新課改背景下高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)方法探究

劉其霞

摘 要：生物作為承載著生命起源、進(jìn)化和變異的課程，學(xué)生在學(xué)習(xí)中不僅要夯實(shí)基礎(chǔ)，還要具備實(shí)驗(yàn)探究能力。因此，新課改背景下，教師應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的優(yōu)化和改進(jìn)，利用實(shí)驗(yàn)來拓寬學(xué)生的學(xué)習(xí)視野，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識生物實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)對自身發(fā)展的重要性，并辯證性思考實(shí)驗(yàn)中的內(nèi)容，強(qiáng)化對知識的認(rèn)識和理解。文章簡述高中生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計的原則，基于新課改背景多維度探究高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)的方法，旨在不斷提高教學(xué)的質(zhì)量和效率。

關(guān)鍵詞：新課改；高中生物；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；改進(jìn)

生物是學(xué)生在高中階段必須學(xué)習(xí)的學(xué)科，對于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力也有一定的要求，通過實(shí)驗(yàn)學(xué)生能將理論知識內(nèi)化為自身的技能，助力創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的發(fā)展。對此，教師要加強(qiáng)對生物實(shí)驗(yàn)的重視，結(jié)合新課標(biāo)要求和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對實(shí)驗(yàn)教學(xué)加以改進(jìn)，旨在提高教學(xué)質(zhì)量的同時強(qiáng)化學(xué)生的動手能力。

一、高中生物實(shí)驗(yàn)的設(shè)計原則

（一）科學(xué)性原則

實(shí)驗(yàn)在高中生物教學(xué)中占據(jù)著重要地位，在設(shè)計生物實(shí)驗(yàn)時，遵循科學(xué)性是最重要的標(biāo)準(zhǔn)，也是設(shè)計實(shí)驗(yàn)的初衷，這樣才能讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中掌握知識。對此，教師應(yīng)結(jié)合新課標(biāo)和教學(xué)大綱中的內(nèi)容來設(shè)計實(shí)驗(yàn)，讓實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)材料均回歸教材，以保證整個實(shí)驗(yàn)都緊扣教材內(nèi)容，符合科學(xué)性原則[1]。

（二）對照性原則

對照性是高中生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計的另一重要原則，通過兩組或多組實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)學(xué)生對比分析其中的相似點(diǎn)和不同點(diǎn)，進(jìn)而提煉和總結(jié)實(shí)驗(yàn)中的原理，這是保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的重要前提。由于生物實(shí)驗(yàn)具有明顯的不確定性，故而在設(shè)計實(shí)驗(yàn)時，要充分考慮到無關(guān)變量對實(shí)驗(yàn)的影響，同時嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)的誤差，避免不相干因素對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響。

（三）可重復(fù)原則

可重復(fù)性原則是保證生物實(shí)驗(yàn)可靠的重要判斷依據(jù)，教師在設(shè)計生物實(shí)驗(yàn)時，不能盲目相信教材中的理論知識，而是要反復(fù)操作實(shí)驗(yàn)，以保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。此外，為了增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的可靠性，教師應(yīng)從兩個方面入手：一是減少實(shí)驗(yàn)中各種測試錯誤，以增強(qiáng)測試的代表性、可靠性，二是評估測試的可信度，分析實(shí)驗(yàn)誤差的大小[2]?；诖耍ㄟ^剔除對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾項(xiàng)，并降低實(shí)驗(yàn)誤差，才能提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。

（四）嚴(yán)謹(jǐn)性原則

生物實(shí)驗(yàn)本身具有明顯的嚴(yán)謹(jǐn)性，若是實(shí)驗(yàn)材料、操作過程中稍不注意，就會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。對此，教師在設(shè)計實(shí)驗(yàn)時更要體現(xiàn)出嚴(yán)謹(jǐn)性特點(diǎn)，在明確實(shí)驗(yàn)對象、實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上，利用直觀、簡單的操作方法，嚴(yán)謹(jǐn)按照步驟操作實(shí)驗(yàn)，以便得出準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，助力學(xué)生科學(xué)推斷生物知識。

