高中生物實(shí)驗(yàn)改進(jìn)和創(chuàng)新策略研究

摘要：在教育改革不斷推進(jìn)的背景下，高中生物教材中明顯增加了實(shí)驗(yàn)的比例，強(qiáng)調(diào)在起到幫助學(xué)生鞏固理論知識(shí)作用的同時(shí)，激發(fā)學(xué)生的生物學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其動(dòng)手能力、觀察能力、創(chuàng)新能力與科學(xué)探究能力?，F(xiàn)本文基于建構(gòu)主義視角，并以“促進(jìn)學(xué)生個(gè)性發(fā)展為中心”的基本出發(fā)點(diǎn)，闡述了高中生物實(shí)驗(yàn)改進(jìn)和創(chuàng)新的必要性及具體策略。

關(guān)鍵詞：高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué);改進(jìn);創(chuàng)新

《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于學(xué)生的能力目標(biāo)進(jìn)行了明確的界定，要求“能夠正確使用基本的實(shí)驗(yàn)器具，并掌握生物繪圖、處理與采集實(shí)驗(yàn)材料、生物實(shí)驗(yàn)操作等相關(guān)技能”，而這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)必須依托于高中生物實(shí)驗(yàn)課的高效開(kāi)展。對(duì)此，為構(gòu)建高效實(shí)驗(yàn)課堂，高中生物教師必須基于高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行教學(xué)策略的改進(jìn)與創(chuàng)新，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)操作技能、思維能力及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，并促使其以創(chuàng)新思維為原始驅(qū)動(dòng)力而主動(dòng)學(xué)習(xí)，切實(shí)提高高中生物教學(xué)效率與學(xué)生生物核心素養(yǎng)。

一、 高中生物實(shí)驗(yàn)改進(jìn)和創(chuàng)新的必要性

（一）社會(huì)發(fā)展的迫切需要

如今，我們正處于現(xiàn)代科技型社會(huì)中，生物領(lǐng)域也隨之得到了巨大的發(fā)展，但隨之而來(lái)的需要面臨的問(wèn)題就是生物研究型人才的短缺。面對(duì)這一現(xiàn)狀，高中生物教師應(yīng)清楚認(rèn)識(shí)到自己所擔(dān)任的教學(xué)重任，為一些喜愛(ài)生物的學(xué)生指導(dǎo)未來(lái)的學(xué)習(xí)方向，同時(shí)做到在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不斷實(shí)踐、創(chuàng)新與研究，科學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程與教學(xué)內(nèi)容，并積極應(yīng)用不同的教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而使學(xué)生能夠發(fā)揮自身主觀能動(dòng)性，學(xué)會(huì)運(yùn)用科學(xué)角度與方法進(jìn)行學(xué)習(xí)實(shí)踐，切實(shí)提高其生物學(xué)習(xí)能力，最終在不斷提高的過(guò)程中逐漸成長(zhǎng)為一名促進(jìn)社會(huì)發(fā)展的優(yōu)秀生物儲(chǔ)備人才。

（二）踐行素質(zhì)教育理念的重要體現(xiàn)

素質(zhì)教育理念已在高中教育階段施行多年，目的在于提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。而生物作為一門以觀察與實(shí)驗(yàn)為基本研究方法的學(xué)科，只有在教學(xué)過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)理論與實(shí)踐相結(jié)合的技能，才能切實(shí)培養(yǎng)其生物素養(yǎng)。由此看來(lái)，生物實(shí)驗(yàn)是提升學(xué)生整體素質(zhì)的有力手段之一。教師通過(guò)采用科學(xué)、有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，不僅可激發(fā)學(xué)生的生物學(xué)習(xí)興趣與發(fā)掘其潛能，還能培養(yǎng)其觀察、分析與解決問(wèn)題等能力，使其在相應(yīng)的教學(xué)情境中得到創(chuàng)新思維的有效激發(fā)，這對(duì)學(xué)生的全面發(fā)展是十分有利的。

（三）新課改的必然要求

隨著新課改進(jìn)程的不斷推進(jìn)，高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中考察與學(xué)習(xí)的內(nèi)容均明顯增加，同時(shí)基于“促進(jìn)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展”的具體要求，需要教師加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視程度，深入理解與認(rèn)識(shí)生物這一學(xué)科，主動(dòng)進(jìn)行教學(xué)方法的創(chuàng)新。在具體教學(xué)過(guò)程中，要求教師注重課程的選擇性與基礎(chǔ)性，正確認(rèn)識(shí)其與現(xiàn)實(shí)生活間的聯(lián)系，突破以往單一的教學(xué)模式，引進(jìn)更多有效的、先進(jìn)的教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究，使學(xué)生掌握更多的學(xué)習(xí)方法，從而提高教學(xué)效率與質(zhì)量。

