實驗教學(xué)在高中生物學(xué)教學(xué)中的優(yōu)化策略研究

摘 要：生物學(xué)教學(xué)分為兩部分，一部分是理論教學(xué)，一部分是實驗教學(xué)。由于傳統(tǒng)教學(xué)觀念根深蒂固，在生物學(xué)教學(xué)中，教師往往將理論教學(xué)當(dāng)作重點，忽視實驗教學(xué)或?qū)嶒灲虒W(xué)形式化。實驗教學(xué)可以讓學(xué)生對生物學(xué)產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣，加深對知識的理解，提升學(xué)習(xí)能力，所以教師應(yīng)重視實驗教學(xué)。文章從實驗準(zhǔn)備、微視頻制作、認(rèn)知沖突、改進(jìn)拓展、生活化實驗及實驗教學(xué)對生物學(xué)學(xué)習(xí)的意義六個方面入手，闡述了實驗教學(xué)在高中生物學(xué)教學(xué)中的優(yōu)化策略。

關(guān)鍵詞：高中生物學(xué);實驗教學(xué);教學(xué)策略

中圖分類號：G427? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-624X（2021）46-0046-03

作者簡介：王靜（1980.12—），女，安徽省宿州學(xué)院附屬實驗中學(xué)，中學(xué)二級教師，本科學(xué)歷。

引 言

生物學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科。當(dāng)前的生物學(xué)實驗教學(xué)一般采用“菜單式實驗”或“模仿式實驗”。這樣的實驗教學(xué)流于形式，無法讓學(xué)生對實驗探究有深刻體驗，導(dǎo)致學(xué)生喪失學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)也受到了影響。針對這種情況，教師要優(yōu)化實驗教學(xué)，真正發(fā)揮其教學(xué)作用。

一、實驗準(zhǔn)備

在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，教師會在學(xué)生到實驗室前把所有的實驗材料都擺放好的，而學(xué)生并沒有參與到其中。學(xué)生在做完實驗后隨便把工具一擺就離開了。這不僅加重了教師的工作負(fù)擔(dān)，還容易損壞材料。針對這種情況，教師可以組織一些對生物學(xué)實驗感興趣的學(xué)生參與試劑調(diào)配和材料準(zhǔn)備活動，幫助學(xué)生掌握儀器的用途和使用方法。這樣，在課堂教學(xué)中，這些參與實驗準(zhǔn)備工作的學(xué)生就會成為“小老師”，起到一定的輔助教學(xué)作用。這不僅可以凸顯學(xué)生的主體地位，還可以減輕教師的教學(xué)壓力[1]。

以“探究酵母菌的呼吸方式”為例，很多學(xué)生對酵母菌的了解僅限于其可以用來制作饅頭、面包和酒釀，并不知道酵母菌長什么樣，它的大小是多大，它的生殖方式是什么。針對這種情況，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生對酵母菌進(jìn)行培養(yǎng)觀察，并讓學(xué)生利用DV記錄活動過程，拍攝酵母菌的形態(tài)、出芽生殖的照片，然后將其在課堂上進(jìn)行分享，從而豐富學(xué)生的感性認(rèn)知。接著，教師可以讓學(xué)生參與酵母培養(yǎng)液、btb試劑的制備活動，并完成實驗預(yù)演，從而有效提高課堂演示的成功率。最后，教師可以給予學(xué)生一定的鼓勵，讓其嘗試制作甜酒釀，并利用電子小報的方式進(jìn)行成果展示。這樣，學(xué)生就可以深刻記憶酵母菌呼吸產(chǎn)物。

二、微視頻制作

社會不斷進(jìn)步，時代飛快發(fā)展。在新課程改革和教學(xué)實踐的要求下，教師的工作已經(jīng)不是簡單地把書本上的知識內(nèi)容傳授給學(xué)生，而是要在教的過程中讓學(xué)生體會到學(xué)習(xí)的樂趣，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。微課教學(xué)是利用動畫、短片等直觀手段加以情景教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生通過聯(lián)想、實踐等多種方式建立起無意識的心理傾向，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣，充分發(fā)揮學(xué)生的潛力，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，使學(xué)生在輕松愉快的氛圍中獲得更好的學(xué)習(xí)效果。微課視頻最大的特點就是短小精煉，而且學(xué)習(xí)者可以隨時隨地學(xué)習(xí)。所以，教師可以讓學(xué)生自主完成實驗操作，并對實驗過程進(jìn)行視頻拍攝[2]。在這一過程中，教師要給予學(xué)生一定的鼓勵，讓學(xué)生對生物學(xué)問題進(jìn)行深入探討，鍛煉和提高學(xué)生的語言表達(dá)能力。

