實驗使生物學教學更高效、更精彩
——學生實驗的教學探索

嚴 波

（江蘇省蘇州高新區第一中學 江蘇蘇州 215011）

生物是一門以實驗為基礎的科學。在《普通高中生物學課程標準（2017年版）》（以下簡稱《課標》）的“實施建議”中明確指出：“實驗教學是生物學課程的特點，也是生物學教學的基本形式之一……實驗教學是促成學生達成生物學學科核心素養的重要支撐。”隨著新課程的全面實施，實驗教學在生物學教學中的重要性也將不斷增強。而未來生物學的發展也離不開生物實驗，生物學實驗就成為生物學教學所不可或缺的形式和重要手段。因此，如何實施好實驗教學，也成為生物學教師必須解決的重要課題。

1 優化實驗設計，激發學生的學習動力

生物學科的內容都是基于實驗的基礎不斷總結發展而形成的科學理論。所以教師適當、巧妙又有效地運用實驗，可以集中學生的注意力，提高學生的學習興趣，使課題教學取得事半功倍的效果。當然，實驗的運用，要結合具體的教學內容，合理安排，精心設計，方能取得預期的教學成效。

1.1 趣化實驗內容，引發學生的求知欲望

俄國文學家托爾斯泰曾說：“成功的教育所需要的不是強制，而是激發學生學習的興趣?！碧招兄壬舱f：“學生有了興趣，就肯用全副精神去做事，學與樂不可分?！币恢币詠恚咧猩飳嶒炓匝菔尽⒁曨l實驗為主，視覺效果受限，趣味性低，長期單一的演示方式，使不少原本喜歡生物的學生也失去了興趣，相當程度上影響了教學效果。要提高學生的學習興趣和注意力，激發學生的求知欲，增強實驗的趣味性是應該采取的有效措施之一。教師在平時的教學中應結合教學內容合理地運用質疑、猜測、爭辯等手段，吸引學生對實驗的興趣，激發他們參與自主實驗的欲望，從而提高實驗教學的效果。

如在“細胞的結構”一節中，教科書中要求學生用自己家的廢舊物品做一個細胞的三維結構模型。筆者在課堂教學中采用比賽搶答的方式：由教師提到某個細胞器，先由學生搶答細胞器的結構、功能，然后讓學生用橡皮泥捏出它的結構并展示。學生積極回答、展示、相互交流，學習積極性明顯提高。課后，再讓學生用不同的材料，如橡皮泥、塑料泡沫、廢棄的瓶子、布、線等制作出了精美的細胞模型。事實證明，通過增強實驗的趣味性，讓學生能自主探究學習，能增加學生動手實踐和體驗的機會，激發學生的學習動機并加深對學習內容的掌握和鞏固，從而提高了學生的科學探究的能力。

1.2 活化實驗方式，調動學生探究積極性

傳統生物學教學的課堂實驗方式比較單一，一般以教師的演示實驗為主，學生的參與機會不多，致使學生參與實驗的興趣不能很好地被引發。教師可以根據教學內容適時地把一些實驗方式“活化”一下，設計成師生互動或學生參與合作的探究性實驗，使學生成為演示實驗的“參與者”，而不只是被動觀看實驗的“旁觀者”。尤其是那些可以進行師生互動的實驗，應盡量讓學生參與到演示實驗的過程中來；也可以讓學生動手做一些對比性的試驗等，由此激活學生的思維，激發他們自主實驗探究的欲望。

如學習“植物細胞的有絲分裂”時，筆者把這節課安排在數碼實驗室，讓學生制作臨時裝片，在顯微鏡下觀察。學生的數碼顯微鏡和電腦相連接，可以直接在電腦上展現所觀察的圖像。教師端的電腦又和學生的電腦相連接，從而可以從學生的圖像中選取不同時期的圖片，分析各個時期的特點。通過這種學生參與的實驗設計，使學生對于細胞的有絲分裂有了更深的理解。之后，教師再結合一定的課件動畫模擬有絲分裂過程，幫助學生進一步鞏固知識，使本來枯燥的教學內容變得生動有趣，從而激發了學生的學習積極性。

