實驗使生物學(xué)教學(xué)更高效、更精彩
——學(xué)生實驗的教學(xué)探索

嚴(yán) 波

（江蘇省蘇州高新區(qū)第一中學(xué) 江蘇蘇州 215011）

生物是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)。在《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡稱《課標(biāo)》）的“實施建議”中明確指出：“實驗教學(xué)是生物學(xué)課程的特點，也是生物學(xué)教學(xué)的基本形式之一……實驗教學(xué)是促成學(xué)生達成生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要支撐?！彪S著新課程的全面實施，實驗教學(xué)在生物學(xué)教學(xué)中的重要性也將不斷增強。而未來生物學(xué)的發(fā)展也離不開生物實驗，生物學(xué)實驗就成為生物學(xué)教學(xué)所不可或缺的形式和重要手段。因此，如何實施好實驗教學(xué)，也成為生物學(xué)教師必須解決的重要課題。

1 優(yōu)化實驗設(shè)計，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力

生物學(xué)科的內(nèi)容都是基于實驗的基礎(chǔ)不斷總結(jié)發(fā)展而形成的科學(xué)理論。所以教師適當(dāng)、巧妙又有效地運用實驗，可以集中學(xué)生的注意力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使課題教學(xué)取得事半功倍的效果。當(dāng)然，實驗的運用，要結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容，合理安排，精心設(shè)計，方能取得預(yù)期的教學(xué)成效。

1.1 趣化實驗內(nèi)容，引發(fā)學(xué)生的求知欲望

俄國文學(xué)家托爾斯泰曾說：“成功的教育所需要的不是強制，而是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣?！碧招兄壬舱f：“學(xué)生有了興趣，就肯用全副精神去做事，學(xué)與樂不可分?！币恢币詠?，高中生物實驗以演示、視頻實驗為主，視覺效果受限，趣味性低，長期單一的演示方式，使不少原本喜歡生物的學(xué)生也失去了興趣，相當(dāng)程度上影響了教學(xué)效果。要提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和注意力，激發(fā)學(xué)生的求知欲，增強實驗的趣味性是應(yīng)該采取的有效措施之一。教師在平時的教學(xué)中應(yīng)結(jié)合教學(xué)內(nèi)容合理地運用質(zhì)疑、猜測、爭辯等手段，吸引學(xué)生對實驗的興趣，激發(fā)他們參與自主實驗的欲望，從而提高實驗教學(xué)的效果。

如在“細(xì)胞的結(jié)構(gòu)”一節(jié)中，教科書中要求學(xué)生用自己家的廢舊物品做一個細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型。筆者在課堂教學(xué)中采用比賽搶答的方式：由教師提到某個細(xì)胞器，先由學(xué)生搶答細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)、功能，然后讓學(xué)生用橡皮泥捏出它的結(jié)構(gòu)并展示。學(xué)生積極回答、展示、相互交流，學(xué)習(xí)積極性明顯提高。課后，再讓學(xué)生用不同的材料，如橡皮泥、塑料泡沫、廢棄的瓶子、布、線等制作出了精美的細(xì)胞模型。事實證明，通過增強實驗的趣味性，讓學(xué)生能自主探究學(xué)習(xí)，能增加學(xué)生動手實踐和體驗的機會，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機并加深對學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握和鞏固，從而提高了學(xué)生的科學(xué)探究的能力。

1.2 活化實驗方式，調(diào)動學(xué)生探究積極性

傳統(tǒng)生物學(xué)教學(xué)的課堂實驗方式比較單一，一般以教師的演示實驗為主，學(xué)生的參與機會不多，致使學(xué)生參與實驗的興趣不能很好地被引發(fā)。教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容適時地把一些實驗方式“活化”一下，設(shè)計成師生互動或?qū)W生參與合作的探究性實驗，使學(xué)生成為演示實驗的“參與者”，而不只是被動觀看實驗的“旁觀者”。尤其是那些可以進行師生互動的實驗，應(yīng)盡量讓學(xué)生參與到演示實驗的過程中來；也可以讓學(xué)生動手做一些對比性的試驗等，由此激活學(xué)生的思維，激發(fā)他們自主實驗探究的欲望。

