高中生物實驗教學(xué)方法研究

鄭穎瑩

（福建省廈門市同安實驗中學(xué)，福建廈門 361100）

引 言

實驗是高中生物教學(xué)中不可或缺的一部分，也是培養(yǎng)學(xué)生生物探究素養(yǎng)、生命認知能力的關(guān)鍵。但是，由于生物實驗具有嚴謹性、復(fù)雜性，因此，教師只有不斷優(yōu)化生物實驗教學(xué)方法，才能在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時，提高生物實驗教學(xué)的有效性。

一、創(chuàng)新高中生物實驗教學(xué)基本步驟

傳統(tǒng)的高中生物實驗教學(xué)步驟一般是提出問題、設(shè)計實驗、實施實驗、得出結(jié)論。這樣的實驗教學(xué)順序限制了學(xué)生的思維發(fā)展，沒有從學(xué)生學(xué)習(xí)特點出發(fā)，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力與創(chuàng)造能力的發(fā)展?；诖?，創(chuàng)新高中生物實驗教學(xué)步驟就顯得十分必要[1]。創(chuàng)新實驗教學(xué)步驟要充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，摒棄過去以教師為主體的思路，實驗教學(xué)中要體現(xiàn)學(xué)生想學(xué)什么、想要如何學(xué)習(xí)的特性。學(xué)生學(xué)習(xí)是意義建構(gòu)的過程。因此，教師從過去的主導(dǎo)者變成了引導(dǎo)者，要帶領(lǐng)學(xué)生推導(dǎo)、分析和探究實驗現(xiàn)象，組織學(xué)生進行理論引用與結(jié)論總結(jié)，實驗評估要貫穿始終。創(chuàng)新生物實驗教學(xué)步驟，基本以如下三個問題為依據(jù)：（1）學(xué)生想學(xué)什么？（2）學(xué)生現(xiàn)階段處于怎樣的學(xué)習(xí)位置？（3）學(xué)生如何才能夠領(lǐng)會到教師的期待？

多媒體作為輔助生物實驗教學(xué)的技術(shù)類型，在實驗教學(xué)步驟創(chuàng)新中發(fā)揮著不可替代的作用。教師可以利用多媒體，將實驗步驟改為六個部分：情境—小組—橋梁—任務(wù)—展示—反思。生物實驗教學(xué)過程中可以循環(huán)使用這六個部分，并且在這六個部分中融入實驗?zāi)康摹嶒炘?、實驗材料、實驗器材、步驟、結(jié)論等。隨著這六個實驗步驟的完成，學(xué)生學(xué)習(xí)目的也將達成。另外，教師要為學(xué)生營造積極、安全、和諧的實驗氛圍。在科學(xué)的實驗步驟及富有感染力的實驗環(huán)境中，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性才會更加高漲。

例如，在“用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體”的實驗教學(xué)中，教師利用多媒體設(shè)備播放圖片，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，幫助學(xué)生結(jié)合已有知識、日常積累等快速說出圖片中的內(nèi)容，從而集中學(xué)生注意力，完成課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)。（情境）

接著，教師將學(xué)生分為若干小組，組織學(xué)生以小組為單位觀察圖片內(nèi)容，總結(jié)葉綠體、線粒體的特點，以奠定實驗教學(xué)基礎(chǔ)。（小組）

教師利用教學(xué)情境，幫助學(xué)生復(fù)習(xí)總結(jié)了舊知識，并利用舊知識引發(fā)學(xué)生知識遷移，引導(dǎo)學(xué)生進一步觀看多媒體課件，與教師一同學(xué)習(xí)葉肉細胞中的葉綠體，幫助學(xué)生認識到：葉綠體呈綠色，形狀為扁平的橢圓形球體或者球體，分散在細胞質(zhì)中。（橋梁）

完成這部分教學(xué)之后，教師鼓勵學(xué)生以小組為單位使用顯微鏡觀察“葉綠體和線粒體”的形態(tài)，并結(jié)合觀察到的情況，總結(jié)出：處于生活狀態(tài)的線粒體的形態(tài)有短棒狀、圓球狀、線形、啞鈴形等。（任務(wù)）

各個學(xué)習(xí)小組完成觀察實驗、總結(jié)結(jié)論后，展示結(jié)果，與其他小組分享探究學(xué)習(xí)成果。（展示）

教師與學(xué)生一同回顧實驗過程，再次強化“用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體”的實驗學(xué)習(xí)成果，幫助學(xué)生更好地記憶和理解“葉綠體和線粒體”的形態(tài)、特征，并掌握使用高倍顯微鏡的步驟、方法[2]。（反思）

