創(chuàng)新高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐與思考

王更強(qiáng)

【摘 要】實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要方法，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，提出了教師創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與策略;選擇合適的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，創(chuàng)新開(kāi)發(fā)高中生物實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)新拓展教材實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新開(kāi)發(fā)野外生態(tài)考察實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新開(kāi)發(fā)家庭廚房實(shí)驗(yàn)室微課程、創(chuàng)新開(kāi)展STEAM特征的生物實(shí)驗(yàn)和科技活動(dòng)，促進(jìn)了高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)從育分走向育人，從參與走向體驗(yàn)，從體驗(yàn)走向模仿，從模仿走向創(chuàng)新。

【關(guān)鍵詞】高中生物;實(shí)驗(yàn)教學(xué);創(chuàng)新

【中圖分類號(hào)】G633.91?????? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】2095-3089（2019）06-0236-01

實(shí)驗(yàn)是科學(xué)之基石，實(shí)驗(yàn)是一個(gè)學(xué)生觀察、發(fā)現(xiàn)、思考、辯論、體驗(yàn)和領(lǐng)悟的過(guò)程，是學(xué)生逐步掌握知識(shí)提升實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新能力的過(guò)程。高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，啟迪創(chuàng)新意識(shí)，提高創(chuàng)新能力的重要途徑。如何充分發(fā)揮生物實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)，如何讓核心素養(yǎng)在高中生物實(shí)驗(yàn)課堂中落地，如何創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)方式和教學(xué)模式的根本轉(zhuǎn)型，有效培養(yǎng)培養(yǎng)學(xué)生的自主、合作、探究和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生終身發(fā)展所需的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，是生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的著力點(diǎn)。下面將我校進(jìn)行高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新與實(shí)踐的研究成果進(jìn)行總結(jié)，希望能為一線教師提供一些有價(jià)值的參考。

一、創(chuàng)新高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法與策略

以高中生物教材實(shí)驗(yàn)為基石，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，創(chuàng)新高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法主要有四類：一是根據(jù)教材實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，對(duì)檢測(cè)試劑、材料、實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新;二是改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探究性實(shí)驗(yàn);三是將探究性實(shí)驗(yàn)從定性研究發(fā)展為定量研究;在一次課中實(shí)施二次探究，實(shí)現(xiàn)探究的質(zhì)的飛躍;四是創(chuàng)新設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)“圖表式”學(xué)案，實(shí)驗(yàn)前，以“圖表式學(xué)案”的方式幫助學(xué)生進(jìn)行知識(shí)回顧和實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，實(shí)驗(yàn)中，以引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程為目的，以互動(dòng)研學(xué)和合作交流為手段，提高學(xué)生的探究能力，培養(yǎng)其合作精神和增強(qiáng)其創(chuàng)新意識(shí)，實(shí)施高效實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

為了不斷創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)的思路和方法，構(gòu)建高效生物實(shí)驗(yàn)課堂。我們搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行不同層次的探究，開(kāi)展引導(dǎo)式實(shí)驗(yàn)探究，從引導(dǎo)探究到自主探究、從局部探究到整體探究，從而實(shí)現(xiàn)基于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)在理念、思維和操作三個(gè)層面的發(fā)展。我們找到了創(chuàng)新高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的7條策略：從“指定”到“指向”，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟;從“給予”到“創(chuàng)造”，引導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置;從“事實(shí)”到“問(wèn)題”，引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象;從“確認(rèn)”到“質(zhì)疑”，引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論;從“單一”到“發(fā)散”，引導(dǎo)學(xué)生拓展探究新實(shí)驗(yàn);從“驗(yàn)證”到“探究”，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn);從“經(jīng)典”到“普通”，引導(dǎo)學(xué)生挖掘科學(xué)史中的實(shí)驗(yàn)探究創(chuàng)新思想。

二、創(chuàng)新開(kāi)發(fā)高中生物課外實(shí)驗(yàn)

