如何在高中生物學(xué)中實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)
——以課例“生殖和生命的延續(xù)”為例

上海外國語大學(xué)附屬外國語學(xué)校東校 紀(jì)春飛

生物是以實(shí)驗(yàn)為載體的，高中生物教學(xué)離不開實(shí)驗(yàn)教學(xué)。新課改高度重視實(shí)驗(yàn)改革。例如，上海二期課改把探究體驗(yàn)生命教育推上了日程，以實(shí)驗(yàn)的“教”與“學(xué)”為前提，把實(shí)驗(yàn)的過程發(fā)展為“認(rèn)識(shí)、組合、探索、進(jìn)展”等，提升學(xué)生處理問題的水平。2017 年修訂版《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》也提到，科學(xué)探究和思維是學(xué)科核心素養(yǎng)的精髓。此外，科學(xué)探究與思維跟實(shí)驗(yàn)教學(xué)有著密不可分的關(guān)系。高中生物實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠提高學(xué)生的生物學(xué)科素養(yǎng)。

通常的生物理論教學(xué)注重知識(shí)記憶與理解，對(duì)知識(shí)轉(zhuǎn)移與應(yīng)用關(guān)心不夠。這會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)一些抽象的知識(shí)不能形象理解，使學(xué)生學(xué)習(xí)興趣受到影響。而實(shí)驗(yàn)教學(xué)關(guān)注的是實(shí)踐應(yīng)用，在乎學(xué)生的創(chuàng)造力、學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)了教材與實(shí)驗(yàn)的深度融合，讓知識(shí)具有實(shí)用性，有利于學(xué)生深刻理解與記憶。

可以看出，生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠使學(xué)生提高學(xué)習(xí)生物的興趣，但是在高中實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在一些問題，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)沒有很好地提高學(xué)生學(xué)習(xí)生物的質(zhì)量。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

當(dāng)前高中生物學(xué)教學(xué)存在的問題，表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。（1）通常教學(xué)環(huán)節(jié)沒有實(shí)驗(yàn)演示。教材中提到的實(shí)驗(yàn)都可以對(duì)其進(jìn)行演示，如探究對(duì)酶活性的影響因素、小麥胚芽鞘見光彎曲特性、牛蛙脊髓反射情況等?？墒怯捎谏险n時(shí)間緊張、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備不足、教師教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的制約等，教學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)演示不到位。（2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法不足。當(dāng)前教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要通過演示實(shí)驗(yàn)與講解來實(shí)施，學(xué)生是跟著步驟進(jìn)行。這樣雖然能降低學(xué)生出錯(cuò)的頻率，但是會(huì)讓學(xué)生缺乏自主性，科學(xué)思維與探究的素質(zhì)沒有得到提高。（3）實(shí)驗(yàn)課時(shí)不夠。盡管生物實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容與要求不斷提高，但是生物課時(shí)數(shù)沒有改變，一些教師為了維持理論課時(shí)，而忽視了實(shí)驗(yàn)教學(xué)。（4）學(xué)校實(shí)驗(yàn)室儀器、設(shè)備不足，制約了實(shí)驗(yàn)操作。（5）實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新性不足，不能有效激發(fā)學(xué)生的探究與思維能力，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)也沒有得到足夠的重視。

二、如何在“生殖和生命的延續(xù)”中實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)

對(duì)于以上問題，若要克服，還要能達(dá)到生物教學(xué)目標(biāo)，在教學(xué)的時(shí)候，理論教學(xué)可以通過實(shí)驗(yàn)來展開，不僅實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)，也有利于教學(xué)進(jìn)程正常推進(jìn)。下面以課例“生殖和生命的延續(xù)”來進(jìn)行探討，教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)需要做到以下幾個(gè)方面。

（一）教學(xué)目標(biāo)

理解生殖是生命的表現(xiàn)之一；學(xué)生可以自己制作臨時(shí)裝片，可以在顯微鏡下觀察出芽生殖與分裂生殖，在小組內(nèi)進(jìn)行合作探究來提高科學(xué)思維，感受這個(gè)知識(shí)點(diǎn)在生物前沿上所做的貢獻(xiàn)；查看孢子，孢子繁殖后對(duì)其霉菌種類進(jìn)行判斷；突出演示實(shí)驗(yàn)，會(huì)設(shè)計(jì)與實(shí)施實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行小組合作。

