高中生物人教版新舊教材實驗教學的比較與研究

徐成棟

【摘要】隨著新課改的不斷深入，實驗教學在新課程實施中的重要性愈發(fā)凸顯，對比新舊教材實驗教學，開展的實驗教學分析與拓展研究是落實新課程標準的重要舉措。文章從新舊教材實驗內(nèi)容比較開始，先調(diào)查了師生認知變化，再結(jié)合新教材特點和學生實際提出具體拓展思路，并展開行動研究，這無疑是促成生物學學科素養(yǎng)目標達成的有效途徑。

【關(guān)鍵詞】高中生物；新舊教材；實驗比較；認知；變化

【中圖分類號】G633.91【文獻標志碼】A【文章編號】1004—0463（2023）16—0089—06

自教育部2017年頒布新課程標準以來，各省市分批次進入新課程，實施新高考。2021年9月，甘肅省正式啟動了普通高中新一輪課程改革。新課程標準中明確提出“一核四層四翼”在教學中的落地，生物學是以實驗為基礎(chǔ)的自然科學，實驗不僅是鍛煉學生實踐能力和激發(fā)學生探究能力的重要途徑，更是培養(yǎng)學生生物核心素養(yǎng)的重要基礎(chǔ)課程。

“教材即教科書，是最重要的課程資源”[1]，在生物實驗教學中，將生物學基礎(chǔ)知識進行遷移應(yīng)用于生活實際，體現(xiàn)關(guān)鍵能力的基礎(chǔ)實驗大部分源于教材，所以，將高中生物人教版新舊教材實驗教學進行比較和拓展在新課程實施中有很重要的研究意義。

一、新舊教材中實驗的變化

新教材的實施以培養(yǎng)高中學生核心素養(yǎng)為宗旨，遵循學生的身心發(fā)展規(guī)律，著力于發(fā)展核心素養(yǎng)。對比新舊教材中的“實驗”編排，新教材中“探究·實踐”欄目是由舊教材中的“實驗”“探究”“模擬探究”“模型建構(gòu)”等項目整合而成，且對部分實驗的內(nèi)容、實驗材料的選擇及實驗情境的構(gòu)建等方面進行了刪減、增補和修改，提高了實驗活動的有效性和教育價值[2]。

在新教材必修1中，實驗內(nèi)容依據(jù)舊教材的教學效果和實驗效果，有增有減，刪除了“在細胞中觀察DNA和RNA的分布”和“體驗細胞膜的制備方法”這兩個實驗操作復(fù)雜、效果不理想的實驗；同時，增加了關(guān)于探究酶的專一性的驗證性實驗“淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用”；將“用高倍顯微鏡觀察線粒體和葉綠體”替換為“用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細胞質(zhì)的流動”，實驗中不再需要用高倍鏡觀察線粒體，反而強調(diào)對細胞質(zhì)流動的動態(tài)觀察；將實驗“細胞大小與物質(zhì)運輸?shù)年P(guān)系”改成利用模型闡述原理，便于學生理解掌握[3]。在必修2模塊中，為了讓學生更好地理解減數(shù)分裂的過程及染色體的行為和數(shù)目變化，在舊教材“建立減數(shù)分裂中染色體變化的模型”活動的基礎(chǔ)上，增加了“模擬減數(shù)分裂中四分體時期非姐妹染色單體間的互換”活動。另外，新教材增加了“探究抗生素對細菌的選擇作用”這一關(guān)于細胞抗藥性的實驗，使學生在實踐探究的過程中對自然選擇的理解。