（四）提升高中生物教學(xué)質(zhì)量的有效手段

“如何改進(jìn)與創(chuàng)新高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)，由此提升學(xué)生的生物核心素養(yǎng)及教學(xué)質(zhì)量”一直為高中生物課程教學(xué)研究所普遍關(guān)注的話題，進(jìn)而有學(xué)者提出了“創(chuàng)新教育”理念，需要教師從實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)化入手，使學(xué)生建立起良好的創(chuàng)新意識(shí)，同時(shí)運(yùn)用多元化的教學(xué)方法對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行豐富與優(yōu)化，積極調(diào)動(dòng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的參與積極性，并且教師還應(yīng)不斷完善教學(xué)評(píng)價(jià)體系，提高學(xué)生反省能力，在提升課堂教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)，促進(jìn)其生物素養(yǎng)的提升。

此外生物學(xué)實(shí)驗(yàn)可以向?qū)W生提供生物界的感性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的基本技能和觀察、分析、綜合運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)的能力，可見(jiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提高生物教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

二、 高中生物實(shí)驗(yàn)改進(jìn)和創(chuàng)新的有效路徑

（一）實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)與創(chuàng)新

通過(guò)分析當(dāng)前的教材實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)有許多實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)十分煩瑣，不僅會(huì)耽誤課堂教學(xué)時(shí)間，還會(huì)過(guò)多地分散學(xué)生的精力，需要教師依照教學(xué)實(shí)際進(jìn)行教學(xué)方法的改進(jìn)與創(chuàng)新，從而提升實(shí)驗(yàn)效率。例如在進(jìn)行“葉綠體中色素的提取和分離”這一實(shí)驗(yàn)的教學(xué)時(shí)，當(dāng)中為制備組織液需要學(xué)生經(jīng)歷研磨過(guò)程，但研磨是一個(gè)十分浪費(fèi)時(shí)間的活動(dòng)，并且一些藥品易揮發(fā)，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生的注意力分散，進(jìn)而影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。針對(duì)這一問(wèn)題，教師可申請(qǐng)學(xué)校購(gòu)置一些打漿機(jī)或是料理機(jī)，成為實(shí)驗(yàn)室的配置設(shè)備，為同樣需要研磨的實(shí)驗(yàn)提供支持，從而節(jié)省學(xué)生的實(shí)驗(yàn)研磨時(shí)間，有更多的精力與時(shí)間去觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，最終提高課堂效率。又或是在“水浴加熱”這一實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，生物組織可溶性還原糖的鑒定、溫度對(duì)酶活性的影響等相關(guān)實(shí)驗(yàn)均需要用到酒精燈這一工具，但其本身具有一定的危險(xiǎn)性，且無(wú)法有效把握其溫度。這時(shí)教師便可擺脫教材實(shí)驗(yàn)方法的材料要求，將酒精燈替換為恒溫的可調(diào)節(jié)的水浴鍋，供全班同學(xué)進(jìn)行統(tǒng)一使用，進(jìn)而提升實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性與效率。