二、創(chuàng)新高中生物實驗教學(xué)手段

實驗教學(xué)手段創(chuàng)新也是高中生物實驗教學(xué)改革的重要方面。教學(xué)手段是傳遞信息、搭建學(xué)生與教師之間橋梁的關(guān)鍵。因此，教師應(yīng)該不斷優(yōu)化和完善生物實驗教學(xué)手段。從高中生物教學(xué)的發(fā)展歷程來看，其經(jīng)歷了口頭教學(xué)、文字書籍、印刷教材、電子視聽設(shè)備、多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)五個發(fā)展階段?，F(xiàn)代化教學(xué)手段與傳統(tǒng)教學(xué)手段是相輔相成的，但同時也是相對而言的。傳統(tǒng)教學(xué)一般包括教科書、粉筆、黑板、掛圖等。現(xiàn)代化教學(xué)手段則是指各種電教設(shè)備，如幻燈片、投影儀、計算機等。這些先進的教學(xué)手段將原本復(fù)雜的理論知識以更加直觀的方式展現(xiàn)出來，整合了聲音、光影、圖片、文字等內(nèi)容，有效輔助了生物實驗教學(xué)，也被稱為“電教化教學(xué)”或“多媒體教學(xué)”。這類實驗教學(xué)手段能夠體現(xiàn)教師的教學(xué)意圖，凸顯學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位和在學(xué)習(xí)中的價值，促進了時間與空間的交互。現(xiàn)階段，多媒體教學(xué)大部分以PPT 形式呈現(xiàn)，而PPT 則是文字、圖形、影像等素材的整合，符合高中生的學(xué)習(xí)興趣，可以有效激發(fā)學(xué)生的實驗熱情。現(xiàn)階段，常見的新型實驗教學(xué)手段包括視頻演示、動畫模擬、虛擬實驗教學(xué)平臺等。以虛擬實驗教學(xué)平臺為例，這是一種基于現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)的先進教學(xué)手段，借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以為學(xué)生構(gòu)建生動、逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境。學(xué)生在虛擬環(huán)境中感受生物實驗內(nèi)容、理解生物知識，從而加速和鞏固學(xué)習(xí)成果。虛擬實驗教學(xué)平臺依托虛擬現(xiàn)實技術(shù)，能夠構(gòu)建各種虛擬實驗室，突破了傳統(tǒng)實驗室教學(xué)的桎梏，不僅節(jié)約了大量實驗成本，還降低了很多實驗風(fēng)險，突破了時間與空間的限制，可以在短短十幾分鐘或者幾十分鐘內(nèi)展示十幾年甚至上百年才能夠觀察到的實驗變化過程，大大拓展了高中生物教學(xué)的外延和實效[3]。

例如，在“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”實驗教學(xué)中，為了能夠更好地強化學(xué)生對實驗過程、實驗結(jié)論的認知和記憶，教師可以在虛擬實驗平臺將完整的實驗過程展示出來，并進行同步講解。針對學(xué)生沒有觀察清楚的內(nèi)容，教師可以反復(fù)播放。虛擬實驗教學(xué)平臺可以隨意播放任意一個實驗步驟，重復(fù)進行實驗講解和分析，這大大提升了生物實驗教學(xué)的實效。

完成實驗演示之后，教師提出問題：通過觀察實驗過程，大家發(fā)現(xiàn)了什么？得出了什么結(jié)論？在教師的講解、引導(dǎo)，以及直觀虛擬演示的基礎(chǔ)上，學(xué)生可以總結(jié)出：土豆中含有淀粉，但是蘋果中不含有淀粉；蘋果中含有還原糖，但是土豆中沒有還原糖。在這個基礎(chǔ)上，教師再對糖類鑒定的注意事項、反應(yīng)原理、實驗現(xiàn)象進行詳細講解。

虛擬實驗教學(xué)平臺直觀進行演示實驗，大大提高了實驗教學(xué)的趣味性和生物實驗教學(xué)的現(xiàn)代化水平，同時也避免了各種實驗試劑、實驗用品的消耗及實驗失敗等問題，有效提高了學(xué)生學(xué)習(xí)效果與實驗教學(xué)質(zhì)量。