二、新課改背景下高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)方法

（一）增加實(shí)踐課程，創(chuàng)造豐富實(shí)踐機(jī)會

以往高中生物教學(xué)中，教師多是將實(shí)驗(yàn)穿插在理論知識講解中，并未專門設(shè)計實(shí)踐課程，導(dǎo)致大部分學(xué)生仍是通過“死記硬背”來學(xué)習(xí)生物知識。但實(shí)踐課程對學(xué)生成長十分重要，尤其是在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識方面，有著不可替代的作用。因此，教師應(yīng)基于新課改的要求，及時更改自身原有教學(xué)思想，通過增加生物實(shí)踐課程的方式，為學(xué)生創(chuàng)造更多參與實(shí)踐的機(jī)會[3]。這樣一來，學(xué)生自然可以通過親身參與加深對理論知識的印象，大幅度提升對教學(xué)內(nèi)容的掌握。

以浙科版高中生物《細(xì)胞質(zhì)是多項(xiàng)生命活動的場所》教學(xué)為例，為了讓學(xué)生對“葉綠體和細(xì)胞質(zhì)流動”等知識產(chǎn)生更深刻的認(rèn)識，教師應(yīng)在常規(guī)教學(xué)基礎(chǔ)上增設(shè)實(shí)踐課程。首先，教師應(yīng)摒棄傳統(tǒng)“單刀直入”的教學(xué)方式，先利用多媒體展示動物細(xì)胞和植物細(xì)胞的“亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖”，讓學(xué)生在觀察中了解動植物細(xì)胞的基礎(chǔ)組成，并對觀察到的內(nèi)容展開分析，認(rèn)識到葉綠體和液泡是植物細(xì)胞獨(dú)有的細(xì)胞器。其次，為了讓學(xué)生認(rèn)識到“胞質(zhì)環(huán)流”對細(xì)胞新陳代謝的重要意義，教師應(yīng)組織學(xué)生展開實(shí)驗(yàn)，利用黑藻葉片或新鮮白菜內(nèi)層葉片中脈處的表皮作為材料進(jìn)行觀察，即先在低倍鏡下找到葉肉細(xì)胞，再轉(zhuǎn)換高倍鏡觀察葉綠體形態(tài)、顏色、分布和運(yùn)動情況。由此，教師再組織學(xué)生討論葉綠體的形態(tài)和在細(xì)胞中的分布情況，探究葉綠體是如何移動的，使其在問題的驅(qū)動下內(nèi)化知識。最后，教師再對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行拓展，要求學(xué)生探究“溫度對胞質(zhì)環(huán)流的影響”，先查閱黑藻或大白菜的生活習(xí)性，再利用控制變量法加以實(shí)驗(yàn)，主動完成對新知的探索?；诖?，通過增加生物實(shí)踐課程，為學(xué)生創(chuàng)造更多參與實(shí)驗(yàn)的機(jī)會，再親身參與掌握細(xì)胞質(zhì)及多種細(xì)胞器的作用。

（二）實(shí)驗(yàn)設(shè)計改進(jìn)，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維

實(shí)驗(yàn)設(shè)計是生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中較為重要的一個環(huán)節(jié)，新課改背景下倡導(dǎo)“獨(dú)立、自主、合作”的學(xué)習(xí)方式，以往“講”實(shí)驗(yàn)的方式則不再適用于當(dāng)下。對此，教師要基于新課改的要求，對實(shí)驗(yàn)設(shè)計加以改進(jìn)，先引導(dǎo)學(xué)生提出問題，再以問題為導(dǎo)向展開探究。具體來說，教師應(yīng)仔細(xì)研讀教學(xué)大綱，將生物實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵內(nèi)容或結(jié)論設(shè)計為問題，挑選合適的時機(jī)提出后引導(dǎo)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生主動求知的心理，進(jìn)而主動去尋找問題的答案[4]。此外，教師在課堂中應(yīng)為學(xué)生營造良好的學(xué)習(xí)氛圍，讓學(xué)生自主展開思考，并給予適當(dāng)?shù)慕獯?，鼓勵學(xué)生自行解決問題。同時，整理學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計中遇到的問題，采取科學(xué)的方式加以解決，從而進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維。