1.創(chuàng)新拓展教材實(shí)驗(yàn)。

教材常規(guī)實(shí)驗(yàn)所包含的實(shí)驗(yàn)原理、思想和方法是學(xué)生在新情境中設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，它為學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供依據(jù)和模仿的基本框架。師生在完成教材實(shí)驗(yàn)后，讓學(xué)生選擇合適的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容模仿課本實(shí)驗(yàn)的程序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生進(jìn)行開(kāi)放式自主實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力。我們以學(xué)生熟悉和感興趣的材料為主題，以高中生物學(xué)知識(shí)和原理為出發(fā)點(diǎn)，組織學(xué)生以小組的形式，利用課余時(shí)間開(kāi)展一些實(shí)驗(yàn)探究，逐步提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力。我們創(chuàng)新開(kāi)展了以下多個(gè)課外實(shí)驗(yàn)：生物膜選擇透性的觀察，探究酵母菌發(fā)酵速度跟環(huán)境、溫度的關(guān)系，探究外界溶液的濃度跟細(xì)胞吸水的關(guān)系;植物頂端優(yōu)勢(shì)的觀察;生長(zhǎng)素對(duì)種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響;讓短日照植物提早開(kāi)花的簡(jiǎn)易方法;激素對(duì)色素細(xì)胞影響的觀察;人體遺傳性狀的觀察——人體形態(tài)性狀的遺傳;大麥對(duì)雜草他感作用的觀察;生態(tài)球的制作和觀察;蘇丹紅誘發(fā)洋蔥根尖細(xì)胞微核的效應(yīng)。

2.創(chuàng)新開(kāi)發(fā)野外生態(tài)考察實(shí)驗(yàn)。

結(jié)合本地獨(dú)特的生物資源和生態(tài)資源優(yōu)勢(shì)，開(kāi)展豐富多彩的生物實(shí)踐活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)土資源與生物教學(xué)的有機(jī)整合，可以開(kāi)發(fā)大量的野外生態(tài)考察實(shí)驗(yàn)。近年來(lái)，我們以東莞同沙生態(tài)公園為基地，充分利用生態(tài)公園里豐富的自然資源。開(kāi)展了系列野外生態(tài)考察實(shí)驗(yàn)活動(dòng)18個(gè)：同沙生態(tài)公園野生動(dòng)植物棲息地破壞情況的調(diào)查;同沙生態(tài)公園入侵植物種類的調(diào)查;同沙生態(tài)公園入侵植物薇甘菊生態(tài)位特征研究;探究同沙生態(tài)公園適合莎草生長(zhǎng)的土壤;群落最小表現(xiàn)面積的調(diào)查;用樣方法調(diào)查群落的數(shù)量特征;生態(tài)系統(tǒng)中鱗翅目昆蟲(chóng)多樣性調(diào)查及蝴蝶標(biāo)本制作;路線統(tǒng)計(jì)法調(diào)查鳥(niǎo)類的數(shù)量;探究水生植物的適應(yīng)性特征;同沙生態(tài)公園常見(jiàn)植物認(rèn)種比賽;同沙生態(tài)公園內(nèi)植物種類多樣性的調(diào)查及植物的電子標(biāo)本的制作;同沙生態(tài)公園某種植物種群密度的調(diào)查;同沙生態(tài)公園內(nèi)生物種間競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系分析;同沙水庫(kù)水質(zhì)污染的調(diào)查;不同庫(kù)區(qū)水質(zhì)的酸堿性測(cè)定;同沙生態(tài)公園的白色污染物的情況調(diào)查及清除活動(dòng);水域生態(tài)系統(tǒng)的組成調(diào)查;東莞市東江水務(wù)有限公司市區(qū)污水處理廠參觀學(xué)習(xí)。這些活動(dòng)以“體驗(yàn)、實(shí)踐、創(chuàng)新”為宗旨，融體驗(yàn)、調(diào)查、實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)為一體，讓學(xué)生體驗(yàn)了科學(xué)探究的樂(lè)趣，讓學(xué)生寓學(xué)習(xí)于活動(dòng)之中，可謂真正的創(chuàng)新探究。