（二）實(shí)驗(yàn)思考的改進(jìn)與創(chuàng)新

在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師都是依照教材要求來(lái)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)試劑與材料的，而學(xué)生也是依照一定步驟來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的，這易使學(xué)生形成機(jī)械性思維。學(xué)習(xí)是一個(gè)能動(dòng)的過(guò)程，學(xué)生只有對(duì)生物實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生興趣，才能形成實(shí)驗(yàn)探究的原動(dòng)力。教師可嘗試著在課前將具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容布置給學(xué)生，引導(dǎo)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過(guò)程的簡(jiǎn)化，反映出深刻的生物學(xué)原理。同時(shí)教師還要增加實(shí)驗(yàn)器材的數(shù)量與種類，通過(guò)“自助餐”的形式，增加學(xué)生的動(dòng)手機(jī)會(huì)，提高其生物知識(shí)與實(shí)驗(yàn)技能的掌握程度。另外教師還要?jiǎng)?chuàng)造開(kāi)放式的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，為學(xué)生的學(xué)習(xí)營(yíng)造良好的探究氛圍，促進(jìn)生生間、師生間的多向溝通與交流，鼓勵(lì)學(xué)生大膽提出自己遇到的困惑與見(jiàn)解，做到多種嘗試，挖掘?qū)W生的創(chuàng)造潛質(zhì)。例如在進(jìn)行“酵母菌細(xì)胞呼吸方式”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，酵母菌需要經(jīng)過(guò)8～10個(gè)小時(shí)的時(shí)間才能培養(yǎng)完成，這在短短的課堂時(shí)間中是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，因此當(dāng)完成實(shí)驗(yàn)裝置的安裝工作后，便可引導(dǎo)學(xué)生利用課下時(shí)間來(lái)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察與記錄，并于下節(jié)課展開(kāi)后續(xù)實(shí)驗(yàn)。還有考慮到高中生物的課時(shí)緊張，而部分實(shí)驗(yàn)又無(wú)法在一堂課內(nèi)完成，教師可應(yīng)用小組合作的教學(xué)模式，加強(qiáng)課外與課堂學(xué)習(xí)的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)“課外活動(dòng)、課上交流”。

（三）實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡母倪M(jìn)與創(chuàng)新

實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的確立需要符合“情感態(tài)度與價(jià)值觀、過(guò)程與方法、知識(shí)與技能”的三維目標(biāo)，并需要教師基于此明確操作性強(qiáng)、切實(shí)可行的探究活動(dòng)目標(biāo)，關(guān)注學(xué)生的知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程，增強(qiáng)其學(xué)習(xí)領(lǐng)悟與感受，使學(xué)生具備良好的科學(xué)品質(zhì)、操作技能、研究精神與思維方式。例如在進(jìn)行“植物細(xì)胞吸水和失水”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，紫洋蔥為主要的實(shí)驗(yàn)材料，原因在于紫洋蔥的液泡中含有花青素，不用染色便可通過(guò)顯微鏡來(lái)觀察到細(xì)胞結(jié)構(gòu)。但通常只有紫洋蔥最外面的1～2層鱗片葉才能得到最佳的實(shí)驗(yàn)效果，這樣會(huì)造成實(shí)驗(yàn)成本的較大浪費(fèi)。同時(shí)內(nèi)層的洋蔥鱗片葉肉細(xì)胞同表皮細(xì)胞結(jié)合的十分緊密，一般很難剝離，學(xué)生在撕取紫洋蔥的表皮細(xì)胞進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)不可避免地會(huì)附著一些葉肉細(xì)胞，從而影響觀察效果。對(duì)此，要想有效改善這些問(wèn)題，便要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡母倪M(jìn)與創(chuàng)新，讓學(xué)生展開(kāi)自主探究。教師可采用比較簡(jiǎn)單易行的方法，引導(dǎo)學(xué)生提前兩三天將紫洋蔥縱剖成兩半，并將鱗片葉逐片剝離開(kāi)來(lái)朝上擺放晾曬于陽(yáng)臺(tái)上，經(jīng)過(guò)蒸騰作用使葉肉細(xì)胞散失水分，最終與表皮細(xì)胞相分離，提高表皮細(xì)胞的撕取成功率。此外部分學(xué)生以小組的形式來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，還提出了一些溫馨提示：“鱗片葉不可在陽(yáng)光下暴曬”“晾曬時(shí)間不可過(guò)長(zhǎng)”等，由此證明學(xué)生充分地參與到了實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，有利于培養(yǎng)其良好的實(shí)驗(yàn)素質(zhì)。