以“果蠅唾液腺染色體的觀察”為例，臨時裝片的制作難度很大，因此在課堂教學(xué)中，教師可以讓學(xué)生觀察永久裝片。遺傳學(xué)教學(xué)中經(jīng)常會用到的實驗材料是果蠅。要想讓學(xué)生了解果蠅的生活史，豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗，提高學(xué)生的實驗操作能力，教師可以充分利用課余時間，借助興趣小組讓學(xué)生參與實驗過程，捕獲果蠅，培養(yǎng)幼蟲，并在幼蟲長到一定程度后剝離其唾液腺，之后進(jìn)行低滲解離、染色壓片。教師要讓學(xué)生將這一過程記錄下來，并制作成微視頻。在課堂教學(xué)時，教師可以邀請興趣小組的學(xué)生上講臺，對視頻中的實驗過程進(jìn)行講解，說一說自己的實驗體會。相較于直接在網(wǎng)上查找資源，這樣的微視頻更容易將學(xué)生的注意力集中起來，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

三、認(rèn)知沖突

在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，學(xué)生被動接受知識，并且新舊知識沒有進(jìn)行連接，導(dǎo)致學(xué)生只是記憶知識，并沒有真正理解知識。在實驗教學(xué)中，教師可以通過設(shè)計問題，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，讓學(xué)生通過探究、思考等方式構(gòu)建完整、系統(tǒng)的知識框架[3]。

以“葉綠體色素的提取和分離”為例，在實驗教學(xué)前，教師可以設(shè)置這樣的問題：“大多數(shù)植物的葉子在春季、夏季會呈現(xiàn)出綠色，在秋季又會變成黃色，這是為什么呢？”經(jīng)過短暫的思考，學(xué)生可以快速地回答出葉子在春季、夏季呈現(xiàn)綠色的原因是葉片中有葉綠素。對于葉子在秋季變成黃色的原因，學(xué)生無法快速準(zhǔn)確地進(jìn)行回答，但會產(chǎn)生一定猜想，如葉綠素發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)變成了其他物質(zhì)。而學(xué)生之所以有這樣的猜想，是因為前面學(xué)過葉片中有葉綠素。這時，教師提問：“除了葉綠素，葉子里邊有其他色素嗎？”教師適時引導(dǎo)，學(xué)生就會主動進(jìn)行實驗探究，完善自己的認(rèn)知。由此可見，學(xué)生進(jìn)行實驗的過程就是主動構(gòu)建新知識的過程。這有利于學(xué)生加深對知識的理解，提升自主學(xué)習(xí)能力和探究能力。

四、改進(jìn)拓展

實驗教學(xué)可以有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。但是在當(dāng)前的實驗教學(xué)中，教師會讓學(xué)生按照教材中的實驗步驟進(jìn)行實驗，導(dǎo)致學(xué)生對知識的了解停留在表面，無法深入理解知識，因而實驗教學(xué)的作用沒有發(fā)揮出來。

以探究影響光合作用的因素為例，教師可采取以下措施對課堂教學(xué)進(jìn)行改進(jìn)和拓展。

（一）根據(jù)實際情況，改進(jìn)實驗材料

本實驗的可用材料有很多，除常用的蠶豆葉，還可以是紅薯葉、菠菜、青菜、白菜、生菜等。所以在設(shè)計實驗時，教師可以根據(jù)季節(jié)、地域等實際情況，選擇合適的材料。

另外，在設(shè)計這一實驗時，教師可以用一次性注射器代替玻璃注射器。因為相較于玻璃注射器，一次性注射器不容易損壞，且價格不貴。

（二）拓展實驗內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力

在探究CO2對光合作用的影響時，學(xué)生應(yīng)將煮沸后的自來水快速冷卻，使其保持在25℃左右，然后用其配制不同濃度的NaHCO2溶液。但是有的學(xué)生怕麻煩，直接使用未煮沸的自來水。筆者發(fā)現(xiàn)這一情況后，在接下來的分組實驗中安排不同小組分別使用不同程度的自來水，得到如下結(jié)果（見表1）。

