體驗式學(xué)習(xí)視角下高中生物學(xué)實驗教學(xué)的優(yōu)化策略

陳旗建

(江蘇省蘇州工業(yè)園區(qū)第二高級中學(xué) 蘇州 215121)

20世紀(jì)初，杜威從經(jīng)驗論哲學(xué)出發(fā)，系統(tǒng)闡述了體驗式學(xué)習(xí)。杜威認(rèn)為：“教育即經(jīng)驗的改造或改組”，一方面學(xué)習(xí)應(yīng)該通過“做”從經(jīng)驗中學(xué)習(xí)，另一方面學(xué)習(xí)者要進(jìn)行“反思性思維”。高中生物學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然學(xué)科?；隗w驗式學(xué)習(xí)視角優(yōu)化實驗教學(xué)，不僅能有效克服當(dāng)下存在的講實驗、背實驗的問題，更有助于學(xué)生基于生物學(xué)實驗所獲得的體驗、感悟、反思與應(yīng)用來生成并建構(gòu)生物學(xué)核心概念，有助于學(xué)生認(rèn)識與理解生命世界現(xiàn)象及其運動規(guī)律，發(fā)展生成生命觀念；有助于以實驗教學(xué)為載體，讓學(xué)生在體驗中學(xué)會質(zhì)疑，形成實證意識，發(fā)展邏輯與推理能力，培養(yǎng)科學(xué)思維能力；有助于在體驗式實驗探究活動中，讓學(xué)生能夠獲得更多的體驗與感受，發(fā)展科學(xué)探究能力；有助于通過實驗材料的選擇與處理、有毒有害物質(zhì)的處理等，培養(yǎng)學(xué)生擔(dān)當(dāng)社會責(zé)任[1]?；隗w驗式學(xué)習(xí)視角，筆者嘗試從多角度引導(dǎo)學(xué)生體驗實驗操作，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行反思。

1 體驗選用不同實驗材料，優(yōu)化選材策略

選用合適的實驗材料，不僅更易獲得顯著的實驗現(xiàn)象，還可以使實驗操作步驟簡化，降低實驗成本。因此，實驗教學(xué)前，教師應(yīng)該深入研究教材內(nèi)容，特別是教材提供的實驗材料；并可參考相關(guān)文獻(xiàn)資料提出的一些新的實驗材料及其使用方法。如“DNA粗提取與鑒定”實驗，湯井林[2]詳細(xì)闡述了雞血采集、雞血紅細(xì)胞的分離與分發(fā)等。唐曉明等[3]提出利用香蕉作為實驗材料，取材方便，成本低，DNA溶出量較多，又無洋蔥的刺激性氣味，可優(yōu)化、簡化實驗步驟。趙婕[4]提出利用獼猴桃果肉簡化“DNA粗提取與鑒定”實驗。李培青[5]提出用“魚白”為材料，與利用雞血相比，可縮短操作時間，提高實驗成功率等。鄭仲賢[6]通過將學(xué)生分組，利用雞血、蒜黃、鮮豌豆、菜花與洋蔥多種材料，并從材料、用具、藥品、每個班實驗成本核算等方面進(jìn)行比較，提出優(yōu)化方案。

在實驗教學(xué)中，教師常常根據(jù)教材中實驗內(nèi)容的建議或者教師自身實驗教學(xué)經(jīng)驗，選擇確定一種最合適的材料，組織學(xué)生開展實驗探究。正是這種看似以最優(yōu)化的材料開展的實驗，學(xué)生在實驗后對材料是否是最優(yōu)化以及材料的優(yōu)點等，依然主要靠死記更背。為什么會出現(xiàn)這樣的結(jié)果呢？反思整個實驗教學(xué)的過程以及學(xué)生實驗后的檢測與交流發(fā)現(xiàn)，問題的關(guān)鍵是學(xué)生缺乏不同材料的比較體驗，也就無從感悟與生成。為此，筆者在實驗教學(xué)時，選用了雞血、香蕉、魚白、洋蔥幾種實驗材料，其中，實驗室只準(zhǔn)備了部分雞血、香蕉，其余的要求學(xué)生自主準(zhǔn)備，并需要說明所準(zhǔn)備的材料采集來源、數(shù)量、成本，在課前到課代表處登記匯總。在準(zhǔn)備實驗材料的過程中，不同學(xué)生準(zhǔn)備的香蕉和洋蔥除了數(shù)量上的差異，價格上也有一定的差異；學(xué)生提供的雞血中，部分因為沒有添加檸檬酸鈉而凝固，有的學(xué)生發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)卣疄榱朔婪肚萘鞲械葌魅拘约膊?，超市與規(guī)范的菜市場中都沒有活禽宰殺，很難找到雞血，在家長幫助下，才買到活雞，進(jìn)而獲取少量雞血；魚白較易獲得，但是價格差異很大，有些是到菜市場購買活魚后宰殺獲得的，有些是直接找賣魚的人要的魚白。所以，學(xué)生匯總的過程，也是豐富學(xué)生如何結(jié)合本地資源開展科學(xué)實踐的認(rèn)識過程，同時，匯總過程中從獲得的材料的難易度、數(shù)量以及價格的差異的比較，也是培養(yǎng)學(xué)生社會責(zé)任的過程。