新教材更加注重營造實驗探究的情境，增加了“科學方法”一項，如新增的“歸納法”“加、減法原理”等。在實驗中如何假設(shè)和預(yù)期，對相關(guān)論點怎樣進行質(zhì)疑，對實驗數(shù)據(jù)如何采集、分析、推理、解釋等方面進行訓練，培養(yǎng)學生科學數(shù)據(jù)的獲取、甄別、處理與解釋能力，學會運用假設(shè)、展開推理，訓練學生的思維技能[4]。這些主要涉及科學實驗中的實驗方法歸納，或者學生一般無法實踐的一些經(jīng)典實驗的研究方法，這一改變也體現(xiàn)了新教材強調(diào)實驗教學的重要性，另外，也凸顯了新教材在培養(yǎng)學生科學思維方面有著系統(tǒng)的研究方法，讓學生在科學實驗中有規(guī)律和方法去遵循，并作出進一步嘗試。

二、新舊教材實驗教學中師生認知的比較

（一）學生對新舊教材實驗教學的認知比較

2016年我校教研組曾對我校220學生在學習舊教材實驗的認知狀態(tài)進行過系統(tǒng)調(diào)查并保留數(shù)據(jù)結(jié)果，此次，依舊利用了部分相同的問題并采用問卷調(diào)查的形式，對我校實施新教材實驗的2021級476學生進行調(diào)查，分別就生物實驗課興趣、教材實驗類型、上實驗課動力、實驗原理掌握、實驗反思五個方面進行比較和分析。

1.對新舊教材中學生的實驗興趣展開調(diào)查，發(fā)現(xiàn)學生對新教材生物學實驗“非常感興趣”的學生占比由36.8%增加至61.6%，“不感興趣”的學生占比由3.6%減少至1.1%（如表1、2）。

再對人數(shù)加權(quán)后進行秩和檢驗，顯著性sig<0.05（如表3、4），即學生對生物實驗的興趣在新舊教材的使用中差異顯著，說明教材中關(guān)于實驗的內(nèi)容可能對學生學習興趣有一定影響，值得進一步探究討論。眾所周知，興趣是最好的老師。結(jié)合新教材實驗教學經(jīng)驗，學生對生物學實驗態(tài)度的變化與教材內(nèi)容的變化有關(guān)，同時，也得益于中小學課程改革的系統(tǒng)實施。自蘭州市將初中生物實驗成績納入中考總分，系統(tǒng)的、連續(xù)的生物學學科素養(yǎng)的培養(yǎng)不僅讓學生對教材實驗的重視程度有了大幅度提高，并且在實驗中逐漸養(yǎng)成了進行生物學實驗探究的興趣和習慣。

2.對新舊教材學生喜歡的實驗類型展開調(diào)查和分析，得到如下結(jié)果（如表5、6）。

對人數(shù)加權(quán)后進行秩和檢驗，顯著性sig<0.05（如表7、8），即在“生物實驗課中你喜歡哪種類型的實驗”題目中，學生對生物實驗類型的喜好在新舊教材的使用中差異顯著，這在一定程度上反映出新教材實施過程中，學生生物學學科思維的發(fā)展和提高。

3.在新舊教材實驗教學中，對學生的實驗課學習動力進行調(diào)查，結(jié)果表明大多數(shù)學生選擇“對實驗內(nèi)容感興趣”和“提高科學素養(yǎng)（能力）”（如圖1、2）。

熱點聚焦

對人數(shù)加權(quán)后進行秩和檢驗，顯著性sig>0.05（如表9、10），即表明學生對生物實驗的學習動力在新舊教材的使用中差異不顯著，說明學生在生物實驗課的學習中動力類型穩(wěn)定，符合實驗在所有自然學科中有著不可取代的重要作用。

4.調(diào)查學生對新舊教材中實驗的原理掌握情況，并且對人數(shù)加權(quán)后進行秩和檢驗，顯著性sig<0.05（如表11、12）。

結(jié)果表明，學生對生物實驗原理的掌握在新舊教材的使用中差異顯著，具體而言在新教材使用下，超過55%的學生可以對實驗原理完全掌握，相比于舊教材提升了40%（如圖3、4）。一定程度表明教師在新教材實驗教學中，通過落實新課程標準能夠較大幅度提高學生的實驗水平。

