量是什么，有幾個？對應(yīng)的因變量是什么，如何檢測？你預(yù)計的結(jié)果是什么？有了這些指引，學(xué)生就能目的明確地開展實驗了。

教師還可根據(jù)書本上的基本原理，鼓勵學(xué)生發(fā)現(xiàn)預(yù)設(shè)外的現(xiàn)象，提出新的問題，作為新的實驗探究方向?！鞍l(fā)現(xiàn)問題比解決問題更重要”。如探究“植物細胞的吸水和失水”實驗中，學(xué)生在探究完成紫色洋蔥外表皮的吸水和失水后，就提出“溫度高低對細胞吸水和失水有影響嗎”、“死細胞會不會質(zhì)壁分離”、“細胞吸水失水程度與外界溶液的種類的關(guān)系”、“細胞失水到什么程度會死亡”等問題。在實驗教學(xué)中善于發(fā)現(xiàn)問題，不斷提出問題是提高學(xué)生思維能力的有效途徑。

如在“設(shè)計并制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性”實驗中，我們沒有局限于課本要求，而是引導(dǎo)學(xué)生探究。全班分成幾個實驗小組，每個小組挑選一個變量，如是否有光照、投放的生物種類等設(shè)計對照實驗。制作完成后將生態(tài)缸放在窗臺上，可供觀賞、記錄，同時可以小組之間對比。在觀察到不同小組有差異的時候，教師指導(dǎo)學(xué)生分析各組存在差異的原因，運用所學(xué)知識，提出改進意見。很多學(xué)生家中都有金魚缸，因此對生態(tài)缸的制作有一定經(jīng)驗，也有很大興趣。教師把學(xué)生探究活動和思維品質(zhì)的培養(yǎng)放在首位，就能充分調(diào)動學(xué)生的主動性，學(xué)生就能自然而然地體會到探究實驗的樂趣。

四、優(yōu)化實驗方法

教材上運用的實驗方法，如果在不同的地區(qū)或不同的季節(jié)實驗則不一定能達到應(yīng)用的效果，因此在實驗教學(xué)中，我們經(jīng)常做多個預(yù)實驗，不斷改進實驗方法，以取得更明顯的實驗效果，從而提高實驗效率。

如“觀察花生種子的脂肪?！保们衅ㄐЧ缓?，我們嘗試用“刮沫”法，即用刀片在浸泡的花生橫切面上輕輕地刮下少許脂肪沫，然后按常規(guī)操作。這樣實驗更容易染色及觀察。

“提取和分離綠葉中的色素”的實驗方法步驟很多，注意事項很多，特別是層析時，層析液有揮發(fā)性，且濾紙條易貼壁，實驗效果不明顯。我們改進了部分實驗方法，如濾紙條的擺放、濾液細線的畫法（用蓋玻片的邊緣粘濾液，然后在細線上粘一下）等，顯著提高了實驗成功率。

如“探究酵母菌細胞呼吸的方式”中，我們簡化了實驗裝置，安裝好以后置于課室，便于學(xué)生隨時觀察氣球的變化（見圖）。

五、優(yōu)化實驗評價

教學(xué)評價在教學(xué)中主要起反饋作用，它是教學(xué)手段而不是教學(xué)目的。實驗評價不僅支配著教師采用何種教學(xué)模式、教學(xué)方法和教學(xué)方向，而且制約著學(xué)生的實驗動機與實驗態(tài)度，它已成為影響實驗教學(xué)實效的重要因素。

1.書面形式評價

這是常用的評價模式。每一次實驗我們均要求學(xué)生寫實驗報告，簡單一點的驗證實驗采用填空形式，寫出關(guān)鍵的實驗原理與實驗步驟等。而探究類的實驗就在實驗報告上留足夠的空間，學(xué)生可采用表格、流程圖、曲線圖等表達實驗結(jié)果。

2.操作過程評價

顯微鏡觀察類的實驗，教師明確檢查對象，要求學(xué)生用指針指出特定的細胞以供檢查。有些學(xué)生動手能力較強，能很快在顯微鏡下找到目標，教師可向全班學(xué)生展示其結(jié)果，起示范作用。

3.實驗結(jié)果評價

此類評價我們重在交流反思，內(nèi)容包括探究過程、實驗方法、數(shù)據(jù)結(jié)果，成果和結(jié)論等實驗過程中的所有情況和問題。每次實驗都會有學(xué)生得不到滿意的結(jié)果，心中有很多疑問有待解決，因此我們往往會在下一節(jié)的理論課用一些時間交流，指導(dǎo)學(xué)生進行“當實驗結(jié)果與預(yù)期目標不一致時，我們發(fā)現(xiàn)了……我們還可以……”的討論，養(yǎng)成寫實驗報告分析實驗結(jié)果、發(fā)現(xiàn)新問題的習(xí)慣。

課本上要求“嘗試制作真核細胞的三維結(jié)構(gòu)模型”，我們進行了改進。我們給學(xué)生提供十種類型細胞，然后每組學(xué)生選取其中一種，畫亞顯微結(jié)構(gòu)圖，并說明該細胞特有的結(jié)構(gòu)和功能，再據(jù)圖出五個小題，給班上的十名學(xué)生做。作業(yè)是在課外的時間完成，但我們利用一節(jié)的時間讓各組學(xué)生展示自己的細胞圖，然后分析答題情況。

表面上看，這些交流的時間可能會降低傳授知識的效率，但是因為學(xué)生親身經(jīng)歷過，都會有興趣參與討論。我們?nèi)嬲故玖瞬煌膶嶒灲Y(jié)果，學(xué)生獲得的不僅是知識，而且有豐富的情感體驗，更有利于培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度。

六、優(yōu)化實驗室配置

我校更新了實驗室的配置，顯微鏡與電腦聯(lián)網(wǎng)，使教師隨時看到學(xué)生的觀察動態(tài)，有利于及時指導(dǎo)和相互交流，更進一步提高實驗效率，也讓學(xué)生感受到科技進步帶來的優(yōu)勢。

綜上所述，要提高實驗教學(xué)效率，必須積極優(yōu)化各個環(huán)節(jié)，真正做到激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強發(fā)現(xiàn)問題的敏感性。學(xué)生在解決實驗問題的過程中提高了各方面能力，成為具有較高科學(xué)素養(yǎng)的人。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物課程標準：實驗[M].北京：人民教育出版社，2003：4.