為了確保正式實驗課能夠按時順利進(jìn)行，實驗課前，采取自主報名方式，組織部分學(xué)生利用課余時間開展預(yù)實驗，讓部分學(xué)生熟悉并掌握實驗操作過程規(guī)范。實驗時，從豐富學(xué)生對不同實驗材料的認(rèn)識角度出發(fā)，讓學(xué)生自由組合成四人小組，參加過預(yù)實驗的學(xué)生必須分散到不同小組中，每組至少選用植物與動物材料各一種，可多選。實踐發(fā)現(xiàn)，由于這些學(xué)生的有效及時指導(dǎo)，顯著提高了其他學(xué)生實驗操作效果，保證了實驗時間，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊合作精神，也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的一個重要途徑。實驗結(jié)束后，組織學(xué)生對不同材料實驗過程與效果進(jìn)行交流，并引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合自身對材料的收集難易度、成本等多方面進(jìn)行綜合分析，學(xué)生才能真正領(lǐng)悟?qū)嶒灢牧系膬?yōu)化。這樣通過實驗材料的收集、處理與實驗操作過程，獲得大量的體驗基礎(chǔ)上，教師組織學(xué)生結(jié)合自己獲得的感悟，進(jìn)行評價與反思，進(jìn)而生成不同生物組織中都含有DNA的概念。

2 體驗使用不同實驗方法，優(yōu)化操作流程

中學(xué)生物學(xué)教材中，對一些操作性要求比較復(fù)雜的實驗，常常給出明確的實驗方法步驟或者實驗具體操作方法，這對于指導(dǎo)學(xué)生規(guī)范操作，獲得正確的實驗結(jié)果十分重要。但在實際實驗教學(xué)中，不少學(xué)生對于實驗方法步驟主要靠背誦，只是按照教材給出的操作方法做，學(xué)生往往會出現(xiàn)不理解為什么要這樣操作，對實驗方法與步驟的規(guī)范化要求也主要通過死記硬背，這就使實驗教學(xué)偏離了應(yīng)有的方向。因此，在實驗方法步驟的教學(xué)中，教師既要指導(dǎo)學(xué)生按照規(guī)范化方法步驟做，也要注意設(shè)計、引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行試錯的體驗過程。例如，在“綠葉中色素的提取與分離”實驗教學(xué)中，實驗后依然有部分學(xué)生對于添加碳酸鈣與二氧化硅的作用混淆不清，究其原因是這兩種試劑的作用主要來自教材的敘述與教師的講解，學(xué)生缺乏真實的體驗與感受，只能死記硬背。但是讓每個學(xué)生都去試錯做相關(guān)實驗操作，時間上又難以保證，解決的策略是將學(xué)生分組，每組中既有按照教材要求的方法步驟進(jìn)行實驗，也有不加碳酸鈣或二氧化硅的實驗組，讓每組學(xué)生將三種不同的色素濾液進(jìn)行直接對比分析，真實感受不添加碳酸鈣或二氧化硅導(dǎo)致濾液顏色的差異。有了這樣的體驗支持，為學(xué)生理解色素提取的實驗方法與步驟提供了情節(jié)記憶與程序記憶[7]，使學(xué)生真正領(lǐng)悟?qū)嶒灥脑?，以實驗體驗獲得的事實性知識為支撐，理解并生成生物學(xué)概念。

3 體驗運用不同教學(xué)媒體，優(yōu)化現(xiàn)象和規(guī)律的呈現(xiàn)