以浙科版高中生物必修1《細(xì)胞膜控制細(xì)胞與周圍環(huán)境的聯(lián)系》教學(xué)為例，為了激發(fā)學(xué)生主動探究生物知識的興趣，教師應(yīng)加強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)的設(shè)計與優(yōu)化。首先，教師向?qū)W生介紹細(xì)胞膜的概念和性質(zhì)，讓其認(rèn)識到細(xì)胞膜是圍繞在細(xì)胞外層的結(jié)構(gòu)，并提出問題：“已知細(xì)胞膜是細(xì)胞最外面的一種結(jié)構(gòu)，誰能猜測一下細(xì)胞膜具有什么功能？如何才能驗(yàn)證這種功能？”學(xué)生通過對理論知識的分析，猜測細(xì)胞膜在細(xì)胞的最外側(cè)應(yīng)該起到的是“媒介”“保護(hù)”等作用，進(jìn)而主動提出問題“細(xì)胞膜如何保護(hù)其中的物質(zhì)？”“細(xì)胞膜上是孔隙嗎？是如何讓部分物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的？”等，充分體現(xiàn)了學(xué)生的創(chuàng)新思維。其次，教師鼓勵學(xué)生圍繞“細(xì)胞膜的特性”設(shè)計實(shí)驗(yàn)，并為其準(zhǔn)備透析袋、淀粉、葡萄糖溶液、蒸餾水、燒杯等材料，以控制變量的方式操作實(shí)驗(yàn)，具體步驟為：①利用透析袋來模擬“細(xì)胞膜”，將燒杯中裝滿蒸餾水，再將裝滿葡萄糖溶液的透析袋完全浸沒在蒸餾水中，靜置12小時后，適量取透析袋外面的蒸餾水，加入本尼迪特試劑，熱水浴2～3分鐘，記錄顏色變化；②利用透析袋模擬“細(xì)胞膜”，向其中裝入與葡萄糖溶液等量的淀粉溶液，浸沒在蒸餾水中后，并在透析袋外面的蒸餾水中加入適量的碘化鉀溶液，靜置12小時后觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象?；诖耍處熃Y(jié)合學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計方案及結(jié)果，指導(dǎo)學(xué)生完成對知識的探究，助力學(xué)生全面發(fā)展。

（三）實(shí)驗(yàn)流程改進(jìn)，提高學(xué)生的驅(qū)動力

一般來說，生物實(shí)驗(yàn)課程的過程是“說明原理—介紹材料—分析步驟—驗(yàn)證結(jié)果—交流討論”，對提高學(xué)生的驅(qū)動力、觀察力和分析力有著重要作用。而在新課改背景下，教師要讓學(xué)生對實(shí)驗(yàn)“知其然”，更“知其所以然”，對此，需要對實(shí)驗(yàn)流程加以改進(jìn)，讓學(xué)生在目標(biāo)明確、科學(xué)操作的環(huán)境中，徹底掌握生物知識。具體來說，教材中大部分實(shí)驗(yàn)本質(zhì)是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，教師可以將其改為探究性實(shí)驗(yàn)，并以問題的方式引出實(shí)驗(yàn)探究目標(biāo)，指導(dǎo)學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)后，圍繞“知道它是什么，為什么是”進(jìn)行反饋，深化對實(shí)驗(yàn)的理解和掌握。

