如何開(kāi)展高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)

黃曉冰

生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)是以生物科學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的方式展開(kāi)教學(xué)，在教師的指導(dǎo)下學(xué)生選擇某種生命系統(tǒng)為研究對(duì)象，并將生命系統(tǒng)置于可控制的或特定的條件下加以觀測(cè)以研究生命活動(dòng)規(guī)律。

一、高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的類(lèi)型

根據(jù)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容與學(xué)生的認(rèn)知關(guān)系，生物實(shí)驗(yàn)可以分為：（1）探索性實(shí)驗(yàn)，就是探索研究對(duì)象的未知屬性、特征及與其他因素關(guān)系的實(shí)驗(yàn)方法。如探究不同溫度和pH對(duì)過(guò)氧化氫酶活性的影響、植物的向性運(yùn)動(dòng);（2）驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，是指對(duì)研究對(duì)象有一定了解，并形成一定認(rèn)識(shí)或提出某種假說(shuō)，為驗(yàn)證這種認(rèn)識(shí)或假說(shuō)是否正確而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，如觀察植物的有絲分裂實(shí)驗(yàn)、觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)手段、質(zhì)與量的關(guān)系，生物實(shí)驗(yàn)可以分為：（1）定性觀察實(shí)驗(yàn)，是指判斷研究對(duì)象具有哪些性質(zhì)，并判定某種物質(zhì)的成分、結(jié)構(gòu)或者鑒別某種因素是否存在。如觀察細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)，檢測(cè)生物組織中的還原糖、脂肪和蛋白質(zhì)。（2）定量分析實(shí)驗(yàn)，是指為了對(duì)研究對(duì)象的性質(zhì)、組成及影響因素有更深入的認(rèn)識(shí)，而對(duì)它們之間的數(shù)量關(guān)系進(jìn)行的探究，如探究培養(yǎng)液中酵母種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)手段與實(shí)驗(yàn)?zāi)康模飳?shí)驗(yàn)可分為：（1）析因?qū)嶒?yàn)，指為了尋找、探索影響某事物的發(fā)生和變化過(guò)程的主要原因而安排的一種實(shí)驗(yàn)。如“探索群落演替的原因”、“引起變異的原因”就是析因?qū)嶒?yàn)。（2）對(duì)照實(shí)驗(yàn)，也叫對(duì)比實(shí)驗(yàn)，它是通過(guò)對(duì)照或比較研究和揭示研究對(duì)象某種屬性或某種原因的一種實(shí)驗(yàn)方法，如驗(yàn)證鈣離子在血液凝固中的作用，不同濃度香煙浸出液對(duì)水蚤的影響。（3）模擬實(shí)驗(yàn)，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中遇到因受客觀條件限制而無(wú)法對(duì)某些自然現(xiàn)象進(jìn)行直接試驗(yàn)時(shí)，人們便尋求間接試驗(yàn)的方法，如制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，模擬探究細(xì)胞表面積與體積的關(guān)系等。

此外根據(jù)教學(xué)組織形式與教學(xué)目的，生物實(shí)驗(yàn)還可分為演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)和課外實(shí)驗(yàn)三種類(lèi)型。

二、高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的組織與實(shí)施

（一）實(shí)驗(yàn)規(guī)劃要充分

生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的起始應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)作好規(guī)劃。材料、儀器及方案是實(shí)驗(yàn)規(guī)劃的主要內(nèi)容，其中材料、儀器是在課前準(zhǔn)備，而方案設(shè)計(jì)往往在教學(xué)中形成。

首先，實(shí)驗(yàn)的課前準(zhǔn)備要充分。實(shí)驗(yàn)的課前準(zhǔn)備就是預(yù)實(shí)驗(yàn)，從教學(xué)設(shè)計(jì)角度可稱(chēng)為“備實(shí)驗(yàn)”。課前對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行充分的研究與準(zhǔn)備，認(rèn)真做好預(yù)實(shí)驗(yàn)，才能保證教學(xué)中的指導(dǎo)到位、科學(xué)處理生成，從而保障實(shí)驗(yàn)成效。在預(yù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)著力關(guān)注實(shí)驗(yàn)器材的選擇、實(shí)驗(yàn)方法的探索、實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的發(fā)現(xiàn)，其中每個(gè)實(shí)驗(yàn)要用什么材料、材料是否要多樣、要多少數(shù)量、材料準(zhǔn)備是否方便、材料是否具有能夠揭示科學(xué)內(nèi)涵的典型性，是否具有操作的可行性均得認(rèn)真分析。例如質(zhì)壁分離的實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇什么植物材料，才能縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)程短且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，要不要準(zhǔn)備不同的材料，怎樣處理材料;葉綠素分離實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇哪種植物，選擇哪種類(lèi)型的層析紙、哪些展開(kāi)劑等。

