基于學(xué)科核心素養(yǎng)的高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略

陜西省西安市八一民族中學(xué) 馮 飛

普通高中生物學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)課程可以深入理解生物學(xué)的基礎(chǔ)概念，獲取生物學(xué)知識(shí)。隨著新課改的逐步推行，實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)面臨更高的要求。然而，多數(shù)學(xué)校的高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在一定的局限性，很多教師忽略了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性，只注重講解理論知識(shí)，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)形同虛設(shè)。因此，為了改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課堂，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ枰獜母旧细淖兘處熞酝慕虒W(xué)理念，將學(xué)生從“看實(shí)驗(yàn)、聽實(shí)驗(yàn)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤白鰧?shí)驗(yàn)、探究實(shí)驗(yàn)”，將“靜態(tài)預(yù)設(shè)的課堂”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皠?dòng)態(tài)生成的課堂”，為學(xué)生生物學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的提升奠定基礎(chǔ)。

一、高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀和存在的問題

（一）實(shí)驗(yàn)室建設(shè)步伐緩慢

高中生物學(xué)教材中有不少具有趣味性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以此增加學(xué)生對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣，但在實(shí)際教學(xué)中，有部分學(xué)校并沒有非常齊全的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和試劑等耗材，導(dǎo)致很多實(shí)驗(yàn)無法正常開展，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣也因此大大降低。在新課標(biāo)的要求下，高中生物學(xué)教材中也加大了生物實(shí)驗(yàn)的數(shù)量和內(nèi)容，增加了很多探究性實(shí)驗(yàn)以及研究性學(xué)習(xí)等內(nèi)容，對(duì)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備及實(shí)驗(yàn)室管理提出了更多新的要求。然而，很多學(xué)校相應(yīng)的儀器設(shè)備沒有及時(shí)跟進(jìn)，阻礙了學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。

（二）教師教學(xué)理念落后

受傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響，部分高中生物教師還沒有意識(shí)到新課程改革對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)和能力培養(yǎng)影響的重要性，沒有認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)技能對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力和探究能力培養(yǎng)的重要影響。因此，這部分教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的態(tài)度不夠重視，只是對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行簡單講解，沒有讓學(xué)生親身體驗(yàn)和深入討論。學(xué)生只是知道了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但沒有從中獲取更多的知識(shí)，沒有深入理解每個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟的意義，沒有充分理解每種試劑的重要作用，更無法從中提升各種能力，從而使學(xué)生產(chǎn)生了應(yīng)付實(shí)驗(yàn)教學(xué)的想法，最終導(dǎo)致學(xué)生對(duì)生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的理解不夠深入，沒有充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性思維。這種教授實(shí)驗(yàn)的方式，形式單一，忽略了對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)，忽略了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，沒有充分展現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用。

（三）對(duì)生物實(shí)驗(yàn)教師的系統(tǒng)培訓(xùn)較少

新課標(biāo)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了更高的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)要求，但在實(shí)際教學(xué)中，從學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)至實(shí)驗(yàn)教師，對(duì)實(shí)驗(yàn)教師的理解還停留在簡單準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料、收拾實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生、維持實(shí)驗(yàn)室正常秩序等層面，很少舉辦面向廣大生物實(shí)驗(yàn)教師的培訓(xùn)，即使有這樣的培訓(xùn)機(jī)會(huì)，也會(huì)以沒有經(jīng)費(fèi)、教師教學(xué)任務(wù)繁重、沒有時(shí)間參加等理由而拒絕，導(dǎo)致教師缺少參與系統(tǒng)培訓(xùn)的機(jī)會(huì)。

二、高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)策略

（一）及時(shí)添置配套儀器設(shè)備，加強(qiáng)硬件設(shè)施建設(shè)

教師要完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備是必備的條件，可以為學(xué)生提供良好的實(shí)驗(yàn)操作平臺(tái)。因此，學(xué)校要及時(shí)申請(qǐng)?jiān)黾淤Y金投入，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室硬件設(shè)施建設(shè)，保證提供足夠完善的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，讓學(xué)生在良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和親臨實(shí)驗(yàn)的過程中加深對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，探尋生物學(xué)的奧妙。

（二）保障實(shí)驗(yàn)課時(shí)安排和實(shí)驗(yàn)時(shí)間，保證實(shí)驗(yàn)課程順利開展

高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書（人教版，2003）必修模塊中包含25 個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)課時(shí)比例約占23%。然而，在實(shí)際教學(xué)中，因課時(shí)數(shù)量有限、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備缺乏，許多實(shí)驗(yàn)基本無法開設(shè)。例如，高中生物必修1 中“葉綠素的提取”，由于課時(shí)限制，教師教學(xué)時(shí)沒有讓學(xué)生親自動(dòng)手操作，只是通過觀看實(shí)驗(yàn)視頻和課本上的插圖進(jìn)行理解和記憶。此外，一些探究性實(shí)驗(yàn)，例如“探究酵母菌的呼吸方式”，由于實(shí)驗(yàn)需要持續(xù)觀察，耗費(fèi)大量時(shí)間，很少有學(xué)生做過此類實(shí)驗(yàn)。因此，在課時(shí)數(shù)量和時(shí)間緊迫的情況下，學(xué)校應(yīng)該合理安排教學(xué)時(shí)間，適當(dāng)增加實(shí)踐活動(dòng)，或者是利用假期讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過親身體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程，體會(huì)生物學(xué)的樂趣，增加獲取知識(shí)的方法，提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力和觀察能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