之所以將水煮沸，是因為水中含有CO2，而CO2在水中有一定的溶解度。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，當(dāng)水溫達(dá)到25℃時，一毫升的水中二氧化碳的溶解度為0.795毫升。但是氣體的溶解度會隨著溫度提升而減少[3]。因此，將水煮沸并進(jìn)行急速冷卻，水中的CO2幾乎為零，可以使實驗條件控制得更準(zhǔn)確。

結(jié)合表1可知，運用自來水配置NaHCO2溶液，雖然與原先的結(jié)果有一定的差別，但是其在誤差允許的范圍內(nèi)，并不會對實驗的總體效果產(chǎn)生影響。這樣的拓展探究，不但培養(yǎng)了學(xué)生的探究能力，而且讓學(xué)生從記錄的實際結(jié)果中發(fā)現(xiàn)新知識，進(jìn)一步理解CO2對光合作用的影響。

五、實驗生活化

除教材中涉及的實驗，教師還可以讓學(xué)生進(jìn)行生活化實驗探究。在生活化實驗探究中，學(xué)生能夠?qū)W以致用，形成科學(xué)的實驗態(tài)度，正確對待生活問題，加深對生物學(xué)知識的理解[4]。

以“食物中主要營養(yǎng)成分的鑒別”為例，在探究實驗中，教師可以讓學(xué)生將家里的食材帶到實驗室，對其進(jìn)行鑒別。鑒別的內(nèi)容有其蘊(yùn)含著的營養(yǎng)成分和種類。比如，在鑒定食物中的還原性糖時，學(xué)生帶來了各種各樣的果汁，如梨汁、蘋果汁、橙汁、西瓜汁等。這時，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入討論：這些材料都適合這一實驗探究嗎？通過思考和討論，學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)：西瓜汁是紅色的，其紅色會對實驗結(jié)果的判定產(chǎn)生一定的影響。又如，教師可以讓學(xué)生去超市買全脂的、半脫脂的、脫脂的牛奶，對其中脂肪成分的含量進(jìn)行檢測、對比。在這一過程中，教師可以啟發(fā)學(xué)生思考這三種產(chǎn)品的消費人群。

因為這些實驗的素材與生活密切相關(guān)，學(xué)生的探究積極性、主動性被調(diào)動起來，思維火花也被點燃，課堂教學(xué)的活力得以釋放，課堂教學(xué)效率、質(zhì)量也得到有效提高。而且，課堂實驗教學(xué)可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)到飲食結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識，學(xué)會營養(yǎng)搭配，并初步建立均衡膳食的觀念。由此可見，實驗生活化可以有效激發(fā)學(xué)生的實驗興趣，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，讓學(xué)生主動參與到教學(xué)過程中，進(jìn)行深入思考和探究。除此之外，學(xué)生還可以發(fā)現(xiàn)知識與生活之間的聯(lián)系，養(yǎng)成運用科學(xué)知識解決生活實際問題的習(xí)慣。

六、實驗教學(xué)對生物學(xué)學(xué)習(xí)的意義

“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，生物學(xué)實驗教學(xué)能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為學(xué)生理解生物學(xué)知識提供事實根據(jù)，使學(xué)生對生物學(xué)現(xiàn)象形成鮮明生動、印象深刻的感性認(rèn)識，從而培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、想象能力、實驗?zāi)芰?、表達(dá)和理解能力。作為一名從教數(shù)年的生物教師，筆者深刻地體會到實驗教學(xué)對學(xué)生的影響[5]。

第一，實驗教學(xué)能夠激發(fā)學(xué)生對生物學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生對生物學(xué)課程產(chǎn)生了興趣，就會積極主動地學(xué)習(xí)，那么教學(xué)就能達(dá)到事半功倍的效果。在生物學(xué)實驗教學(xué)中，教師可以為學(xué)生展現(xiàn)生動、直觀的生物學(xué)現(xiàn)象，吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲。例如，在探究食物中的營養(yǎng)成分這一實驗中，學(xué)生會產(chǎn)生這樣的疑問：定性的顏色反應(yīng)可以完成對物質(zhì)的定量分析嗎？接著，學(xué)生就會積極主動地參與課堂學(xué)習(xí)，進(jìn)行驗證實踐，從而解決疑問，加深對知識的理解和印象。