5.在新舊教材中，學生在“實驗過程步驟”“實驗結(jié)果”“進一步探究”等各個方面的反思進行對比分析，對人數(shù)加權(quán)后進行秩和檢驗，顯著性sig<0.05，得出如下結(jié)果（如表13、14）。

同時，在“實驗結(jié)束后，你是否反思總結(jié)實驗”這一問題中，學生的實驗學習習慣在新舊教材的使用中差異顯著，在新教材使用下，超過97%的同學會對實驗結(jié)果分析總結(jié)，其中55%的學生會認真分析并總結(jié)實驗結(jié)果，體現(xiàn)了學生對反思過程重視程度的提升。

（二）教師對新教材實驗教學的認知

調(diào)查37名一線教師對新教材實驗教學的認知情況，雖然超過一半的調(diào)查對象對新教材的實驗內(nèi)容尚未進行完整的教學，還有少數(shù)教師的任教年級甚至還沒有接觸過2019版的新教材，但教師能夠主動通過教學培訓、區(qū)域內(nèi)教研活動等方式接觸新教材實驗教學，因此，調(diào)查結(jié)果表明教師雖然對新教材實驗教學的重要性認識尚不夠全面，但具有很強的責任意識和教學研究意識去探索新課程實驗教學的新方式。

此外，所有教師均認同實驗對學生科學探究能力的培養(yǎng)，超過80%的教師認同實驗對科學思維的培養(yǎng)，大多數(shù)教師非常認同探究性實驗的加入對教學的促進作用，且在教學過程中不會刻意追求正確實驗結(jié)果的得出，而是更加關(guān)注實驗過程中學生能力的培養(yǎng)和科學素養(yǎng)的生成。在當下實驗課程課時緊張、實驗課程開展存在諸多困難的前提下，教師依舊在積極探索新教材實驗教學的新模式[5]。

三、新教材實驗教學的拓展研究

鑒于上述的新舊教材實驗的對比分析，教師作為新課程改革的生力軍，必須就新教材實驗作為主陣地進行實踐和探索。譚永平[6]老師在“淺議高中生物教學中的‘用教材教”中從本質(zhì)上闡述了“用教材教”的重要內(nèi)容以及相關(guān)的建議，從而凝練實驗教學拓展的內(nèi)容和方法，再利用教師行動研究分享的案例和經(jīng)驗，總結(jié)出新教材實驗教學的拓展研究可以從以下幾個方面展開。

（一）新教材實驗進行生活化拓展的應(yīng)用研究

生物學作為一門自然科學，本就與生活實際聯(lián)系緊密，所以許多的教材實驗往往都源于生活。在之前分析新教材實驗過程中發(fā)現(xiàn)許多實驗都與我們的健康、飲食、疾病等密不可分，僅以必修1教材實驗為例，可以得出“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”引發(fā)生活中“蛋白質(zhì)飲品的質(zhì)量比較”“劣質(zhì)奶粉的危害性”等諸多生活問題的思考，實驗“探究酵母菌細胞呼吸方式”的“主角——酵母菌”更是與面粉發(fā)酵、酒精發(fā)酵，以及延伸的蘭州特色美食“甜醅”“漿水”等均密不可分，“探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響”與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐、綠色植物培育等問題息息相關(guān)。諸多教育經(jīng)驗表明，不論是基礎(chǔ)知識還是關(guān)鍵能力都是要用于生活實際的，在生產(chǎn)實踐中轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的發(fā)展。這種知識應(yīng)用轉(zhuǎn)化的效率高，是創(chuàng)新能力的表現(xiàn)之一，我們學到的知識和間接的經(jīng)驗始終比不上在生活實際應(yīng)用中的直接經(jīng)驗。因此，可以通過一些生活中的具體實踐活動來提升知識的應(yīng)用能力，學生通過實踐活動可以更好地理解理論知識，強化關(guān)鍵能力，從而形成良性的循環(huán)模式。