3.創(chuàng)新開(kāi)發(fā)家庭廚房實(shí)驗(yàn)室微課程。

高中生物學(xué)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，利用假期讓學(xué)生在家中一展一些有趣的生物實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生和家長(zhǎng)從旁觀到參與，從模仿到創(chuàng)新，讓學(xué)生感受體驗(yàn)“學(xué)以致用”、“在做中學(xué)”的生物學(xué)魅力。將高中教材選修1“傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用”延伸，從2016年暑期開(kāi)始我們開(kāi)設(shè)了家庭廚房實(shí)驗(yàn)室的微課程，本課程的設(shè)計(jì)主題是運(yùn)用微生物發(fā)酵技術(shù)制作食品，課程內(nèi)容富有知識(shí)性、趣味性、科學(xué)性。主要有7個(gè)實(shí)驗(yàn)，“你好，乳酸菌！”——酸奶的制作;“干杯，酵母菌！”——酒釀的制作;“干杯，酵母菌！”——釀制葡萄酒;“膨脹吧，酵母菌！”——紅糖發(fā)糕;“膨脹吧，酵母菌！”——饅頭成形記;“膨脹吧，酵母菌！”——關(guān)于面包你需要知道的事;“你好，乳酸菌！”——泡菜的制作。教師確定實(shí)踐項(xiàng)目?jī)?nèi)容，篩選實(shí)驗(yàn)材料，進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，評(píng)估實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和可操作性，課前進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)論證，原創(chuàng)清晰優(yōu)質(zhì)的圖文介紹，并提供全程在線指導(dǎo)。通過(guò)利用“互聯(lián)網(wǎng)+”的教育技術(shù)，指導(dǎo)學(xué)生假期在家中完成實(shí)踐活動(dòng)，收集實(shí)驗(yàn)過(guò)程的照片、視頻、實(shí)物、參考資料等。并將成果通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行發(fā)布、分享和收集。讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中學(xué)會(huì)觀察、實(shí)驗(yàn)、探究生命現(xiàn)象的各種方法，提升科學(xué)探究能力和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的能力。

（1）創(chuàng)新活動(dòng)實(shí)施。

①制作微課：教師針對(duì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目制作一個(gè)獨(dú)立微課，以視頻形式上傳到慕課學(xué)習(xí)網(wǎng)站。每一節(jié)微課圍繞實(shí)驗(yàn)內(nèi)容呈現(xiàn)以下環(huán)節(jié)：實(shí)驗(yàn)原理、材料、裝置、步驟、注意事項(xiàng)、知識(shí)拓展。

②實(shí)驗(yàn)前交流：學(xué)生通過(guò)網(wǎng)站學(xué)習(xí)微課，確定實(shí)踐項(xiàng)目，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料和工具，可針對(duì)課程內(nèi)容提出問(wèn)題。

③實(shí)驗(yàn)操作：學(xué)生在家中完成實(shí)驗(yàn)，拍攝實(shí)驗(yàn)過(guò)程照片，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

④實(shí)驗(yàn)后交流：學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)操作后，交流實(shí)踐過(guò)程中的問(wèn)題、分享經(jīng)驗(yàn);可進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)效果。

⑤撰寫(xiě)學(xué)習(xí)報(bào)告：教師通過(guò)“學(xué)習(xí)指南”闡述學(xué)習(xí)報(bào)告的明確要求，包括學(xué)習(xí)報(bào)告的內(nèi)容（表1），鼓勵(lì)多樣化個(gè)性化風(fēng)格，形式不限（Word、視頻、flash、手抄報(bào)、手繪拼貼等）。

（2）創(chuàng)新活動(dòng)展示。

①實(shí)物作品展示：本課程活動(dòng)由學(xué)生在暑假進(jìn)行，開(kāi)學(xué)后第一周內(nèi)舉行交流會(huì)，學(xué)生可攜帶部分便于儲(chǔ)存的發(fā)酵成品進(jìn)行展示或者互相品嘗，并交流實(shí)踐過(guò)程中的心得體會(huì)。

