優化高中生物實驗教學進行實驗設計能力的培養研究

王玲煒

【摘要】實驗設計能力是高中生物實驗教學中更為高層次的技能，通過培養學生的實驗設計能力，能夠激發學生的興趣和創造力，優化高中生物實驗教學質量。文章立足于高中生物實驗教學現狀，主要分析了“優化高中生物實驗教學，對學生進行實驗設計能力的培養幾點策略”。

【關鍵詞】高中生物 實驗教學 實驗設計 設計能力 基本原理 培養策略

高中生物學科是一門以實驗為主的課程，在高中生物教學中開展實驗教學對于提高學生的動手操作能力和實驗意識具有十分重要的作用。按照新課程改革的新要求和高中生物實驗教學目標，要求學生能夠在實驗教學中掌握基本的生物研究方法，增強學生的實驗動手操作能力，樹立正確的科學觀，從而培養學生的創新精神。

一、高中生物實驗設計基本原理

在高中生物實驗教學中開展實驗活動，需要按照實驗設計的基本原理嚴格進行，規范學生的實驗操作行為，規避和減少實驗事故的發生。首先，生物實驗并不是盲目進行的，需要一個實驗目的作為實驗導向和總方針，在實驗目的的指導下，對實驗材料進行合理選擇，根據實驗原理的要求科學采取實驗手段去進行實驗，確保實驗方案切實可行，符合實驗設計的基本原理，具有可操作性。其次，生物實驗往往伴隨著一定的風險，需要精心設計和嚴謹安排實驗內容，禁止內容出現漏洞和不足。而且由于實驗課堂時間有限，受到實驗設備的限制，對于實驗材料的選擇應該合理適度，避免造成材料浪費，盡量簡化操作步驟，縮短實驗時間。同時，為了驗證某一生物觀點，需要反復進行實驗操作，提高實驗結論的準確性。再者，對于生物對象樣本往往是按照隨機原則進行選取的，通過這種隨機取樣，降低系統出現誤差以及實驗結果出現偏差的可能性。值得注意的是，生物實驗是由條件限制的，在實驗過程中，很多已知條件必須保持高度一致，然后對需要實驗測試的部分條件加以改變，盡可能的減少實驗干擾因素，提高實驗結果的正確率。另外，對于變量，主要分為自變量和因變量，自變量主要在實驗操作中發生的，因變量也就是我們常說的反應變量。在實際實驗過程中，需要確保自變量和反應變量能夠相互對應，規范單一變量的實驗操作行為，將干擾因素出現的可能性降到最低。也就是確保無關變量保持穩定不變狀態，只需要對實驗變量加以改變即可。但是實驗中存在著多種不可控因素，很多無關變量甚至難以有效避免，為了盡可能真實的還原實驗場景，可以通過平衡控制以及增設對照實驗等措施來對無關變量所產生的消極影響進行抵消。

二、優化高中生物實驗教學，培養實驗設計能力的有效措施

1. 借鑒經典實驗案例，明確實驗設計理念

在高中生物實驗教學中，對于經典實驗案例進行借鑒和研究對于尋找和明確實驗設計理念具有十分重要的意義。經典實驗案例，都是之前很多專家學者嘔心瀝血經過反復思考和實踐設計出來的實驗案例，而且這些實驗案例也經過人們的反復驗證，是最為科學準確的實驗案例，非常具有代表性。同時，在對寫經典案例進行研究發現，每個經典案例中所蘊藏的生物知識和原理眾多，不僅探究過程十分艱苦，充滿困難，而且其中的生物科學思想和實驗方法也引人深思，值得人們學習和參考。在高中生物教材中，這樣的經典案例很多，例如，“光合作用、遺傳定律、呼吸作用、酶的發現”等等。在對生物知識和原理進行講解時，教師應該對學生進行指導，鼓勵學生積極研究和挖掘實驗中的隱含的各種因素，使學生能夠對實驗設計思想有充分的了解和認識，鍛煉學生的觀察能力和動手操作能力，發現問題，解決問題，掌握實驗設計原理。

2. 加大實驗操作力度，激發學生對實驗設計的參與熱情

要想培養和提高學生的實驗設計能力，只通過實驗理論知識學習和觀察訓練是遠遠不夠的，還需要進一步加大實驗操作力度，鼓勵學生積極參與到具體的實驗操作過程中去。因此，教師需要根據實驗需求和教學設備情況盡可能多的創造實驗條件，刪繁就簡的開展生物實驗活動。首先，在實驗開始之前，學生需要正確對待教材中的基本實驗環節，對其涉及到的實驗材料和實驗原理進行仔細分析，找到科學的實驗方法，明確每個實驗步驟的具體作用和意義，了解各個環節之間的分工和聯系，在教師的引導下對本節實驗方案進行完整制定，明確實驗課題和目的，詳細闡述實驗中的每個環節，并對實驗結果進行分析和預測，對于實驗數據和實驗結果欄目在實驗進行中進行填寫。然后充分靈活運用生物理論知識去指導實踐，通過獨立或者小組合作的方式，對實驗方案進行設計，積極主動的參與動手操作中去。通過實驗，學生獲得了成功的喜悅，增強了學生實驗的自信心，激發了學生對實驗教學的興趣和熱情，有助于培養和提高學生的獨立思考能力和創造力，樹立合作意識和創新意識。例如，教師可以鼓勵學生進行雜交水稻實驗，選一個較大的花盆種植水稻，并適當的對水稻進行雜交，觀察分析雜交水稻的生長情況。或者還可以利用發酵的原理自己動手制作果酒，腌制咸菜等等，幫助學生正確理解生物理論原理。

3. 構建完善的實驗評價機制

學生在完成實驗操作之后，對于實驗結果需要進行及時的分析和研究。同時，教師還需要對學生在實驗過程中的整體表現進行綜合評價，以便使學生認識到自身的優點和不足，不斷完善和提高自己，增強生物實驗學校動機。但是目前的評價機制存在著很多弊端和不足，部分教師只關注實驗結果，根據實驗結果的好壞來評價學生，極大地挫傷了學生的積極性，帶來很多消極影響。因此，必須構建完善的實驗評價機制，教師盡量采取鼓勵性的語言來對學生進行評價，或者還可以采取自評和互評相結合的評價模式，鼓勵學生之間互相評價，真實反映學生的實際實驗情況。

總結：

綜上所述，在高中生物實驗教學中，為了培養學生的實驗設計能力和創新能力，教師需要采取科學合理的教學方法，為學生創造實驗條件，構建和諧的實驗教學環境，合理引導學生參與到實驗活動中，有所收獲和成長。

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