（二）提出問題

新陳代謝和生殖是生物的生存特點(diǎn)之一，在顯微鏡下，可以觀察到“圓形個(gè)體”，怎樣證明它是有生命的？怎樣證明酒釀里的酵母菌與某類未知酵母菌的繁殖方式？孢子是霉菌通過無性繁殖產(chǎn)生的細(xì)胞，不同霉菌產(chǎn)生不同孢子，怎樣通過孢子判別霉菌的類別？

（三）設(shè)計(jì)思路

培養(yǎng)學(xué)生生命理念與科學(xué)思維素質(zhì)；學(xué)生需要觀察分裂生殖與出芽生殖的無性生殖方式；運(yùn)用酒釀酵母與裂殖酵母真菌來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生觀察，然后得出這兩種繁殖的不同；種子與孢子的生殖方式不一樣，根據(jù)實(shí)驗(yàn)，查看酒釀表面霉菌孢子狀態(tài)與顏色，通過狀態(tài)與顏色來識(shí)別霉菌種類。

（四）學(xué)生活動(dòng)

進(jìn)行小組探討，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（說出方案），證明這個(gè)“圓形個(gè)體”可以繁殖、新陳代謝、形成CO2，來更深入了解生殖和生命活動(dòng)。小組間合作實(shí)驗(yàn)制作酵母菌臨時(shí)裝片，通過顯微鏡查看來辨別酵母菌的繁殖方式。發(fā)放“鑒別霉菌形態(tài)表”，學(xué)生通過觀看資料，小組合作尋找資料，知道不同孢子具有不同的顏色以及在顯微鏡下的形態(tài)。制作臨時(shí)裝片查看酒釀中霉菌在顯微鏡下的形態(tài)，以確定酒釀里的霉菌類別，肉眼查看橘子表面孢子顏色，得出“在食品中鑒別霉菌種類”憑證，然后分組發(fā)言實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（五）演示實(shí)驗(yàn)

教師演示“在酒釀中純化酵母菌可以使用四區(qū)畫線法，對(duì)酵母菌數(shù)量改變的檢驗(yàn)可以運(yùn)用分光光度計(jì)來進(jìn)行”，這樣能夠證明酵母菌可以繁殖，使學(xué)生體會(huì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的奧妙。

（六）實(shí)驗(yàn)操作要領(lǐng)

酒釀中的酵母菌在進(jìn)行純化的時(shí)候使用平板四區(qū)劃分法來實(shí)施，然后把酵母菌放到恒溫箱中培養(yǎng)酵母菌，溫度是30℃，保持2 天?；蛘甙丫漆勚谝后w培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)，保持在30℃以下，培養(yǎng)12 小時(shí)與16 小時(shí)，運(yùn)用分光光度計(jì)獲取樣本吸光情況，可以間接證明酵母菌數(shù)量的改變，通常酵母菌的數(shù)量越多吸光越多；使用無菌滴管在載玻片上滴一滴酵母菌懸液，然后放上蓋玻片，再把裝片放在酒精燈上，利用外焰加熱3—4 秒，再通過顯微鏡觀看；吸取一滴清水到載玻片上，然后加上孢子與霉菌菌絲，再把蓋玻片放上，在高倍顯微鏡下查看孢子。

（七）講解補(bǔ)充

講解補(bǔ)充孢子和種子間的關(guān)聯(lián)、有性生殖與無性生殖的關(guān)系。

（八）課后作業(yè)

把關(guān)于“植物無性生殖”學(xué)習(xí)單發(fā)給學(xué)生，學(xué)生課后自主探究“營養(yǎng)生殖”。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)課是將一節(jié)理論課變成一節(jié)實(shí)驗(yàn)課，涵蓋教師演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)與興趣實(shí)驗(yàn)。在課堂上根據(jù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、小組合作探究實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)上查找資料、分析材料等來提高學(xué)生對(duì)生殖類型的認(rèn)識(shí)，提升實(shí)驗(yàn)素質(zhì)，塑造科學(xué)思維與生命理念。

