提升中學生物學教師實驗教學能力的應對策略

黃翠香

摘 要 通過例析中學生物學教師實驗設計和操作技能比賽試題，對比賽過程中參賽教師所存在的實驗問題進行剖析，來探究提升中學生物學教師實驗教學能力的應對策略。

關鍵詞 中學生物學教師 實驗設計及操作技能 實驗教學能力

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

中學實驗教學的順利實施，離不開一線生物學教師實驗教學能力的提升。在實際的教研活動中，教研部門往往通過開展實驗研究和創新實驗設計等活動，鼓勵教師參與各類實驗技能比賽，以提升中學生物學實驗教學的整體水平。下面以一道實驗設計和操作技能比賽試題為例，探究如何提升中學生物學教師的實驗教學能力。

1 生物學實驗試題與方案分析

1.1 試題展示

試題內容：請在20 min內，根據所給實驗材料和用具，完成實驗方案設計和操作后，將觀察結果呈現給評委確認，再根據實驗結果判斷A和B兩種植物所屬的植物生態類型即陰生植物、陽生植物和耐陰性植物，并表述結果及其分析過程。

1.2 試題分析

該試題考查的是通過植物葉的組織結構特點來判斷植物的生態類型，需要在規定的時間內完成以下3個方面的內容：① 寫出實驗方案設計；② 準確完成實驗操作過程；③ 表述實驗結果及其分析。

1.2.1 實驗方案設計

實驗方案設計1：通過徒手切片法完成植物葉片A和B的臨時裝片制作，再通過顯微鏡觀察A和B兩種葉片的組織結構，根據葉的結構特征如表皮組織及葉肉組織的分化程度、葉的外部結構特點，判斷出植物A和B的生態類型。

實驗方案設計2：通過雙刀片法完成切片，其他同方案1。

1.2.2 實驗操作步驟

方案1：① 將馬鈴薯塊莖切成長方體小塊，以此作為支持物。把A和B葉片切成小的長方形，夾在馬鈴薯小塊的切縫中。② 左手捏緊夾著葉片的支持物，右手拿刀片，向自己身體方向連續水平斜向拉伸，可重復多次切取薄片。③ 用毛筆把切下的薄片輕輕刷到盛有清水的培養皿中。④ 用毛筆挑選厚薄適中的薄片，放在已滴有一滴清水的載玻片上，制成臨時裝片A和B。⑤ 在顯微鏡下找到清晰的視野，觀察葉的結構。

方案2：① 將A或B葉片平放在載玻片上，用手指壓住葉片。② 右手捏緊并排的兩片雙刃刀片，沿和主脈垂直的方向切割材料。③ 每切一次后將刀片放入盛有清水的培養皿中沾水一次，將切下的葉片薄片放入培養皿中。實驗操作步驟④、⑤同方案1。

1.3 實驗結果及其分析

① A葉片的葉肉組織分化明顯，柵欄組織發達且細胞呈長柱形、排列緊密且層數多、較海綿組織厚度大，外部形態特征中葉片較厚、表皮有角質膜和毛被等附屬物，A植物為陽生植物。

② B葉片的葉肉組織分化不明顯，組織內細胞排列松散、層數少，外部形態特征中葉片較薄、表皮光滑無角質膜和毛被等附屬物，B植物為陰生植物。

2 對生物實驗命題立意、特點及操作預期的思考

2.1 試題命題的立意

試題的考點在于植物葉片的臨時裝片制作、葉的橫切結構顯微觀察、判斷植物的生態類型，旨在考核教師的實驗設計能力、基本的實驗操作技能以及運用知識解決實際問題的能力等。實驗的手段和方法是教師們較熟悉的部分，但知識的遷移是難點，如葉片的哪些結構特征是與其生存環境相適應的？這需要教師運用已有的專業知識進行解答。考點的設置讓教師既熟悉又陌生，這恰恰是試題設計的精妙所在。通過此類活動，推動教師積極開展實驗教學研究，以促進中學生物學實驗教學水平的提升。

2.2 試題本身的特點

本題作為初中生物學教師的實驗設計和操作大賽的考題，其實驗設計思想源于蘇科版《生物學》教材中“觀察植物葉片的結構”探究活動內容，實驗目的是通過植物葉的組織結構特點判斷植物的生態類型。

試題涉及的實驗內容都是教師所熟悉的。但如何把植物葉的形態解剖特點與其所生存環境的適應性進行綜合分析和思考，以對植物的生態類型做出正確的判斷，這有一定難度。試題的設計體現了立足于教材且高于教材，注重專業知識與實驗能力相結合的設計理念。

2.3 試題的預期與實測

本試題偏重于實驗技能的考查與生活實際問題的解決，是一道知識遷移性很強的開放性試題。根據試題要求，在規定時間內教師需要審題、設計實驗方案，完成實驗操作和結果分析。由于實驗的研究對象是兩種不同的植物葉片，如何有序精準地完成實驗操作，這要求參賽者具備熟練的實驗操作技能。此外，如何克服心理緊張等臨場因素對參賽者的挑戰更大。