生物學(xué)是研究生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律的科學(xué)。雖然通過學(xué)生直接開展實驗活動可以更好認(rèn)識生命活動規(guī)律，但是有許多的生命活動現(xiàn)象與規(guī)律往往隱含在細(xì)微的難以觀察的生命活動中，利用不同媒體的功能優(yōu)勢可以將教材靜態(tài)的圖像轉(zhuǎn)變成動態(tài)的生命現(xiàn)象，將微觀的生命現(xiàn)象轉(zhuǎn)變成可視化的直觀現(xiàn)象，有效達(dá)成優(yōu)良的效果。

3.1 宏觀化呈現(xiàn)重要的微觀生命現(xiàn)象，突破實驗教學(xué)的重點與難點 高中生物學(xué)實驗教學(xué)可幫助學(xué)生達(dá)成對生物學(xué)重要概念的理解，但是有一些關(guān)鍵的生命現(xiàn)象與生命活動規(guī)律卻隱含在微觀的生命現(xiàn)象中，借助多媒體將典型的生命現(xiàn)象宏觀化，有助于學(xué)生抓住重點、突破難點。

例如，為了幫助學(xué)生理解“有絲分裂保證了遺傳信息在親代和子代細(xì)胞中的一致性”的重要概念，根據(jù)課標(biāo)要求，需要開展“制作和觀察根尖細(xì)胞有絲分裂簡易裝片或觀察其永久裝片”的實驗，這個實驗?zāi)芊襁_(dá)成預(yù)期效果的關(guān)鍵在于學(xué)生能否從視野中辨別出有絲分裂各時期的典型圖像，并能正確讀圖。這一問題正是該實驗教學(xué)中的重點與難點。為此，利用數(shù)字化顯微鏡觀察技術(shù)，同步呈現(xiàn)不同學(xué)生所觀察到的正確典型圖像與錯誤圖像，也可利用教師的智能手機(jī)的拍攝功能，同步傳輸、呈現(xiàn)學(xué)生觀察到的典型圖像，為學(xué)生創(chuàng)造豐富的觀察學(xué)習(xí)情境。由于這些圖像來自學(xué)生，更易吸引學(xué)生的觀察、分析與討論，從而有效支撐學(xué)生生成抽象概念。

3.2 視頻反饋實驗操作過程，及時矯正實驗操作規(guī)范實驗教學(xué)過程中，有很多的實驗操作環(huán)節(jié)需要及時互動，特別是一些學(xué)生不規(guī)范操作需要及時反饋糾正，一些典型的實驗現(xiàn)象需要及時分享與分析，而智能手機(jī)既可以拍照、拍視頻，又可以利用無線網(wǎng)絡(luò)與電腦連接，可及時傳送到多媒體，實現(xiàn)及時互動與反饋。

例如，在“觀察根尖分生組織細(xì)胞有絲分裂”實驗過程中，學(xué)生在解離與染色環(huán)節(jié)，常常添加了過多的解離液與染液，既造成浪費，更帶來實驗后廢液的污染，那么添加多少為宜呢？采用智能手機(jī)現(xiàn)場直播，學(xué)生可以直觀看到添加試劑量及其處理方法，有效地減少了試劑用量。解離根尖的程度如何把握？按照教材描述是“根尖酥軟”，但不少學(xué)生無法把握解離程度。這時，借助智能手機(jī)現(xiàn)場直播、演示，學(xué)生就很容易把握解離程度。在顯微觀察根尖分生區(qū)時，主要問題有： 部分學(xué)生不能正確規(guī)范操作顯微鏡，找不到根尖分生區(qū)；部分學(xué)生因所取根尖過長，難以找到分生區(qū)；部分學(xué)生不能準(zhǔn)確識別出前期、中期、后期等時期的圖像，特別是學(xué)生對于各時期的特征理解不透，不能把教材中相應(yīng)的模式圖與實物圖對應(yīng)上，等等。為此，教師在學(xué)生實驗過程中，實時查看、發(fā)現(xiàn)典型問題，現(xiàn)場進(jìn)行視頻分析、發(fā)現(xiàn)規(guī)范操作，也及時現(xiàn)場呈現(xiàn)，把典型問題、規(guī)范操作等現(xiàn)場分享，豐富學(xué)生的體驗，學(xué)生再根據(jù)自身操作體驗與分享獲得的體驗，形成新的認(rèn)識與感受，調(diào)整、修正操作行為，獲得理想的實驗結(jié)果，從而發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)。