如學(xué)習(xí)“植物細(xì)胞的有絲分裂”時，筆者把這節(jié)課安排在數(shù)碼實驗室，讓學(xué)生制作臨時裝片，在顯微鏡下觀察。學(xué)生的數(shù)碼顯微鏡和電腦相連接，可以直接在電腦上展現(xiàn)所觀察的圖像。教師端的電腦又和學(xué)生的電腦相連接，從而可以從學(xué)生的圖像中選取不同時期的圖片，分析各個時期的特點。通過這種學(xué)生參與的實驗設(shè)計，使學(xué)生對于細(xì)胞的有絲分裂有了更深的理解。之后，教師再結(jié)合一定的課件動畫模擬有絲分裂過程，幫助學(xué)生進一步鞏固知識，使本來枯燥的教學(xué)內(nèi)容變得生動有趣，從而激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

2“謀劃”實驗過程，夯實學(xué)生的素養(yǎng)基礎(chǔ)

《課標(biāo)》的“實施建議”中還明確指出：“組織以探究為特點的主動學(xué)習(xí)是落實生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵?！憋@而易見，教師應(yīng)通過精心策劃實驗，引導(dǎo)學(xué)生進行科學(xué)探究，在探究中提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

2.1 注重生物學(xué)科學(xué)史，提高學(xué)生的生物學(xué)素養(yǎng)

生物學(xué)科學(xué)史蘊含著豐富的可提高生物學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)容，尤其學(xué)習(xí)生物學(xué)科學(xué)史的許多經(jīng)典實驗，可以促進學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家的科學(xué)思想、科學(xué)方法，領(lǐng)悟科學(xué)家對待科學(xué)探究的世界觀、執(zhí)著的奉獻精神和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度等。在進行生物學(xué)科學(xué)史教學(xué)時，教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容適時地設(shè)計一些科學(xué)家做過的簡單可行的實驗。

如在講“光合作用的探究歷程”時，筆者先把學(xué)生分成實施英格豪斯的實驗和薩克斯的實驗兩大組，每大組再分成若干小組。在英格豪斯實驗的大組中，針對O2又分成兩個小組：既可以通過氣泡產(chǎn)生的多少來定性判斷O2量；一線采用O2傳感器來定量測量O2的量這樣可以給學(xué)生更直觀的感受。在做薩克斯實驗時，教師提供的實驗材料既有天竺葵，還有常青藤、瓜葉菊等，并根據(jù)實驗材料再分成幾個小組，從材料的挑選、實驗操作步驟到實驗結(jié)果的分析，都由學(xué)生自己思考獨立完成。課上，小組間進行交流，比較不同實驗材料的實驗結(jié)果，體會科學(xué)家實驗設(shè)計的細(xì)心，考慮問題的周全，同時體驗實驗成功的喜悅與失敗的痛苦。通過對這些經(jīng)典實驗的再實驗，讓學(xué)生體驗經(jīng)典的科學(xué)探索歷程，由此感悟科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程和方法，從而提升生物學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

2.2 創(chuàng)設(shè)問題情境，增強學(xué)生的探究興趣

著名的瑞士認(rèn)知心理學(xué)家皮亞杰深刻地指出：“人的智慧發(fā)展是個體與外界環(huán)境相互交換信息逐步構(gòu)建起來的?！鄙飳W(xué)教學(xué)不應(yīng)僅是教師的講解，還應(yīng)該是讓學(xué)生主動參與、積極探究的學(xué)習(xí)過程，從而切實培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和探究能力。在平時的教學(xué)中，教師應(yīng)盡量從與學(xué)生生活相關(guān)的內(nèi)容以及他們甚為關(guān)注的熱點話題入手創(chuàng)設(shè)問題情境，以增強其探究興趣。

如學(xué)習(xí)“細(xì)胞的能量通貨——ATP”時，筆者以“冰桶挑戰(zhàn)”的情境引入，接著引出“霍金”，再引出“漸凍人”的病因及治療藥物。教師結(jié)合學(xué)生曾經(jīng)學(xué)過的知識，提出探究問題：ATP、葡萄糖，哪種是能量的直接來源？同時提供相應(yīng)的實驗材料，讓學(xué)生思考如何通過實驗證明自己的觀點。學(xué)生通過討論、思考，在相互交流中，激發(fā)起了學(xué)習(xí)的興趣和對實驗的探究欲望。