實驗的預測是大多數參賽者能夠較準確地完成的實驗操作，但準確判斷結果會有些難度。實際比賽過程中，參賽教師都給出了合適的實驗設計方案，但選擇方案2的選手很少；雖然部分選手在實驗的操作上出現了一些問題，導致實驗結果錯誤或結果分析不正確，但大多數選手都在規定時間內完成了比賽試題。

3 認識和解讀生物實驗操作過程中存在的問題和誤區

實驗技能比賽試題既立足于平時的知識積累又注重知識的應用，思維遷移跨度大，具有一定的區分度。比賽過程中，大部分參賽教師基本操作規范且符合要求，但也有選手出現了各種錯誤的實驗操作。現將主要問題分析如下。

3.1 實驗操作動作的完成不夠準確

在切片時，為了獲取薄片要求選手使用臂力連續向自己身體方向水平斜向拉伸，且拉伸過程中使用的是臂力而不是腕力，而很多參賽教師操作中依靠的是腕力。還有的參賽教師實驗操作動作沒有嚴格按照要求進行橫切，導致切取的薄片中不含主脈的維管束結構，影響實驗結果。

3.2 實驗操作的步驟還不夠規范

在使用雙刀片法切取薄片時，有的參賽教師連續橫切，選不出足夠薄的切片。原因就是他們沒有按照規范步驟來操作，即每切一次材料后，刀片放入培養皿內沾水一次，這導致所切取的材料越來越厚。還有的參賽教師顯微鏡的使用不規范，觀察不到清晰的視野，導致實驗結果失敗。

3.3 實驗操作的步驟不夠熟練，缺乏實驗操作的基本經驗

在制作臨時裝片過程中，為了區分兩種實驗材料，有經驗的參賽教師會提前在裝片或實驗用具上做好標記A或B。然而有的參賽教師就忽略了這一步驟，制作的裝片A、B混淆，影響到了實驗結果的準確性。還有的參賽教師缺乏實驗操作經驗，切取薄片材料時用力不均，導致葉的組織結構被破壞，得到的葉橫切面因缺失部分表皮組織或海綿組織而結構不完整，影響顯微觀察。

4 探究培養和提升生物教師實驗教學能力的策略及措施

通過比賽情況分析，可以看出教師在實驗教學能力上還有很多需要學習和深入的空間，開展和加強中學生物學教師實驗技能培訓是非常必要的。中學生物學實驗教學水平的提高離不開中學生物學教師學科專業知識的積累、實驗操作技能的培訓和實驗研究開發能力的提高。

4.1 正視實驗教學，教學過程中教師靈活轉變角色

在長期的教學工作中，教師習慣于擔任教授者、管理者和指導者的角色，認為教師的任務就是指導和糾正學生出現的錯誤操作。往往忽略了教師還是科學探究活動的參與者和引導者。在實驗教學中，教師的教授和指導性作用不容質疑，但也需要加強自身的教學評價能力、數據分析能力、實驗設計和研發能力，以在實驗教學過程中采取多樣的教學手段和方法，積極引導學生主動開展科學探究活動，促進學生實驗能力的提升。

4.2 重視預實驗，加強綜合實驗教學技能培訓

教師在組織實驗教學時，僅僅關注理論上的教學難點和重點是不夠的，還需要重視自身在實驗操作過程中的親身體驗以及對實際問題的反思。特別是在實驗教學前，需要進行預實驗。教師通過預實驗，對活動過程中容易出現的問題進行共同研討，以澄清實驗過程中似是而非的實驗現象、培養教師解決問題的能力。同時，預實驗也會大大提升中學實驗的教學效果。

生物教師實驗技能培訓是一種實驗技能綜合性和拓展性的培訓，其根本措施是圍繞中學生物教師的學習需要，開展多種具有針對性的實驗培訓。例如，以培養教師實驗設計、實驗研究等方面能力為主的探索實驗培訓，針對實驗教學的規范性和科學性為主的操作競賽培訓等。

4.3 創新實驗設計，提高實驗研究開發能力

教師在進行實驗教學的同時，還要具備一定的實驗開發能力，通過對實驗設計、實驗條件和實驗方法等的創新，或者將驗證性實驗改為探究性實驗等途徑，開發出好的實驗探究活動，促進學生實驗技能、思維能力的提高。如對實驗材料的創新，實驗材料往往受季節的影響，不易購買到。教師可以進行不同實驗材料的篩選，尋求適合當時當地的實驗替代材料。另外，在中學生物實驗教學中進行實驗創新，能夠發揮學生的學習主體地位，有助于學生理解和掌握生物理論知識和實驗操作技能，培養學生的創新意識，不斷提高學生的創新能力。

參考文獻：

[1] 蔣梅蘭，高楓.適應中學生物教師需要加強生物實驗技能培訓.赤峰：赤峰教育學院學報[J]..2001（2）：81-82.

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