（二）新教材實驗教學的專題化拓展研究

新教材教學中，始終強調(diào)單元化的教學設(shè)計觀，強調(diào)學科知識大概念。實驗教學作為生物教學的重要內(nèi)容，必然也存在學生實驗?zāi)芰Φ膯卧虒W設(shè)計觀。對教材中的實驗進行分析不難發(fā)現(xiàn)，實驗教學內(nèi)容往往是依據(jù)對應(yīng)的教材內(nèi)容而定，并非依據(jù)學生的實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)階段和心理認知規(guī)律而定，所以，依據(jù)實驗教學環(huán)境，將教材實驗形成主題鮮明的實驗專題，這樣便于培養(yǎng)學生系統(tǒng)化的學科實驗?zāi)芰?。這種嘗試也符合對教材內(nèi)容進行科學化處理的思路，實現(xiàn)了圍繞既定教學目標的教材實驗內(nèi)容的重組和活化。

（三）全方位拓展教材實驗，形成符合學生實際的校本實驗課程

新課程改革在學校層面倡導開發(fā)具有地域特色的校本課程，生物學校本實驗課程建設(shè)既然確定以教材實驗為主陣地，必然需要不斷進行教材實驗的拓展和實踐來打造符合學生實際的特色課程。在新教材中的實驗拓展研究中，從實驗材料、實驗?zāi)康摹嶒灧椒ǖ雀鞣矫娉霭l(fā)，完全結(jié)合學生在實驗中發(fā)現(xiàn)的問題，在教材實驗拓展中展開研究，這樣既符合學生科學思維的培養(yǎng)，也實現(xiàn)了校本課程的區(qū)域化、特色化，而學生實踐中的問題更是取之不盡的課程資源。目前，我校生物組已經(jīng)立足新教材實驗，在生物實驗教學的拓展研究中進行了一定量的實驗案例分析并匯總編寫為校本教材。

（四）利用現(xiàn)代化的技術(shù)手段豐富實驗教學資源

許多教師認為新教材中有些實驗的開展對部分學校是存在客觀條件制約的，特別是選修教材中科技水平含量高、實驗操作要求高的實驗在高中統(tǒng)一開展幾乎就沒有可能，這就要求我們利用現(xiàn)代化的科技手段，通過制作微課、課例等進行教材實驗的拓展。

將實驗微課和課例應(yīng)用于實驗教學中，對實驗條件允許的學校，可在實驗課前將提前錄制好的微課提供給學生，在實驗操作中給予學生指導，學生在任何地點、任何時間均可觀看微課，且可重復(fù)觀看，對于學生熟知的實驗原理、實驗?zāi)康?、實驗步驟及注意事項起到積極作用，降低在實際操作過程中的錯誤率。同時，對于一些沒有開設(shè)實驗課程的學校，可在課堂上給學生播放提前錄制好的微課，讓學生熟知實驗原理及實驗步驟等，幫助學生理解理論知識。

總之，實驗教學作為生物課程的核心組成有著巨大的教研空間，需要不斷探索和拓展才能促成學科素養(yǎng)目標的達成。

參考文獻

[1]譚永平.淺議高中生物教學中的“用教材教”[J].中學生物教學，2014（03）：04-06.

[2]中華人民共和國教育部.普通高中生物課程標準[M].北京：人民教育出版社，2017.

[3]周福琴，吳芳，潘璐.高中生物實驗教學的變化趨勢——以人教版近5套普通高中生物教材為例[J].實驗教學研究，2021（11）：24-26.

[4]鄭建新.基于初中生物重點難點突破的實驗創(chuàng)新——以浙教版初中科學生物部分內(nèi)容為例[J].實驗教學與儀器，2021（11）：26-28.

[5]趙占良.試論中學生物學的學科本質(zhì)[J].中學生物教學，2016（01）：04-06.

[6]譚永平.中學生物學課程在發(fā)展學生核心素養(yǎng)中的教育價值[J].生物學教學，2011（05）：20-22.

編輯：張昀