2.3 注重聯(lián)系實際，鼓勵學(xué)生向課外延伸

《課標(biāo)》在“學(xué)科核心素養(yǎng)”的“社會責(zé)任”部分指出：“學(xué)生應(yīng)能夠以造福人類的態(tài)度和價值觀，積極運用生物學(xué)的知識和方法，關(guān)注社會議題，參與討論并作出理性解釋，辨別迷信和偽科學(xué)；結(jié)合本地資源開展科學(xué)實踐，嘗試解決現(xiàn)實生活問題?！毙抡n程的教學(xué)理念倡導(dǎo)讓學(xué)生基于生物學(xué)的知識，參與關(guān)于社會熱點問題的討論，嘗試作出合理的解釋和正確的判斷，以及探究解決生活中的實際問題，從而提高“問題解決”能力。因此，教師應(yīng)注意使課堂教學(xué)與社會實際的密切聯(lián)系，把實驗由課堂有機地延伸到課外，并鼓勵、引導(dǎo)學(xué)生進行野外觀察、開展家庭小實驗或撰寫生活小論文等。

如在學(xué)習(xí)完滲透作用之后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生在家開展簡單的實驗：（1）將蘿卜置于清水中，過段時間后會變成怎樣？（2）置于鹽水又會怎樣？換其他實驗材料又是怎樣的？（3）掛點滴時，鹽水濃度是多少？這個表明什么？

教師通過課堂的教學(xué)，再將知識與生活相聯(lián)系，把探究從課內(nèi)引到課外，并鼓勵學(xué)生做力所能及的小實驗，從而提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。這樣既能有效提高課堂教學(xué)效果，也有助于學(xué)生對知識的深入理解和遷移應(yīng)用，進而提升了學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。

3 提點實驗細(xì)節(jié)，完善學(xué)生的綜合能力

把握實驗的細(xì)節(jié)是提高課堂實驗教學(xué)有效性的關(guān)鍵。關(guān)注實驗的每一個細(xì)節(jié)，就能成就一個精彩的實驗。反之，就可能導(dǎo)致實驗的不成功甚至失敗。在教學(xué)中，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生關(guān)注自主實驗的每個細(xì)節(jié)，以進一步完善學(xué)生的綜合能力，從而促進學(xué)生生物學(xué)學(xué)科學(xué)素養(yǎng)的提高。

3.1 關(guān)注實驗過程，提升學(xué)生的操作能力

在生物學(xué)實驗中，學(xué)生通過觀察實驗過程和實驗現(xiàn)象，能獲得感性認(rèn)識，可通過分析上升為理性認(rèn)識，從而獲得正確的生物學(xué)概念。所以，在實驗過程中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生重視關(guān)注實驗的過程。有些生物學(xué)實驗反應(yīng)較快，學(xué)生稍不注意，就會錯過，從而影響這個實驗的學(xué)習(xí)效果。

例如，在鑒定還原糖的實驗中顏色的變化，開始時試管中是無色或白色的，加入斐林試劑后先變?yōu)闇\藍色，后加熱變?yōu)樽厣?，最后變?yōu)榇u紅色。在實際的操作過程中，如果學(xué)生急于完成相應(yīng)的步驟，就會忽視實驗過程中糖的顏色變化，且中間的棕色作為過渡顏色呈現(xiàn)的時間不長，一下子就會變?yōu)榇u紅色。這時，教師就應(yīng)要求學(xué)生重點注意對顏色的觀察。又如，在“質(zhì)壁分離”實驗時，教師要使學(xué)生注意正確滴加蔗糖溶液和清水的操作，同時要及時比較加蔗糖前后的變化及加清水前后的細(xì)胞復(fù)原變化。培養(yǎng)學(xué)生在實驗過程中的關(guān)注意識，既能促進培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力，也可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。

3.2 注重實驗總結(jié)，發(fā)展學(xué)生的概括能力

對于實驗，不能簡單地以實驗的成功與否作為評價的依據(jù)。但凡實驗都有成功和失敗的可能，這就應(yīng)要求學(xué)生需對實驗過程和結(jié)果進行及時的分析、總結(jié)和反思，讓學(xué)生自己談感悟和收獲，從而可以提高學(xué)生的概括能力。如“提取和分離葉綠體中的色素”實驗中，有的學(xué)生用的濾紙條上最后沒有出現(xiàn)4條色素帶。因此在實驗結(jié)束時，教師應(yīng)要求學(xué)生進行仔細(xì)的分析，總結(jié)原因及改進的方法等。通過對實驗的總結(jié)和及時反饋，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動積極性，促進學(xué)生概括能力的提升。

通過生動化、精心謀劃的實驗，注意實驗的細(xì)節(jié)開展，生物學(xué)實驗教學(xué)將更優(yōu)質(zhì)而高效。生物學(xué)教師要多思考，多觀察，有效開展實驗教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的興趣，增加學(xué)生動手實踐和體驗的機會，切實有效地培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。