（三）改變教師思想觀念，提升生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要性

各個(gè)學(xué)校的領(lǐng)導(dǎo)和教師需要在思想上對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作引起足夠的重視，及時(shí)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室硬件設(shè)施建設(shè)，保證儀器設(shè)備、試劑等耗材的及時(shí)補(bǔ)充，為生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利開展提供良好的物質(zhì)條件。同時(shí)，生物教師要充分認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性，幫助學(xué)生深入理解實(shí)驗(yàn)中每個(gè)試劑和每個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟的作用，從實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象到實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論都能夠充分了解其作用。生物教師還應(yīng)帶領(lǐng)學(xué)生多嘗試探究性實(shí)驗(yàn)，逐步培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和創(chuàng)新能力，充分體現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體地位。

（四）增加培訓(xùn)力度，提高教師實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)

現(xiàn)代教學(xué)理念要求教師終身學(xué)習(xí)，加強(qiáng)對(duì)新課程理念的認(rèn)識(shí)，不斷更新專業(yè)知識(shí)和技能，更新知識(shí)結(jié)構(gòu)體系，提高教師的現(xiàn)代教育信息技術(shù)能力。這就要求學(xué)校要為教師準(zhǔn)備一定的培訓(xùn)經(jīng)費(fèi)，在課時(shí)安排和教學(xué)時(shí)間上給予教師充分的支持，定期舉辦各種業(yè)務(wù)培訓(xùn)。例如，教師實(shí)驗(yàn)技能培訓(xùn)、名校聽課、參觀學(xué)習(xí)等活動(dòng)，促進(jìn)教師之間的積極交流，將外校好的方法進(jìn)行借鑒，從而不斷提高教師的實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。

（五）優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究精神

新課標(biāo)要求加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)力度，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，因此要優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)，首先要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的引導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生積極動(dòng)腦動(dòng)手，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。其次，要加強(qiáng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，按照探究性實(shí)驗(yàn)的一般思路，即“提出問題→作出假設(shè)→制訂計(jì)劃→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證→得出結(jié)論→表達(dá)交流”的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神和創(chuàng)新思維，提高學(xué)生的探究能力。例如“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原”實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)，選擇不同的溶液，設(shè)置不同的濃度梯度，觀察哪種溶液的哪個(gè)濃度最適于觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原，從而得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。最后，良好的實(shí)驗(yàn)材料是保證實(shí)驗(yàn)順利完成的基礎(chǔ)，因而教師可以引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)材料，選取生活中常見的一些材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。例如“觀察減數(shù)分裂過程中染色體行為變化”的實(shí)驗(yàn)，課本中用的是橡皮泥，但是橡皮泥干燥后易斷裂，因此實(shí)驗(yàn)中可以選擇用廉價(jià)的彩紙，剪出染色體的形狀，再模擬各個(gè)時(shí)期染色體的行為變化。

（六）強(qiáng)化學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)，提高實(shí)驗(yàn)技能

培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，首先要讓學(xué)生掌握最基本的實(shí)驗(yàn)操作，鼓勵(lì)學(xué)生多做多練，在練習(xí)中不斷提升實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。其次要讓學(xué)生明確每個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟以及預(yù)期得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，只有明確了這些最基本的要素，學(xué)生才能有條不紊地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。最后教師要設(shè)法增加實(shí)驗(yàn)的趣味性，讓學(xué)生帶著興趣走進(jìn)實(shí)驗(yàn)，完成實(shí)驗(yàn)探究過程，而不是機(jī)械地重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟，最終提高實(shí)驗(yàn)技能，達(dá)到培養(yǎng)能力的目的。

（七）利用數(shù)字化設(shè)備，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率

隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)出現(xiàn)了新的數(shù)字化設(shè)備，改變了以往傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課堂，創(chuàng)新了實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，增加了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。例如，利用生物傳感器完成“光合作用速率測定”，生物傳感器的應(yīng)用幫助學(xué)生加深了對(duì)光合作用這一教學(xué)難點(diǎn)的理解，使學(xué)生體驗(yàn)了科學(xué)探究的過程，增加了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣。此外，也可以利用二氧化碳傳感器完成“環(huán)境溫度對(duì)酵母菌呼吸的影響”實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生對(duì)呼吸作用的理解。學(xué)生可以利用各種傳感器完成更多的其他探究性實(shí)驗(yàn)，豐富學(xué)生的科學(xué)知識(shí)，提高學(xué)生的探究能力。

（八）重視總結(jié)與反思，提升學(xué)生對(duì)生物學(xué)知識(shí)的認(rèn)識(shí)

實(shí)驗(yàn)具有很多不確定性因素，因此實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能會(huì)出現(xiàn)與預(yù)期結(jié)果不符的情況。這時(shí)，教師要及時(shí)指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果，利用所學(xué)知識(shí)，結(jié)合查閱相關(guān)資料，找出出現(xiàn)不同實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果的原因，及時(shí)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，不斷總結(jié)和反思，及時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)情況，避免在以后的實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)類似問題。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中不斷提高實(shí)驗(yàn)技能，加深對(duì)生物學(xué)知識(shí)的認(rèn)識(shí)。

總之，在高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要積極更新自己的教學(xué)理念，重視學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位。利用先進(jìn)的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備，改革創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課堂，不斷激發(fā)學(xué)生對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的興趣，將“讓學(xué)生實(shí)驗(yàn)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)生要做實(shí)驗(yàn)”。教師在教學(xué)中要不斷體現(xiàn)生物學(xué)的學(xué)科素養(yǎng)，不斷體現(xiàn)新課改的理念，促使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能不斷提升，加深學(xué)生對(duì)生物學(xué)知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)能力和探究能力的發(fā)展。