其次，實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)要充分。以學(xué)生實(shí)驗(yàn)為例，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)教師首先應(yīng)該讓學(xué)生學(xué)會(huì)判斷該實(shí)驗(yàn)的類(lèi)型，特別是判定是屬于探究型實(shí)驗(yàn)還是驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，從而讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程與目的有方向性的認(rèn)識(shí)與科學(xué)性的把握;在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)應(yīng)運(yùn)用討論、質(zhì)疑的教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生遵循實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的對(duì)照性、重復(fù)性、隨機(jī)性、單一變量原則，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)原理或已有知識(shí)對(duì)方案進(jìn)行科學(xué)性、周密性、嚴(yán)謹(jǐn)性的考量與確定，并引導(dǎo)學(xué)生自己談?wù)剬?shí)驗(yàn)的關(guān)鍵、困難與安全事項(xiàng)，該環(huán)節(jié)教師可結(jié)合課前的預(yù)實(shí)驗(yàn)交代細(xì)節(jié)、講解技巧，從而形成一個(gè)經(jīng)得起質(zhì)疑、可行的科學(xué)實(shí)驗(yàn)方案，然后才進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這其實(shí)就是動(dòng)手之前應(yīng)充分動(dòng)腦，因而這個(gè)過(guò)程應(yīng)保證有充分的時(shí)間。

（二）實(shí)驗(yàn)過(guò)程要調(diào)控

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師要精心創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，并認(rèn)真調(diào)控好學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒。首先必須創(chuàng)設(shè)能夠維持學(xué)習(xí)興趣點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)情境。一般來(lái)講從生活現(xiàn)象、差異性情境或讓學(xué)生充分活動(dòng)后才能有效地提出科學(xué)問(wèn)題，才能有效激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，喚起學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，并將情緒轉(zhuǎn)為學(xué)習(xí)的能量，驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)的進(jìn)程，例如，聯(lián)系生活中葉片的吐水現(xiàn)象，植物的“燒苗”現(xiàn)象，“萎蔫”現(xiàn)象引出問(wèn)題與質(zhì)壁分離的實(shí)驗(yàn)。其次是要?jiǎng)?chuàng)設(shè)一個(gè)能集中學(xué)生注意力的實(shí)驗(yàn)情境，這就要求教師熟悉學(xué)生的已有世界，在實(shí)驗(yàn)中不斷判斷學(xué)生學(xué)習(xí)情緒的狀態(tài)與水平，適時(shí)以挑戰(zhàn)性、導(dǎo)思性的發(fā)問(wèn)調(diào)控學(xué)習(xí)的注意力。例如“使用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)，課本只要求學(xué)生能在高倍顯微鏡下能觀察到葉綠體和細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)，如果教師進(jìn)一步提出：“在植物的不同部位細(xì)胞內(nèi)葉綠體分布和細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)是否一樣？什么條件會(huì)影響細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)速度？”這就激起學(xué)生進(jìn)一步探究的欲望、導(dǎo)向深度的學(xué)習(xí)。最后必須提供有支持的實(shí)驗(yàn)情境。由于動(dòng)手能力、實(shí)驗(yàn)條件等多種因素的影響，實(shí)驗(yàn)過(guò)程往往不是順暢的，當(dāng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)迷失方向、難以推進(jìn)時(shí)，教師應(yīng)該以一個(gè)支持者的角色出現(xiàn)，幫助學(xué)生分析問(wèn)題、解決困難、重樹(shù)信心，通過(guò)告示、強(qiáng)調(diào)、示范、激勵(lì)等方法給學(xué)生以能力、知識(shí)、心理等多方面的支持。

（三）實(shí)驗(yàn)結(jié)束要反思

實(shí)驗(yàn)所獲得的現(xiàn)象與數(shù)據(jù)本身并不是科學(xué)，只有對(duì)現(xiàn)象與數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)抽象后才能具有科學(xué)的知識(shí)屬性，對(duì)現(xiàn)象與數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)抽象的過(guò)程就是實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析、作出結(jié)論的過(guò)程，也就是科學(xué)解釋的過(guò)程。但是得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論，并不是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的終結(jié)。一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)還要有“回頭看”的環(huán)節(jié)，這就是實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要有反思，在反思教學(xué)中教師通過(guò)設(shè)計(jì)與提出反思性問(wèn)題評(píng)價(jià)與完善學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展，科學(xué)能力的發(fā)展，科學(xué)理解與表達(dá)能力的發(fā)展及科學(xué)態(tài)度的發(fā)展，并增強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的自信心。由于一個(gè)實(shí)驗(yàn)包括規(guī)劃、證據(jù)、解釋三個(gè)階段，因而反思主要緊扣這三個(gè)階段進(jìn)行，其中反思實(shí)驗(yàn)規(guī)劃是否做到“明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒚鞔_變量間關(guān)系”，是否采用科學(xué)的、可重復(fù)的實(shí)驗(yàn)方法，是否列出重要的步驟和材料器具;反思實(shí)驗(yàn)實(shí)施是否按實(shí)驗(yàn)計(jì)劃執(zhí)行規(guī)定的步驟，是否及時(shí)如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，是否重復(fù)收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、是否科學(xué)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù);反思結(jié)論階段是否根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)得出結(jié)論，是否科學(xué)表達(dá)結(jié)論，是否應(yīng)用有關(guān)的科學(xué)知識(shí)解釋結(jié)論，是否將假設(shè)與解釋進(jìn)行比較，是否完成規(guī)范的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。