以浙科版高中生物必修2《遺傳的基本規(guī)律》教學(xué)為例，為了讓學(xué)生真正理解孟德爾雜交定律，教師可以指導(dǎo)學(xué)生對兩對相對性狀的雜交實(shí)驗(yàn)中蘊(yùn)含的遺傳規(guī)律展開探究。首先，考慮到重現(xiàn)“孟德爾雜交實(shí)驗(yàn)”存在很多不可控的因素，教師應(yīng)將其改進(jìn)為模擬實(shí)驗(yàn)，即準(zhǔn)備4個大小相同的信封，以及標(biāo)有“黃Y、綠y，圓R，皺r”等不同性狀的卡片，為實(shí)驗(yàn)順利開展奠定良好的基礎(chǔ)。其次，為了讓學(xué)生深入探究分離定律，教師提出問題：“一對相對性狀雜交可能出現(xiàn)哪些情況？其中基因型的比例是多少？表現(xiàn)型的比例是多少？”學(xué)生圍繞問題展開實(shí)驗(yàn)，更容易確定實(shí)驗(yàn)方向和具體任務(wù)。最后，教師指導(dǎo)學(xué)生完成模式實(shí)驗(yàn)，取出兩個大信封分別寫好“雄1”“雌1”，每個信封中裝入“黃Y”和“綠y”的卡片各10張，證明相對性狀雜交的F1基因型都是Yy，表現(xiàn)型都是黃色，再模擬F1產(chǎn)生配子的受精過程，即從“雄1”“雌1”中隨機(jī)抽出兩個卡片組合在一起，用YY、Yy、yy等記錄組合類型，而后反復(fù)多次模擬這一過程，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果展開討論，得出與“自由組合定律”相同的結(jié)論，完成對知識的探究和內(nèi)化。

（四）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改進(jìn)，培養(yǎng)學(xué)生動手能力

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容影響著實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和成敗，新課改背景下主張鍛煉學(xué)生的動手操作能力，因此，教師應(yīng)加強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改進(jìn)和優(yōu)化，突出實(shí)驗(yàn)對學(xué)生發(fā)展的重要性，讓其認(rèn)識到學(xué)習(xí)不僅僅是為了應(yīng)付考試。教師可以從以下三個方面來改進(jìn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，一是圍繞新課標(biāo)改進(jìn)教學(xué)觀念，指導(dǎo)學(xué)生在分工合作中探索實(shí)驗(yàn)，感受實(shí)驗(yàn)結(jié)果所帶來的收獲，助力學(xué)生身心健康成長；二是圍繞教學(xué)中的重難點(diǎn)，制訂更加合理、具體的實(shí)驗(yàn)方案，讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛢?nèi)容；三是優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，結(jié)合教學(xué)實(shí)際情況，積極面向全體學(xué)生開展實(shí)踐型生物實(shí)驗(yàn)，并以學(xué)生為主體展開探究。

以浙科版高中生物選擇性必修1《植物激素調(diào)節(jié)植物生命活動》教學(xué)為例，為了讓學(xué)生掌握生長素作用，教師應(yīng)設(shè)計實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)學(xué)生探究生長素濃度對植物插條的影響。首先，教師根據(jù)教材中的相關(guān)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，運(yùn)用對比分析、數(shù)據(jù)分析和測試實(shí)驗(yàn)等方式，來指導(dǎo)學(xué)生探究生長素濃度對植物插條的影響。同時，結(jié)合本課中的重難點(diǎn)完成對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的構(gòu)思，即根據(jù)生長素的作用，將不同濃度的生長素施加在植物的不同部位上，將產(chǎn)生的結(jié)果以圖表形式呈現(xiàn)出來，再指導(dǎo)學(xué)生對植物的成長情況展開猜測，進(jìn)而得出實(shí)驗(yàn)中的變量。其次，在對實(shí)驗(yàn)展開猜測的環(huán)節(jié)中，采用對比分析法時，教師應(yīng)先提出問題引導(dǎo)學(xué)生思考：“實(shí)驗(yàn)中的變量應(yīng)如何確定？能否預(yù)測生長素濃度的實(shí)驗(yàn)范圍及不同濃度下插條的生根情況？如何選取插條？插條的生長周期是否會對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響？”等，當(dāng)學(xué)生只有解決以上問題，才能科學(xué)設(shè)置實(shí)驗(yàn)的插條數(shù)目、實(shí)驗(yàn)變量等。最后，教師為學(xué)生準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料，要求學(xué)生按照自身猜測設(shè)計實(shí)驗(yàn)流程，并與小組成員和教師分享和討論方案內(nèi)容，完善其中的不足之處，按照優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)方案，按部就班實(shí)施實(shí)驗(yàn)。這一過程中，教師需要鼓勵學(xué)生積極分享實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)展開歸納和分類。