第二，實驗教學(xué)能夠培養(yǎng)學(xué)生的探索精神。教師結(jié)合每一個具體實驗，幫助學(xué)生由了解到理解，最后初步掌握科學(xué)研究的基本思路，并將這種發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的基本程序內(nèi)化為學(xué)生的思維習(xí)慣，同時充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。實驗教學(xué)要使每位學(xué)生的潛能都得以發(fā)揮，讓每位學(xué)生都能獲得科學(xué)探究的體驗，掌握科學(xué)探究的方式方法，從而獲得成功。

第三，實驗教學(xué)能夠鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力和動手能力。生活、生產(chǎn)中的生物學(xué)現(xiàn)象十分普遍，因此教師在日常教學(xué)中應(yīng)要求學(xué)生多觀察身邊的生物學(xué)現(xiàn)象，思考其涉及哪些生物學(xué)知識和原理。教師可以在班上成立生物學(xué)興趣小組，鼓勵學(xué)生自主進(jìn)行課本上的小實驗，以彌補(bǔ)課堂實驗教學(xué)的不足，培養(yǎng)其創(chuàng)造能力和動手操作能力。在這個過程中，教師要適時地加以引導(dǎo)和點撥，還可進(jìn)行定期評比，對做得好的學(xué)生及時給予肯定和鼓勵，以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作熱情。學(xué)生在這一過程中不僅能提升獨立思考能力，還能形成團(tuán)隊合作意識，提升觀察能力、動手能力和創(chuàng)新思維能力。教師可激勵學(xué)生通過觀察、實驗、歸納、類比等探索手段提出種種假設(shè)和猜想，并通過實驗加以驗證，以此發(fā)展他們的創(chuàng)新意識。

第四，實驗教學(xué)能夠培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。任何一個生物學(xué)結(jié)論都是通過無數(shù)次的實驗得出的結(jié)果，因此學(xué)生在實驗過程中要具有嚴(yán)密的思維邏輯，對待實驗要有謹(jǐn)慎的態(tài)度，思考它的多重因素和可行性。得出實驗結(jié)論后，學(xué)生需要用精確的生物學(xué)語言準(zhǔn)確表達(dá)，以解釋生物現(xiàn)象和規(guī)律。

總之，教師要積極探索生物學(xué)實驗教學(xué)策略，以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)、實驗為主干，更新教學(xué)觀念，采用多種實驗教學(xué)方法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，使其在反思中進(jìn)步，在總結(jié)中完善。

結(jié) 語

眾所周知，傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式方法已經(jīng)無法滿足當(dāng)前的教學(xué)需求，也無法高效培養(yǎng)學(xué)生的各項能力。在生物學(xué)教學(xué)中，教師要重視優(yōu)化實驗教學(xué)，充分發(fā)揮其作用，讓課堂教學(xué)活躍起來，凸顯學(xué)生的主體地位，讓學(xué)生更好地理解和掌握知識，發(fā)現(xiàn)生物學(xué)的魅力，進(jìn)而有效培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。教無定法，實驗教學(xué)方法不止上述提到的幾種，教師可以根據(jù)課堂教學(xué)實際、學(xué)生的實際學(xué)情選擇適合的方式開展實驗教學(xué)。只有這樣，生物實驗教學(xué)才能真正得以優(yōu)化，讓每位學(xué)生都學(xué)有所獲，提高學(xué)習(xí)能力。

[參考文獻(xiàn)]

劉玉章，董杰.探究性教學(xué)在高中生物實驗課中的優(yōu)化策略[J].中學(xué)生物教學(xué)，2017（08）：25-26.

胡美秀.高中生物實驗教學(xué)的優(yōu)化研究：以高中生物必修1為例[D].長沙：湖南師范大學(xué)，2016.

王更強(qiáng).高中生物探究性實驗教學(xué)的優(yōu)化策略[J].生命世界，2009（11）：100-102.

趙丹.試分析高中生物實驗教學(xué)的優(yōu)化策略[J].名師在線，2017（06）：9.

龔學(xué)艷.新課標(biāo)下高中生物實驗教學(xué)的有效性分析[J].試題與研究，2021（35）：13-14.