優化實驗，提高效率，培養生物科學素養

傅嵐

摘 要： 在高中生物實驗教學過程中優化課時、優化教學模式、優化探究實驗的實效、優化實驗方法、優化實驗評價、優化實驗室配置等，有利于提高實驗效率和生物科學素養。

關鍵詞： 實驗教學 生物科學素養 實驗效率

生物科學素養是指公民參加社會生活、經濟活動、生產實踐和個人決策所需的生物學知識、探究能力及相關的情感態度與價值觀。提高學生的生物科學素養是高中生物教學的核心任務。生物學是以實驗為基礎的自然科學，實驗教學是生物學教學的一種重要形式，能培養學生興趣，落實知識和能力目標，因此優化實驗教學，提高實驗效率是提高學生生物科學素養的主要途徑。

高中生對生物課非常有興趣，更喜歡做實驗，但是實驗水平參差不齊，他們對實驗課的認識有很大誤區，認為實驗課就是可以自己動手“玩”，很容易出現形式上熱鬧、實質上低效的問題，同時就很難落實培養學生主動參與、樂于探究、勤于動手，搜集和處理信息、獲取新知識、分析和解決問題及交流與合作的能力。而且對于很多學校來說，實驗課教學存在諸多問題，如實驗課的課時不夠、教學效率不高、教學效果不佳等。而且學生動手能力不強、創新意識缺乏，因此，實驗教學是生物課堂教學最薄弱的一環。優化實驗教學，提高實驗效率顯得尤為重要。

一、優化課時安排

人教版高中生物必修教材中實驗多，可以對教材上的實驗進行整合，當繁則繁，當簡則簡，以期實現在有限的課時里高效完成教材上安排的實驗。具體見下表：

二、優化實驗教學模式

生物教材中呈現的實驗主要有以檢驗已知事實、概念或原理為主的驗證性實驗和以引導學生參與并發揮主動性，從中可獲得新知識和接受科學方法訓練的探究性實驗。因此，針對兩種實驗類型，可采用不同教學模式。

比如細胞器教學中，我們就采用“識圖—學習新知識—實驗觀察—解決問題”的教學模式。即利用教材的插圖指導學生認識細胞內主要的細胞器，學生獨立完成“用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體”的實驗，思考老師提出的各種細胞器是如何完成細胞的生命活動的等問題。這種模式適合那些驗證性的實驗。

對于“比較過氧化氫在不同條件下的分解”的教學就采用“實驗觀察—感知科學過程和方法—解決問題”的教學模式。通過進行有關的實驗和探究，學會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，以及設置對照組和重復實驗。之后理論課教學就可以直接從實驗的現象引入，讓學生描述實驗結果，得出相關實驗結論。這種模式適用于探究類的實驗。

三、優化探究實驗的實效

必修教材中安排了多個探究實驗。探究就是讓學生親自經歷從發現問題到分析解決問題的過程。對于這類實驗我們并不刻意強調形式（如發現問題，提出問題，作出假設等），不拘泥書中的實驗要求，更注重的是實驗方案設計的引導，從而培養學生判斷思考分析的能力，努力讓實驗更有價值。

1.化“驗證”為“探究”

驗證實驗對于學生而言是沒有經歷過的內容，在一定程度上可以把它當做是探究實驗對待，但探究的重點是實驗的原理，從材料的選擇、試劑的選擇都值得學生思考。

如在“還原糖和蛋白質的鑒定”中，提供梨汁、蘋果汁、橙汁、豆漿、稀釋的雞蛋清、稀釋的奶粉、純牛奶等未知樣液讓學生探究其主要成分。在“提取和分離色素”實驗中，提供濃綠的菠菜葉、白菜葉、幼嫩的青菜葉、枯黃的菠菜葉等做實驗材料的探究。在“植物細胞的吸水和失水”實驗中，提供葡萄糖溶液、鹽酸、硝酸鉀溶液等使細胞失水。以上列舉的材料或試劑并不都是適合的，在課堂小結上，學生分析用自己所選擇的實驗材料進行實驗得到的結果并嘗試對結果進行分析。這樣有利于學生對實驗原理和實驗過程的理解，也能讓學生從比較系統的角度思考實驗的意義。

2.“探究”之外的“探究”

在探究影響酶活性的條件時，我們先要求學生預先完成實驗設計，具體包括：選擇哪一種酶？為何選擇這種酶？選擇哪一個條件（溫度/pH值）進行探究？你設計的自變量是什么，有幾個？對應的因變量是什么，如何檢測？你預計的結果是什么？有了這些指引，學生就能目的明確地開展實驗了。

