實驗教學在高中生物教學中的有效應用

摘 要：隨著“新高考”改革的推進，高中生物教學越來越重視培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)，其中“探究”“討論”和“實踐練習”成為備受關注的三大項目。基于個人工作經(jīng)驗和對相關研究成果的學習和分析，筆者通過文獻查閱、案例分析等方法獲取有關資料，圍繞“實驗教學在高中生物教學中的有效應用”一題撰寫本文，并提出若干見解和策略。

關鍵詞：高中生物；實驗教學；應用策略

作者簡介：薛潤芝（1988—），男，江蘇省東臺市三倉中學。

高中生物課程的有效學習需要學生具備相應的思維能力、實踐能力和創(chuàng)造性認知能力。在傳統(tǒng)教育理念的影響下，有些高中生物教師將工作重點放在難點項目的“精耕細作”上，忽略了基礎內(nèi)容教學和學生的個性化發(fā)展，這阻礙了學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標的實現(xiàn)。面對這些問題，高中生物教師需要立足于“探討”“討論”和“實踐練習”三大基點，構建全新的生物課堂，從而鞏固、擴大和優(yōu)化學生的學習成果。

一、“探”——奠定學生生物知識基礎

高中生物作為一門自然學科，其本質(zhì)價值在于引導學生對自然和生命現(xiàn)象、概念進行能動探究，這也是生物實驗教育活動的核心目標之一。因此，在設計實驗教學方案時，高中生物教師要以組織學生開展知識探究為基礎，具體結(jié)合“基礎概念理解”和“實驗技法認知”兩項策略來推動實驗課堂的升維，為后續(xù)工作環(huán)節(jié)的執(zhí)行提供基本保障。

（一）完善學生的生物基礎概念理解

“探”的教學環(huán)節(jié)所關注的是學生能夠?qū)δ繕酥R形成基本的印象和正確的理解，主張讓學生以獨立的方式來開展自主學習活動。在這一環(huán)節(jié)，高中生物教師可以先設計相應的導學案，利用填空題、選擇題、應用題等逐步提升學生的預習效果，引導學生從基礎角度切入，理解概念定義，從而有效掌握重要的知識內(nèi)容。另外，高中生物教師還可以設計相應的知識框架，結(jié)合學生存在的預習難點來構建內(nèi)容豐富的知識網(wǎng)格。

以蘇教版高中生物必修一“細胞中的元素和無機化合物”這一部分的實驗教學為例。教師可以先設計微課視頻，以“細胞微結(jié)構理論的基本內(nèi)容”作為主要的預習項目。視頻一開始，教師可以以學生熟悉的前端科目知識中關于細胞結(jié)構的內(nèi)容為線索，揭示對應理論。然后提出“細胞的共性元素組成是怎樣的？不同細胞的元素組成差異性受到哪些因素的影響？”等問題，并根據(jù)學生的思考和回答繼續(xù)播放接下來的內(nèi)容。在這一步驟結(jié)束后，教師可以通過展示實驗，結(jié)合人體細胞的種類、動物和植物代表性細胞的元素、無機化合物組成的差異等知識進行代入解讀，讓學生綜合觀察實驗并進行進一步的課題思考。

這種模式的應用使學生在知識認知層面有了基礎的實驗探究和執(zhí)行保障，同時有助于理論教學和實驗課堂的有效銜接，具有不可替代的價值，對于優(yōu)化教師的實驗教育成果具有積極作用。

（二）完善學生的生物實驗技法認知

不同于理論學習，實驗活動要求學生不僅要具備扎實的知識儲備，還需要掌握正確的實驗操作技法，包括但不限于常規(guī)器具、設備的使用方法和基礎性操作環(huán)節(jié)的執(zhí)行要領。因此，高中生物教師在完成前端的知識理念引導工作后，可以采用微課展示模式進行有關生物實驗技法的講解活動，這樣可以直觀呈現(xiàn)目標實驗的操作要領和核心器具的使用方法，對一些重難點內(nèi)容進行重點展示，通過倒放、慢放、暫停、截圖放大等方式來有效地提高學生的操作水平。當然，這項工作也要同步結(jié)合實物接觸的方式來進行，以讓學生切實體會、深化自己的學習認知成果［1］。

例如，蘇教版高一生物必修二“染色體變異及其應用”這一部分的實驗通常會用到顯微鏡和培養(yǎng)皿這兩種工具，為此，教師可以將這兩種工具的正確操作過程錄制下來，制作成微課視頻，或者選擇從網(wǎng)上下載對應的教學視頻并播放給學生觀看。同時，教師要結(jié)合“染色體變異觀察”和“染色體的變異模式對比”等實驗主題，讓學生掌握相關工具的使用方法。

