高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理想課堂探討

杜翠華

1 高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀調(diào)查與分析

為了解高中學(xué)校生物實(shí)驗(yàn)開設(shè)的狀況，對江蘇某縣市10所高中做了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)這十所高中對《考試說明》規(guī)定20個實(shí)驗(yàn)總體的完成率很低：教材中“高倍顯微鏡觀察幾種細(xì)胞”、“生物組織中還原糖、脂肪、蛋白質(zhì)的鑒定”、“觀察植物細(xì)胞的有絲分裂”、“葉綠體中色素的提取和分離”、“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原”5個經(jīng)典實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，在2007年前是實(shí)驗(yàn)操作必考的，但近3年的開出率也只有36.8%；而《考試說明》屬于C級要求的、連續(xù)3年江蘇高考作為考查的實(shí)驗(yàn)“探究培養(yǎng)液中酵母種群數(shù)量的動態(tài)變化”開出率僅為7.3%；選修1中“酵母細(xì)胞的固定化技術(shù)”、“蛋白質(zhì)的提取和分離”、“DNA的粗提取與鑒定”等實(shí)驗(yàn)開出率均顯示出較低的傾向，幾乎為零。此外教材中5項(xiàng)實(shí)習(xí)活動、7項(xiàng)課外科技活動、8項(xiàng)研究性課題的調(diào)查了解，各校開出率幾乎為零。有11.8%學(xué)生進(jìn)入高中三年間，還未做過一次生物實(shí)驗(yàn)，就連顯微鏡都未真正用過。有些理生班的學(xué)生興致勃勃地選了生物，以為可以有有趣的生物實(shí)驗(yàn)做，結(jié)果以失望告終，興趣減了一大半。舊人教版雖然設(shè)置的實(shí)驗(yàn)沒有現(xiàn)在多，但各校迫于省教育廳每年組織的一次實(shí)驗(yàn)操作考核，能對一些重要實(shí)驗(yàn)認(rèn)真開設(shè)，教師認(rèn)真輔導(dǎo)。但自從江蘇2007年高考制度改革以后，高二推行學(xué)業(yè)水平測試，取消實(shí)驗(yàn)操作考核，高三生物作為選課，只要達(dá)B就可以，加上縣市的教育主管部門在考核高考成績時，只看語數(shù)外，不看選課，導(dǎo)致許多學(xué)校急功近利，將選課時間大大減去，甚至“裸奔”。再加上資金不足的問題，一些較昂貴的新實(shí)驗(yàn)的用具和藥品不能到位，如微生物的恒溫培養(yǎng)箱、血球計(jì)數(shù)板、甲基綠和吡羅紅等。綜上所述由于實(shí)驗(yàn)考核缺乏、課時傾斜、資金不足、某些教師認(rèn)識不足等原因?qū)е铝松鲜霈F(xiàn)狀。

為推行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革，舉辦了大市級圍繞新人教版上考綱必考的新實(shí)驗(yàn)，如探究酵母菌種群數(shù)量變化、DNA的粗提取與鑒定、腐乳的制作、果酒和果醋的制作、酵母細(xì)胞的固定化等實(shí)驗(yàn)。具體做法是事先請負(fù)責(zé)該實(shí)驗(yàn)的學(xué)校仔細(xì)做一遍該實(shí)驗(yàn)，并將整個過程攝像下來，在培訓(xùn)的當(dāng)天一邊講解一邊放給參培的教師看，再到實(shí)驗(yàn)室親自動手做實(shí)驗(yàn)。有些實(shí)驗(yàn)有的教師還從未親自動手做過，如血球計(jì)數(shù)板的使用、DNA的粗提取與鑒定、酵母細(xì)胞的固定化，甚至不知道在血球計(jì)數(shù)板的使用中是如何正確沿著載玻片的邊緣滴加培養(yǎng)液，而當(dāng)在顯微鏡下看到酵母菌，在CaCl2溶液中看到淡黃色的凝膠珠，在冷酒精中用玻璃棒挑起白色的絲狀物DNA時，那欣喜若狂的神情無以言表，由此不難想象學(xué)生看到上述現(xiàn)象時將會出現(xiàn)怎樣的神情。產(chǎn)生怎樣的興趣？教學(xué)效果顯而易見。因此作為一線教師更應(yīng)該重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理想課堂。