教師還可根據書本上的基本原理，鼓勵學生發現預設外的現象，提出新的問題，作為新的實驗探究方向。“發現問題比解決問題更重要”。如探究“植物細胞的吸水和失水”實驗中，學生在探究完成紫色洋蔥外表皮的吸水和失水后，就提出“溫度高低對細胞吸水和失水有影響嗎”、“死細胞會不會質壁分離”、“細胞吸水失水程度與外界溶液的種類的關系”、“細胞失水到什么程度會死亡”等問題。在實驗教學中善于發現問題，不斷提出問題是提高學生思維能力的有效途徑。

如在“設計并制作生態缸，觀察其穩定性”實驗中，我們沒有局限于課本要求，而是引導學生探究。全班分成幾個實驗小組，每個小組挑選一個變量，如是否有光照、投放的生物種類等設計對照實驗。制作完成后將生態缸放在窗臺上，可供觀賞、記錄，同時可以小組之間對比。在觀察到不同小組有差異的時候，教師指導學生分析各組存在差異的原因，運用所學知識，提出改進意見。很多學生家中都有金魚缸，因此對生態缸的制作有一定經驗，也有很大興趣。教師把學生探究活動和思維品質的培養放在首位，就能充分調動學生的主動性，學生就能自然而然地體會到探究實驗的樂趣。

四、優化實驗方法

教材上運用的實驗方法，如果在不同的地區或不同的季節實驗則不一定能達到應用的效果，因此在實驗教學中，我們經常做多個預實驗，不斷改進實驗方法，以取得更明顯的實驗效果，從而提高實驗效率。

如“觀察花生種子的脂肪粒”，用切片法效果往往不好，我們嘗試用“刮沫”法，即用刀片在浸泡的花生橫切面上輕輕地刮下少許脂肪沫，然后按常規操作。這樣實驗更容易染色及觀察。

“提取和分離綠葉中的色素”的實驗方法步驟很多，注意事項很多，特別是層析時，層析液有揮發性，且濾紙條易貼壁，實驗效果不明顯。我們改進了部分實驗方法，如濾紙條的擺放、濾液細線的畫法（用蓋玻片的邊緣粘濾液，然后在細線上粘一下）等，顯著提高了實驗成功率。

如“探究酵母菌細胞呼吸的方式”中，我們簡化了實驗裝置，安裝好以后置于課室，便于學生隨時觀察氣球的變化（見圖）。

五、優化實驗評價

教學評價在教學中主要起反饋作用，它是教學手段而不是教學目的。實驗評價不僅支配著教師采用何種教學模式、教學方法和教學方向，而且制約著學生的實驗動機與實驗態度，它已成為影響實驗教學實效的重要因素。

1.書面形式評價

這是常用的評價模式。每一次實驗我們均要求學生寫實驗報告，簡單一點的驗證實驗采用填空形式，寫出關鍵的實驗原理與實驗步驟等。而探究類的實驗就在實驗報告上留足夠的空間，學生可采用表格、流程圖、曲線圖等表達實驗結果。

2.操作過程評價

顯微鏡觀察類的實驗，教師明確檢查對象，要求學生用指針指出特定的細胞以供檢查。有些學生動手能力較強，能很快在顯微鏡下找到目標，教師可向全班學生展示其結果，起示范作用。

3.實驗結果評價

此類評價我們重在交流反思，內容包括探究過程、實驗方法、數據結果，成果和結論等實驗過程中的所有情況和問題。每次實驗都會有學生得不到滿意的結果，心中有很多疑問有待解決，因此我們往往會在下一節的理論課用一些時間交流，指導學生進行“當實驗結果與預期目標不一致時，我們發現了……我們還可以……”的討論，養成寫實驗報告分析實驗結果、發現新問題的習慣。

課本上要求“嘗試制作真核細胞的三維結構模型”，我們進行了改進。我們給學生提供十種類型細胞，然后每組學生選取其中一種，畫亞顯微結構圖，并說明該細胞特有的結構和功能，再據圖出五個小題，給班上的十名學生做。作業是在課外的時間完成，但我們利用一節的時間讓各組學生展示自己的細胞圖，然后分析答題情況。

表面上看，這些交流的時間可能會降低傳授知識的效率，但是因為學生親身經歷過，都會有興趣參與討論。我們全面展示了不同的實驗結果，學生獲得的不僅是知識，而且有豐富的情感體驗，更有利于培養學生實事求是的科學態度。

六、優化實驗室配置

我校更新了實驗室的配置，顯微鏡與電腦聯網，使教師隨時看到學生的觀察動態，有利于及時指導和相互交流，更進一步提高實驗效率，也讓學生感受到科技進步帶來的優勢。

綜上所述，要提高實驗教學效率，必須積極優化各個環節，真正做到激發學生學習興趣，增強發現問題的敏感性。學生在解決實驗問題的過程中提高了各方面能力，成為具有較高科學素養的人。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物課程標準：實驗[M].北京：人民教育出版社，2003：4.