實驗技法教學有助于構建實驗課堂的特色引導框架，使學生從實踐操作的主題入手，完成對應知識的內(nèi)化，同時提升學生自主開展實驗探究工作的綜合素養(yǎng)。

二、“論”——加深學生對生物知識的理解

從核心層面來看，實驗教育的目標不僅僅是讓學生接收和復制已有的知識成果，更重要的是讓學生以實驗為載體、手段和窗口，完成對既有認知、探究模式和主觀認知成果的交互、融合和發(fā)展。從這個角度來看，高中生物教師在實驗教學活動中需要強調(diào)“討論”主題，積極組織學生在學習和實驗過程中進行小組討論活動，并開展翻轉(zhuǎn)課堂教育活動，以提升實驗課堂的能動性和學生的參與度。

（一）在實驗教學中組織學生開展小組討論活動

學生在“探”的環(huán)節(jié)中會產(chǎn)生一系列問題或認知分歧。面對這些問題，教師的講解固然是不可缺少的，但學生之間的探究討論也不可忽視。高中生物教師可以將全班學生分為多個小組，讓生物素養(yǎng)較高的學生擔任組長，組織小組成員自主討論目標課題。如果學生在討論中遇到共同的難題，那么組長就要將大家的疑問和思路記錄下來并匯報給教師。教師可以結(jié)合學生的討論成果逐一解答問題，從而提高課程教學的精度、質(zhì)量和效率。為了增強執(zhí)行效力，教師還可以加入競賽元素，激發(fā)學生的表現(xiàn)欲和競爭心。

比如，對于蘇教版高三生物必修三“發(fā)酵工程的培養(yǎng)基”這一部分內(nèi)容的實驗教學設計，教師可根據(jù)學生的學習素養(yǎng)和成績進行一次學情調(diào)查，讓學生以“強弱搭配”的形式結(jié)成4—6個討論小組。而后，教師可以將學生的合作討論環(huán)境轉(zhuǎn)移到實驗室內(nèi)，為他們準備酵母菌、培養(yǎng)皿、顯微鏡、有機物實驗塊等必要物品，并要求每個小組設計一份實驗記錄單，按照組織者、猜測者、執(zhí)行者和記錄者的角色分工。完成這些步驟后，教師可布置相應的實驗任務，提出“發(fā)酵過程會受到哪些因素的影響？”等問題，引導小組進行討論交流，鼓勵他們提出猜測，如：

①發(fā)酵過程會受到環(huán)境溫度的影響；

②發(fā)酵過程會受到環(huán)境濕度的影響；

③發(fā)酵過程會受到酵母菌活性的影響；

④發(fā)酵過程會受到有機物成分結(jié)構的影響；

…………

結(jié)合上述幾種猜想，學生要以小組為單位開展實驗操作，并在實驗結(jié)束后將結(jié)果匯報給教師。教師則要在整個實驗過程中機動巡查各組，以協(xié)助者的身份給出一些建議和提示，同時維持討論、實驗活動的秩序。實驗結(jié)束后，教師可以利用自評和互評的方式對學生的實驗操作進行綜合評價，歸納相關知識點。

小組討論法的有效應用可以讓學生在實驗操作的過程中能動地完成自主認知成果的交互共享，同時能促進學生實驗理解基點的增加和優(yōu)化。此外，教師也可以從中獲取更為豐富的課堂構建素材。

（二）在實驗教學中組織翻轉(zhuǎn)課堂教育活動

翻轉(zhuǎn)課堂可被看作是一場師生之間的“角色互換”，即以學生為教育活動執(zhí)行主體而開展的課堂教學活動。高中生已經(jīng)經(jīng)歷了較長的身心發(fā)育過程，大都具備成熟的自我認知、思維和學習能力，通?？释谡n堂學習中展現(xiàn)個人才能。高中生物教師應充分認識并有效利用這一特點，積極引入翻轉(zhuǎn)課堂模式，在實驗教學中選擇適當難度的課題，讓學生自主設計和探索，并將有關教學任務分配給符合一定條件的學生，讓他們以助教的身份與其他學生圍繞目標實驗項目展開學習交流。當然，教師在這項工作中不應完全從“大收”過渡到“大放”，仍需提供適度的輔助和引導，以確保實驗教學的順利開展［2］。

例如，在進行蘇教版高一生物必修一“細胞——生命活動的基本單位”這個部分的教學設計時，教師可以選擇一位生物基礎較好的學生，協(xié)助其準備教案、制作并熟悉課件、搜集教學素材。然后，教師可安排該學生代替自己完成該部分基礎內(nèi)容的教學講解，同時鼓勵其他學生與這位“助教”進行知識互動，圍繞“細胞的共性結(jié)構特征”或“動植物細胞的功能差異”等問題展開討論和溝通。教師可同時融入上文提到的小組互動模式進行二次推進，并以實驗操作的方式引導學生共同完成目標實驗項目的深度內(nèi)化。