2 課前為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理想課堂作精心準(zhǔn)備

2.1 課前精心備課

每個實(shí)驗(yàn)一般要分兩節(jié)課，先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)理論知識的學(xué)習(xí)，后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練，只有通過理論知識的有效鋪墊，實(shí)驗(yàn)操作才有條不紊，理論知識才得以升華。有些教師覺得花兩節(jié)課，太浪費(fèi)時間了，但與其在新課、一輪復(fù)習(xí)、二輪復(fù)習(xí)中反復(fù)的講解，學(xué)生還不一定能懂，不如花上兩節(jié)課，讓其親自操作一下，徹底懂了。為此教師應(yīng)先圍繞教學(xué)目標(biāo)備好實(shí)驗(yàn)理論知識，包括實(shí)驗(yàn)原理、材料用具、方法步驟、預(yù)計(jì)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析可能的結(jié)果和結(jié)論、設(shè)置需要學(xué)生討論的序列問題和布置給學(xué)生進(jìn)一步探究的課題等等。

2.2 精選多媒體課件內(nèi)容

將實(shí)驗(yàn)的理論教學(xué)與多媒體結(jié)合，可起到事半功倍的效果，故教師可以從網(wǎng)上搜集有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的多個課件，然后根據(jù)學(xué)情、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)要求，選擇多個課件的精華部分，一些復(fù)雜操作的精彩視頻，進(jìn)行有效整合。筆者基本上在每個實(shí)驗(yàn)的理論知識的學(xué)習(xí)都是以Powerpoint為平臺，展示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原理與步驟，如在計(jì)數(shù)室里細(xì)胞如何計(jì)數(shù)以及如何將計(jì)數(shù)室里細(xì)胞數(shù)目換算成試管中細(xì)胞數(shù)目，血紅蛋白的提取與分離等實(shí)驗(yàn)中都制作詳細(xì)的課件給以展示，使學(xué)生很容易理解血球計(jì)數(shù)板的計(jì)算方法、凝膠色譜柱原理與操作流程。還用Flash制作質(zhì)壁分離與復(fù)原的過程及原理的影片進(jìn)行展示，讓學(xué)生分析質(zhì)壁分離及復(fù)原發(fā)生的條件是什么。觀察水分子出入半透膜兩側(cè)情況的影片，分析質(zhì)壁分離及復(fù)原發(fā)生的原理是什么。這樣可幫助學(xué)生理清實(shí)驗(yàn)原理。又用視頻展示探究酵母菌呼吸方式實(shí)驗(yàn)裝置和過程、展示腐乳制作的工廠化生產(chǎn)過程。

2.3 多元化選擇實(shí)驗(yàn)材料

對實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備不是拘泥于書本，而是給學(xué)生留有思維的空間和探索的余地。如：在“觀察根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂”實(shí)驗(yàn)課的前幾天，先布置學(xué)生自己準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料。學(xué)生大都準(zhǔn)備了洋蔥和蒜，但也有的學(xué)生準(zhǔn)備了吊蘭、小麥等材料。再如：DNA的粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)，請學(xué)生自帶花椰菜、獼猴桃，教師準(zhǔn)備了雞血。這樣學(xué)生一開始就進(jìn)入一個主動思維而非被動接受的狀態(tài)。

3 課堂上創(chuàng)設(shè)生物實(shí)驗(yàn)的理想課堂

課堂上除了將實(shí)驗(yàn)的理論教學(xué)與多媒體的有效結(jié)合的同時，尤其要注重通過問題引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生在問題情境中生疑、質(zhì)疑，這樣才能產(chǎn)生濃厚的興趣，才能使學(xué)生體驗(yàn)到科學(xué)研究的艱辛與喜悅。

3.1 教學(xué)過程重設(shè)疑

在“探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中整個教學(xué)過程都是以問題貫穿始終，在新課導(dǎo)入中通過ATP的知識提出“合成ATP時所需能量的主要來源是什么”的問題來引入新課，接著由：（1） 酵母菌是一種什么樣的生物？其代謝類型如何？（2） 酵母菌在日常生活中有哪些用途？（3） 我們吃的面包和饅頭為什么比較松軟？（4） 酒精是酵母菌在什么條件下產(chǎn)生的呢？引出本探究提出的兩大問題：酵母菌是在有氧條件下，還是在無氧條件下產(chǎn)生CO2？兩種條件下產(chǎn)生的CO2是否一樣多？酒精是酵母菌在有氧條件下產(chǎn)生的還是無氧條件下產(chǎn)生的？然后在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時從分析實(shí)驗(yàn)的變量入手，自變量是什么？因變量是什么？引出實(shí)驗(yàn)的思路是什么？還在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后提出以下問題：（1） 在檢測CO2時用澄清石灰水檢測到什么實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？用溴麝香草酚藍(lán)水溶液又檢測到什么實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？（2） 在檢測酒精時，用重鉻酸鉀--濃硫酸溶液檢測到什么實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？通過解決這些問題得出結(jié)論。這些問題的設(shè)計(jì)可以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和唯實(shí)的科學(xué)精神。