（四）實(shí)驗(yàn)原理的改進(jìn)與創(chuàng)新

實(shí)驗(yàn)原理可為教師實(shí)驗(yàn)方案的制定提供有效指導(dǎo)，并為預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果提供理論依據(jù)。例如在“測(cè)定洋蔥外層鱗片葉細(xì)胞的細(xì)胞液濃度”時(shí)，便可利用“質(zhì)壁分離現(xiàn)象”展開(kāi)測(cè)定，而其實(shí)驗(yàn)原理則為滲透作用?；诖藢?shí)驗(yàn)原理，教師可組織學(xué)生去探究其他的實(shí)驗(yàn)，如可進(jìn)行細(xì)胞活性的有效鑒定，植物細(xì)胞質(zhì)壁分離法所體現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)原理是植物活細(xì)胞的原生質(zhì)層存在選擇透過(guò)性，反之死細(xì)胞便為全透性，同時(shí)原生質(zhì)層所具備的選擇透過(guò)性是植物細(xì)胞質(zhì)壁分離的先決條件，若能夠出現(xiàn)質(zhì)壁分離，則表明細(xì)胞是活的，反之表示為缺乏活性。由此可以看出，“質(zhì)壁分離法”具有鑒定細(xì)胞死活的作用。并且通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的改進(jìn)與創(chuàng)新，還能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方法的創(chuàng)新，例如在測(cè)定葉綠素含量時(shí)，便可引導(dǎo)學(xué)生采用“簡(jiǎn)易目測(cè)法”，實(shí)驗(yàn)原理為植物葉綠體中富含胡蘿卜素、葉綠素a、葉黃素及葉綠素b，而其色素含量會(huì)直接與溶液色澤深淺呈正相關(guān)關(guān)系，因此只要將葉綠體的色素提取液同已知濃度標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行比色，便可獲知提取液當(dāng)中的具體濃度。接下來(lái)還可根據(jù)組織重量及稀釋量，計(jì)算出組織當(dāng)中的葉綠素含量。這樣的實(shí)驗(yàn)操作方法不僅方便，而且結(jié)果明顯，是訓(xùn)練學(xué)生掌握科學(xué)探究方法及基本實(shí)驗(yàn)操作技能的有力手段。

（五）實(shí)驗(yàn)材料與器具的改進(jìn)與創(chuàng)新

新課改要求教師應(yīng)發(fā)揮本土資源的優(yōu)勢(shì)，豐富高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容，積極進(jìn)行實(shí)驗(yàn)材料與器具的改進(jìn)與創(chuàng)新。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)材料的選取時(shí)，需要教師依照實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)選擇一些易于獲取、經(jīng)濟(jì)實(shí)用且效果顯著的材料與用具，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展。一般情況下，對(duì)于一些要求較高的實(shí)驗(yàn)，教師可進(jìn)行材料的購(gòu)買，而一些簡(jiǎn)單易得且無(wú)危險(xiǎn)性的材料便可發(fā)動(dòng)學(xué)生去進(jìn)行準(zhǔn)備。例如在進(jìn)行“可溶性還原糖的鑒定”這一實(shí)驗(yàn)時(shí)，教材中選擇的是淺色且含糖量較高的梨或蘋果原漿，需要在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行清洗與研磨工作，這樣費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。而若用葡萄替代蘋果或梨原漿，學(xué)生只需去皮便可輕易得到清澈的果汁，之后再用清水進(jìn)行1倍稀釋，便可對(duì)當(dāng)中多的可溶性還原糖進(jìn)行鑒定，最終呈現(xiàn)磚紅色沉淀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。讓學(xué)生參與到材料準(zhǔn)備的過(guò)程中，其不僅可學(xué)到更多的實(shí)驗(yàn)方法，還能對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、注意事項(xiàng)也會(huì)有更透徹的理解，進(jìn)而思考更多生物學(xué)知識(shí)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

三、 結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，高中生物實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新符合素質(zhì)教育與新課改的具體要求，可在提高教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)，激發(fā)學(xué)生的生物學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)其思維能力、動(dòng)手能力與創(chuàng)新能力，為社會(huì)發(fā)展提供良好的人才支持。在具體教學(xué)中，需要教師從實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)思考、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)材料器具等方面展開(kāi)詳細(xì)的改進(jìn)，促進(jìn)高中生物教學(xué)體系的不斷完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏軍仁.高中生物實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀分析及實(shí)驗(yàn)技術(shù)改進(jìn)與創(chuàng)新探析[J].課程教育研究，2020（7）：196.

[2]宋欣.高中生物實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀分析及實(shí)驗(yàn)技術(shù)改進(jìn)與創(chuàng)新[J].課程教育研究，2018（51）：169.

[3]張立玲.高中生物實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀分析及實(shí)驗(yàn)技術(shù)改進(jìn)與創(chuàng)新[J].生物技術(shù)世界，2016（1）：183.

[4]演生成，宋浩銀，高靜.高中生物三個(gè)重要實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2015，32（11）：25+43.

[5]程曉梅.高中生物實(shí)驗(yàn)技術(shù)改進(jìn)與創(chuàng)新[J].生物技術(shù)世界，2015（2）：91.

作者簡(jiǎn)介：

楊冰，寧夏回族自治區(qū)銀川市，寧夏育才中學(xué)。