三、改革高中生物實驗學(xué)習(xí)方法

生物實驗學(xué)習(xí)方法是學(xué)生為了學(xué)習(xí)目標、學(xué)習(xí)任務(wù)采用的方式和手段的總稱[4]?，F(xiàn)代化教學(xué)時代背景下，高中生物實驗學(xué)習(xí)方法要全面體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性及個體的差異性，能夠?qū)嶒灲虒W(xué)面向全體學(xué)生，并促進學(xué)生個性學(xué)習(xí)的實現(xiàn)?，F(xiàn)階段，有效的高中生物實驗學(xué)習(xí)創(chuàng)新方法，包括自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、體驗學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)等。

自主學(xué)習(xí)是學(xué)生獨立完成學(xué)習(xí)過程，并能夠有意識地進行學(xué)習(xí)規(guī)劃、監(jiān)控與評估[5]。自主學(xué)習(xí)的核心是提高學(xué)生獨立發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，其原則是全面發(fā)揮出學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

合作學(xué)習(xí)一般以小組為單位，充分調(diào)動一切積極因素，實現(xiàn)學(xué)生之間的團結(jié)互助、合作學(xué)習(xí)，凸顯團體成績，其目的是增強學(xué)生合作、自主、積極的學(xué)習(xí)意識，培養(yǎng)學(xué)生互助、團結(jié)的品質(zhì)，提高學(xué)生個人的責(zé)任感，促進學(xué)生創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力的發(fā)展。

體驗學(xué)習(xí)的關(guān)鍵在于“體驗”。教師以學(xué)生為中心，通過創(chuàng)設(shè)生動的教學(xué)情境、構(gòu)建虛擬教學(xué)場景等方式強化學(xué)生的實驗體驗，實現(xiàn)“做中教、做中學(xué)、做中求發(fā)展”，在體驗中提高學(xué)生的理解能力、邏輯能力、分析能力、情感思維等。體驗學(xué)習(xí)遵循注重體驗、寓教于樂、貼近生活的基本原則，能夠大大提高生物實驗的教學(xué)實效。

探究學(xué)習(xí)以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神、實踐能力、邏輯分析能力為目的。學(xué)生結(jié)合已有知識發(fā)現(xiàn)問題、探究問題、解決問題，最終形成科學(xué)觀念，掌握科學(xué)研究生物實驗的方法，大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力與實驗素養(yǎng)。

例如，教師在給學(xué)生講解“植物細胞的結(jié)構(gòu)與功能”時，為了讓學(xué)生更好地理解細胞的內(nèi)容，印象更加深刻，可以組織學(xué)生進行實驗探究，通過讓學(xué)生親自操作實驗，探究實驗中的問題和現(xiàn)象，強化學(xué)生對生物知識的理解和記憶。

教師可將實驗步驟及實驗中需要注意的事項一一講述出來，并提出問題：通過實驗，如何探究“植物細胞的結(jié)構(gòu)”。

學(xué)生要自主進行問題探究與總結(jié)[6]。學(xué)生先切割一塊洋蔥表皮，將其放到載玻片上，然后在上面滴入清水，之后蓋上蓋玻片，將顯微鏡的目鏡和物鏡進行調(diào)節(jié)，其精度都調(diào)節(jié)無誤之后，再將載玻片放到觀察臺，然后根據(jù)情況調(diào)整光圈，進行細胞的觀察。這樣，學(xué)生直觀地看到植物細胞的結(jié)構(gòu)包括細胞壁、細胞膜、細胞質(zhì)和細胞核等部分。教師可以順勢指出，細胞膜、細胞質(zhì)和細胞核總稱為原生質(zhì)體。

通過教師的指導(dǎo)及學(xué)生的自主探究，學(xué)生對實驗過程、實驗結(jié)論的記憶更加深刻，并且通過親自操作探究，對細胞的結(jié)構(gòu)和形態(tài)會有更好的理解。生物教學(xué)中開展實驗探究，不僅增強了學(xué)生的實踐能力，還能夠大大提升課堂教學(xué)效果。

結(jié) 語

生物科學(xué)具有一定的抽象性，且生物實驗過程中學(xué)生學(xué)習(xí)往往會存在一定困難。高中生物教學(xué)改革與優(yōu)化是現(xiàn)階段提高生物實驗教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵[7]。教師要結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)特點和教學(xué)目標制訂科學(xué)的教學(xué)計劃，并從教學(xué)手段、實驗教學(xué)步驟、學(xué)習(xí)方法等幾個方面進行改革和創(chuàng)新，最大限度發(fā)揮出網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的優(yōu)勢，提高生物實驗教學(xué)的趣味性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生自主學(xué)習(xí)探究，回歸學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，最終達到提高實驗教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生生物綜合素養(yǎng)的目的。