3.2 課堂提問煉精度

課堂提問要著眼于知識的不同角度，并注意體現(xiàn)知識之間的相互聯(lián)系，力求采用新穎的說法，從合適的角度巧妙切入，使問題富有新穎性、啟發(fā)性和靈活性，以激發(fā)學(xué)生的興趣，引導(dǎo)學(xué)生積極思維。在進(jìn)行“探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式”的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時，筆者設(shè)計(jì)了以下問題：（1） 如何設(shè)置實(shí)驗(yàn)裝置？怎樣控制有氧和無氧？（2） 怎樣鑒定有無CO2產(chǎn)生？如何比較CO2多少？（3） 怎樣鑒定有無酒精產(chǎn)生？（4） 怎樣保證酵母菌在整個實(shí)驗(yàn)中能夠正常生活？這些問題設(shè)計(jì)定位精確，激活了學(xué)生的思維，使學(xué)生能夠準(zhǔn)確掌握實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)內(nèi)容。

3.3 鼓勵學(xué)生多質(zhì)疑

高中生物教材的學(xué)生實(shí)驗(yàn)一般都是給出實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟的，但是方案的設(shè)計(jì)本身就不是唯一的，每個實(shí)驗(yàn)都沒有固定的不可變更的模式。因此，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，創(chuàng)設(shè)一個民主、平等、和諧的氛圍，師生之間、學(xué)生之間平等交流，學(xué)生可以充分自由地發(fā)表自己的見解或提出質(zhì)疑，大膽地進(jìn)行各種嘗試，這樣創(chuàng)造潛能才能得到發(fā)揮。如：“探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式”實(shí)驗(yàn)中組裝實(shí)驗(yàn)裝置時有學(xué)生提出10%NaOH濃度可能太低，沒有把空氣中的CO2全部吸收？如何避免這種可能性發(fā)生，以保證實(shí)驗(yàn)更嚴(yán)謹(jǐn)？也有學(xué)生提出兩裝置中CO2或酒精的產(chǎn)生是葡萄糖水溶液（培養(yǎng)液）的純化學(xué)反應(yīng)，與酵母菌無關(guān)，如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)駁斥這種錯誤觀點(diǎn)？還有學(xué)生提出為了制造無氧環(huán)境，建議將無氧裝置連上一個橡皮管用夾子夾住，進(jìn)行密封處理，結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)錐形瓶爆裂或橡皮塞被頂脫現(xiàn)象，這是為什么？這又說明了什么問題？上述問題的提出充分展示了學(xué)生的創(chuàng)造性思維，為實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)提供了思維基礎(chǔ)，教師應(yīng)乘勝追擊，組織學(xué)生討論一起解決這些問題，把理想課堂推向高潮。

3.4 重視實(shí)驗(yàn)評價

教學(xué)中常常只重視實(shí)驗(yàn)的成敗與否而不重視對個別失敗實(shí)驗(yàn)的原因剖析，更不重視對某些異常情況的深層次探究，使學(xué)生只關(guān)注實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，而忽略了對實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的分析，從而錯失科學(xué)新探究、新發(fā)現(xiàn)的良機(jī)。如“探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式”實(shí)驗(yàn)中有學(xué)生發(fā)現(xiàn)有氧裝置中的酵母菌培養(yǎng)液的濾液也能使重鉻酸鉀——濃硫酸變?yōu)榛揖G色。通過討論，推測可能是由于通入的氧氣不足，導(dǎo)致該裝置有氧呼吸和無氧呼吸同時進(jìn)行。于是改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，通過觀察紅色液滴的移動情況來測定酵母菌的細(xì)胞呼吸類型，并讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)表格，填寫預(yù)期結(jié)果。許多偉大的發(fā)現(xiàn)很多都是源于科學(xué)家的意外發(fā)現(xiàn)和對異常現(xiàn)象的執(zhí)著研究，教師若在此方面注重指導(dǎo)，則有助于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)研究的科學(xué)素養(yǎng)，有利于學(xué)生的終身發(fā)展。

4 參加、觀摩各種探究實(shí)驗(yàn)的研討課，為創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理想課堂提供基礎(chǔ)

各級各類的實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究課是教師創(chuàng)造性的體現(xiàn)。通過參加、觀摩研討課，有助于教師個人融入群體，更有助于教師打開思維，激發(fā)創(chuàng)造性。因此教師應(yīng)充分利用各種機(jī)會積極參與教研活動，將外部動力與內(nèi)在提高很好地結(jié)合起來，促進(jìn)自身專業(yè)發(fā)展，從而促進(jìn)基礎(chǔ)教育課程改革的更好實(shí)現(xiàn)。

總之，教師通過課前的精心準(zhǔn)備，課堂上與多媒體的有效結(jié)合和問題化教學(xué)，課后的認(rèn)真反思以及提高自身進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的能力，定會創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理想課堂。