（五）實(shí)驗(yàn)材料改進(jìn)，助力深層認(rèn)知形成

材料是高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展的重要基礎(chǔ)，豐富的材料能助力提升教學(xué)質(zhì)量和課堂學(xué)習(xí)效果。因此，教師應(yīng)重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)準(zhǔn)備工作，并邀請學(xué)生也積極參與其中。高中階段生物教材中涉及很多貼合生活的知識，包括動植物材料，這些完全可以由學(xué)生自行準(zhǔn)備，避免因材料不足而影響實(shí)驗(yàn)的情況出現(xiàn)[5]。同時，收集材料過程中還能對所學(xué)知識形成淺層的認(rèn)識，輔助理解生物知識點(diǎn)。另外，學(xué)生參與到材料準(zhǔn)備的過程中，能對各項(xiàng)材料的屬性有直接的了解，能消除對實(shí)驗(yàn)材料的陌生感，更容易將理論知識與現(xiàn)實(shí)事物聯(lián)系起來，提升整體實(shí)驗(yàn)水平。

以浙科版高中生物必修1《生物大分子以碳鏈為骨架》教學(xué)為例，為了讓學(xué)生掌握用化學(xué)試劑檢測生物組織中油脂的方法，并能用高倍顯微鏡來了解不同生物和細(xì)胞中，有機(jī)化合物含量的差異，教師應(yīng)基于豐富的材料開展實(shí)驗(yàn)。首先，教師要求學(xué)生利用課余時間，搜集花生種子、蠶豆種子、菜豆種子或其他感興趣的植物種子，如有的學(xué)生準(zhǔn)備了綠豆、黃豆等常見的種子，并將收集到的種子用水浸泡一段時間。而后，教師要求學(xué)生將處理好的種子帶到課堂中來，再為其提供蘇丹Ⅲ染液、50%的酒精、水、雙面刀片、毛筆、培養(yǎng)皿、載玻片、蓋玻片、顯微鏡、吸水紙等材料，讓學(xué)生制作臨時裝片后利用顯微鏡觀察，通過轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器的方式，觀察其中的脂肪顆粒。其次，考慮到本實(shí)驗(yàn)涉及對微觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，且當(dāng)前學(xué)生所接觸的顯微鏡大多是單筒顯微鏡，觀察圖像的范圍較窄，一次只能供一人觀察，無法多人同時觀察，若教師鼓勵學(xué)生相互觀察成功的裝片并展開討論，則學(xué)生只能輪流觀看，耗時較長且不利于師生之間展開交流。對此，教師還要注重對實(shí)驗(yàn)儀器的改進(jìn)，嘗試?yán)镁W(wǎng)絡(luò)聊天的視頻頭、多媒體設(shè)備中的視頻展示臺等拓寬學(xué)生的觀察視野，即將視頻技術(shù)與顯微鏡相結(jié)合，增加實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的可見度。最后，教師組織學(xué)生對實(shí)驗(yàn)結(jié)果展開討論，分析不同種子所制作臨時裝片內(nèi)的脂肪顆粒分布情況，對生物組織中的油脂分布情況有更深入的理解?；诖?，學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)材料收集和整理中，相比直接利用教師準(zhǔn)備好的材料做實(shí)驗(yàn)，前者能更好地提高對知識的掌握。

結(jié)束語

總的來說，提高生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量不僅促進(jìn)學(xué)生綜合發(fā)展，還能提高生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。在新課改背景下，教師要認(rèn)識到傳統(tǒng)教學(xué)手段中的不足，注重對教學(xué)方法和模式的優(yōu)化，在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采取相應(yīng)的措施加以改進(jìn)。但高中生物實(shí)驗(yàn)不能盲目進(jìn)行，要遵循新課改理念和學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亻_展實(shí)驗(yàn)。實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)積極更新教學(xué)理念，通過增加實(shí)驗(yàn)課程、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)流程、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)材料等方式，從根本上提高實(shí)驗(yàn)的開展效果，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中目標(biāo)明確、順利操作實(shí)驗(yàn)，從而達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力的目的。

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