②學(xué)習(xí)報(bào)告展示：學(xué)生通過(guò)在線方式提交學(xué)習(xí)報(bào)告，教師收集后以專題宣傳欄形式在校園內(nèi)展出。

家庭廚房實(shí)驗(yàn)室微課程的開(kāi)設(shè)，讓學(xué)生和家長(zhǎng)參與實(shí)驗(yàn)，感受生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的魅力，提升自主學(xué)習(xí)的能力，創(chuàng)新的巧妙，學(xué)以到用，關(guān)注現(xiàn)代化發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展，就食品安全問(wèn)題表明觀點(diǎn)并展開(kāi)討論。本課程被學(xué)生評(píng)為最受學(xué)生喜愛(ài)的校本課程。

4.創(chuàng)新開(kāi)展STEAM特征的生物實(shí)驗(yàn)和科技活動(dòng)。

STEAM教育起源于美國(guó)，即科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Arts）和數(shù)學(xué)（Maths）的首寫(xiě)字母，由于STEAM教育方式能培養(yǎng)學(xué)學(xué)科思維和綜合實(shí)踐能力，STEAM教學(xué)有利于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考、自由探索、勇于創(chuàng)新、解決問(wèn)題的能力，受到我國(guó)及世界各國(guó)的普遍關(guān)注。將STEAM教育的先進(jìn)理念和方法融入生物學(xué)教學(xué)，從源于課本或真實(shí)生活的生物視角出發(fā)，以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)或?qū)嵺`活動(dòng)為載體，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行跨學(xué)科的項(xiàng)目研究，創(chuàng)造性的開(kāi)展STEAM特征的生物實(shí)驗(yàn)，是當(dāng)前中學(xué)生物實(shí)踐活動(dòng)的熱點(diǎn)和趨勢(shì)。

如何開(kāi)展和實(shí)施STEAM特征的生物科技活動(dòng)的項(xiàng)目？現(xiàn)在國(guó)際上比較流行STEAM教育是將問(wèn)題聚焦為完成某項(xiàng)具有指定要求的作品，在完成作品過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力。我們探索總結(jié)了STEAM特征的生物實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的兩種模式。

模式一的特點(diǎn)：成果是以研究結(jié)論呈現(xiàn)，主要體現(xiàn)理論價(jià)值。我們按照學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出實(shí)驗(yàn)方案，反復(fù)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論，撰寫(xiě)研究報(bào)告的程序進(jìn)行。如我們開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)和活動(dòng)：《復(fù)方大蒜—夾竹桃提取液對(duì)吹棉蚧殼蟲(chóng)生物防治的研究》、《紅托竹蓀幼擔(dān)子果菌蕾生物保鮮作用的研》、《蘇丹紅誘發(fā)洋蔥根尖細(xì)胞微核的效應(yīng)》、《“我為地球擦拭碳足跡”環(huán)?？萍蓟顒?dòng)》等。

模式二的特點(diǎn)是：成果是以實(shí)物呈現(xiàn)，主要體現(xiàn)其使用價(jià)值的。我們是根據(jù)作品要求進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)、作品制作實(shí)驗(yàn)、作品成果展示的程序進(jìn)行。如《“方便”帳篷——簡(jiǎn)易衛(wèi)生間研究報(bào)告》、《“如”你“所”愿———應(yīng)急衛(wèi)生間研究報(bào)告》、《一種基于圖像識(shí)別尋跡的新型故障標(biāo)志小車(chē)》、《太陽(yáng)能智能背包》。

教師創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，選擇合適的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，開(kāi)展創(chuàng)新高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐，可促進(jìn)高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)從育分走向育人，從參與走向體驗(yàn)，從體驗(yàn)走向模仿，從模仿走向創(chuàng)新。

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