但是在實(shí)驗(yàn)實(shí)施的時(shí)候，學(xué)生學(xué)習(xí)還存在一些問題：（1）因?yàn)闇贪嫔茖W(xué)實(shí)驗(yàn)課高一第一學(xué)期多、第二學(xué)期少，學(xué)生在使用顯微鏡的時(shí)候比較陌生，技能差；（2）理論講解中，有30%到40%的學(xué)生不能區(qū)分裂殖菌母與芽殖菌母，可見理論學(xué)習(xí)不能讓所有學(xué)生在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候構(gòu)建理論與實(shí)踐的聯(lián)系，由此可見實(shí)驗(yàn)教學(xué)意義非凡；（3）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生會(huì)對(duì)這節(jié)課產(chǎn)生濃厚興趣，有關(guān)知識(shí)能很好地記憶。

三、高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的對(duì)策

實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)生物教學(xué)具有重要意義，以“生殖和生命的延續(xù)”這節(jié)課為例，先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)總結(jié)，基于此來改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

（一）重置高中生物實(shí)驗(yàn)課程

可以對(duì)高中實(shí)驗(yàn)課框架重置，增添演示實(shí)驗(yàn)的數(shù)量，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。根據(jù)演示實(shí)驗(yàn)列出的特定生物現(xiàn)象，觀察、思考、提問、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與實(shí)施、對(duì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，以幫助學(xué)生構(gòu)建科學(xué)思維。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示時(shí)，充分利用信息技術(shù)，教師可以投影實(shí)驗(yàn)過程，提高實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量。

（二）將理論課設(shè)計(jì)成實(shí)驗(yàn)課

把理論課程變成實(shí)驗(yàn)課程，不僅實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)，而且緊跟課程進(jìn)度。譬如其他課程“細(xì)胞膜”“細(xì)胞呼吸”“有絲分裂”等，也可以實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)科素質(zhì)。

（三）改善實(shí)驗(yàn)室

學(xué)校需要改善實(shí)驗(yàn)課，推動(dòng)學(xué)生在課外開展生物課題探究，培養(yǎng)學(xué)生探究精神與創(chuàng)造力。而且教師應(yīng)該積極開展教學(xué)與實(shí)驗(yàn)改革，讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)高效化。

（四）借助虛擬軟件學(xué)習(xí)

當(dāng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備急缺時(shí)，可以使用虛擬軟件來進(jìn)行學(xué)習(xí)。如拓展教材微生物課的學(xué)習(xí)課時(shí)，學(xué)生會(huì)對(duì)特定微生物菌種感興趣。國際上對(duì)細(xì)菌菌種的確定采用分子生物學(xué)法，但是這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程周期長、操作難度高，讓高中實(shí)驗(yàn)課實(shí)現(xiàn)有一定難度，而講授又比較難理解?？梢允褂镁W(wǎng)上已有學(xué)習(xí)軟件來使問題得以解決。學(xué)生可以在平板上下載移動(dòng)終端軟件The Virtual Bacterial ID Lab，在軟件上仿真生物菌種實(shí)驗(yàn)，就像親自參與試驗(yàn)一般，再加上教師講解，學(xué)生就能鑒別菌種、DNA 與PCR 測(cè)序等。

總之，實(shí)驗(yàn)教學(xué)這一教學(xué)模式在我國一些省市或者地區(qū)已實(shí)施。那么，在新課改下，對(duì)于高中生物學(xué)教學(xué)，教師需要設(shè)計(jì)高質(zhì)量的教學(xué)實(shí)驗(yàn)來落實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，如此可以讓學(xué)生在此探究過程中構(gòu)建生理概念與科學(xué)思維。還要在課堂教學(xué)之后進(jìn)行課堂評(píng)價(jià)，進(jìn)一步改善教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，從而得到適合學(xué)生現(xiàn)狀的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，這樣才能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果及綜合素養(yǎng)。