翻轉(zhuǎn)課堂的有效應用能進一步調(diào)動學生參與實驗學習和操作活動的積極性，為學生提供表現(xiàn)自己天賦和優(yōu)勢的舞臺，使實驗課堂的構建和優(yōu)化工作呈現(xiàn)更強的生本發(fā)展效能。

三、“練”——提高學生的實際運用能力

實驗教學之所以能夠以較為獨立的姿態(tài)呈現(xiàn)在自然科學的教育體系中，最根本的原因在于對實踐操作的鮮明側(cè)重，因此這也成了構建實驗課堂的主要方向。在進行實驗引導活動時，高中生物教師應將主要資源投入提高學生實驗素養(yǎng)方面，綜合考慮“課后實驗作業(yè)設計”和“實驗社團教育活動組織”兩個項目，進行二次優(yōu)化，以達到更為理想的實驗引導目標。

（一）完善課后實驗作業(yè)的設計

“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行?！睂嵺`應用對于知識，尤其是自然學科知識的內(nèi)化而言是非常重要的。在構建“探”“論”“練”三環(huán)節(jié)教學課堂的過程中，高中生物教師應為學生的學習成果應用開辟充足的路徑和窗口。具體而言，教師可以先設計實驗考查卷，結(jié)合基礎性知識，鼓勵學生進行課題內(nèi)容的查漏補缺；然后設計與目標實驗具有同質(zhì)效果的多元實驗，組織學生完成實踐性操作，并制訂評分標準；最后，為學生布置一些利用目標知識和技法解決生活問題的實踐性任務，進一步培養(yǎng)學生的應用意識和能力［3］。

例如，對于蘇教版高二生物必修一“植物生命活動的調(diào)節(jié)”這一單元的實驗教學，教師可以引導學生走出教室，觀察學校綠化帶、花圃等地方的植物的生長狀態(tài)，從生命活動的定義和植物激素的分泌、作用等角度發(fā)現(xiàn)和提煉理論知識，并安排學生在課后作業(yè)中探究家庭盆栽的生命活動調(diào)節(jié)現(xiàn)象等。通過實踐學習，學生可以在沉浸感的作用下形成更深入的課程認知，同時對生物學習的樂趣和價值有更深刻的體驗。

課后實驗作業(yè)拓展了學生對實驗知識、技法的主題探究空間，讓學生能以更自由的方式推進自身實驗綜合素養(yǎng)的形成和提升，這為展現(xiàn)生物實驗教育活動的現(xiàn)實應用價值和魅力提供了機會。

（二）組織實驗社團教育活動

在傳統(tǒng)觀點中，社團是高等院校的“專利”，然而從各方面的主客觀條件來看，多數(shù)高中生也具備參與社團性質(zhì)組織活動的意識和能力，同時對這類活動表現(xiàn)出了濃厚的興趣?；谶@一認識，高中生物教師可以在課下主題實驗教育中引入社團模式，根據(jù)不同教學單元的主題組建對應的實驗興趣社團。利用學生的碎片時間組織相關的實驗探究活動，結(jié)合學校和課程的安排，舉行多元性的實驗興趣大賽等，讓學生在社團模式下更好地發(fā)揮自己的生物實驗才能。這項工作的開展需要常規(guī)課堂教育活動的輔助，以避免出現(xiàn)喧賓奪主的問題，造成不利的反作用［4］。

舉例來說，教師可以按照動物、植物和微生物三種生物類別組建相應的主題生物實驗社團，利用大課間、活動課或者生物自習課等時間組織學生進行社團活動，同時在實驗室中準備必要的硬件設備；或是依托校內(nèi)的綠化帶、周邊地區(qū)的公園、近郊地帶、社區(qū)綠化區(qū)等場所執(zhí)行相應的實驗課題；還可以與其他學校開展主題實驗探究競賽或聯(lián)動探究活動；等等。

如此一來，學生的生物實驗綜合素養(yǎng)將有更多提升的路徑和優(yōu)化的抓手，生物課程的教育模式也得以進一步豐富，從而達成生物實驗教育質(zhì)量破壁性升維的理想目標。

除了以上幾方面策略，高中生物教師還應鼓勵學生家長參與生物實驗優(yōu)化教育活動，利用居家時間陪同子女開展趣味性的家庭生物實驗，以構建二位一體的優(yōu)化教育框架。

結(jié)語

“新高考”改革對高中生物課程教學提出了更高的生本素養(yǎng)培養(yǎng)要求，為推進學生的生物學習意識、能力和習慣的優(yōu)化生成，教師需要尋找更多的課堂構建支點。在這一系列認識的基礎上，高中生物教師要對“探”“論”“練”三環(huán)節(jié)教學模式的研究、應用投入更多的關注和思考，圍繞多元主題設計，執(zhí)行體系性的方案，幫助學生發(fā)揮自身科目學習的個性化、探究化和能動化優(yōu)勢，為課程教學質(zhì)量、效率的提升以及生本綜合素質(zhì)的能動成長提供有力保障。

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