2“謀劃”實驗過程，夯實學生的素養基礎

《課標》的“實施建議”中還明確指出：“組織以探究為特點的主動學習是落實生物學學科核心素養的關鍵?！憋@而易見，教師應通過精心策劃實驗，引導學生進行科學探究，在探究中提升學生的科學素養。

2.1 注重生物學科學史，提高學生的生物學素養

生物學科學史蘊含著豐富的可提高生物學素養的內容，尤其學習生物學科學史的許多經典實驗，可以促進學生學習科學家的科學思想、科學方法，領悟科學家對待科學探究的世界觀、執著的奉獻精神和嚴謹的科學態度等。在進行生物學科學史教學時，教師可以根據教學內容適時地設計一些科學家做過的簡單可行的實驗。

如在講“光合作用的探究歷程”時，筆者先把學生分成實施英格豪斯的實驗和薩克斯的實驗兩大組，每大組再分成若干小組。在英格豪斯實驗的大組中，針對O2又分成兩個小組：既可以通過氣泡產生的多少來定性判斷O2量；一線采用O2傳感器來定量測量O2的量這樣可以給學生更直觀的感受。在做薩克斯實驗時，教師提供的實驗材料既有天竺葵，還有常青藤、瓜葉菊等，并根據實驗材料再分成幾個小組，從材料的挑選、實驗操作步驟到實驗結果的分析，都由學生自己思考獨立完成。課上，小組間進行交流，比較不同實驗材料的實驗結果，體會科學家實驗設計的細心，考慮問題的周全，同時體驗實驗成功的喜悅與失敗的痛苦。通過對這些經典實驗的再實驗，讓學生體驗經典的科學探索歷程，由此感悟科學發現的過程和方法，從而提升生物學學科素養。

2.2 創設問題情境，增強學生的探究興趣

著名的瑞士認知心理學家皮亞杰深刻地指出：“人的智慧發展是個體與外界環境相互交換信息逐步構建起來的?！鄙飳W教學不應僅是教師的講解，還應該是讓學生主動參與、積極探究的學習過程，從而切實培養學生的創新精神和探究能力。在平時的教學中，教師應盡量從與學生生活相關的內容以及他們甚為關注的熱點話題入手創設問題情境，以增強其探究興趣。

如學習“細胞的能量通貨——ATP”時，筆者以“冰桶挑戰”的情境引入，接著引出“霍金”，再引出“漸凍人”的病因及治療藥物。教師結合學生曾經學過的知識，提出探究問題：ATP、葡萄糖，哪種是能量的直接來源？同時提供相應的實驗材料，讓學生思考如何通過實驗證明自己的觀點。學生通過討論、思考，在相互交流中，激發起了學習的興趣和對實驗的探究欲望。

2.3 注重聯系實際，鼓勵學生向課外延伸

《課標》在“學科核心素養”的“社會責任”部分指出：“學生應能夠以造福人類的態度和價值觀，積極運用生物學的知識和方法，關注社會議題，參與討論并作出理性解釋，辨別迷信和偽科學；結合本地資源開展科學實踐，嘗試解決現實生活問題?！毙抡n程的教學理念倡導讓學生基于生物學的知識，參與關于社會熱點問題的討論，嘗試作出合理的解釋和正確的判斷，以及探究解決生活中的實際問題，從而提高“問題解決”能力。因此，教師應注意使課堂教學與社會實際的密切聯系，把實驗由課堂有機地延伸到課外，并鼓勵、引導學生進行野外觀察、開展家庭小實驗或撰寫生活小論文等。

如在學習完滲透作用之后，教師可以引導學生在家開展簡單的實驗：（1）將蘿卜置于清水中，過段時間后會變成怎樣？（2）置于鹽水又會怎樣？換其他實驗材料又是怎樣的？（3）掛點滴時，鹽水濃度是多少？這個表明什么？

教師通過課堂的教學，再將知識與生活相聯系，把探究從課內引到課外，并鼓勵學生做力所能及的小實驗，從而提高了學生的學習積極性。這樣既能有效提高課堂教學效果，也有助于學生對知識的深入理解和遷移應用，進而提升了學生的生物科學素養。

3 提點實驗細節，完善學生的綜合能力

把握實驗的細節是提高課堂實驗教學有效性的關鍵。關注實驗的每一個細節，就能成就一個精彩的實驗。反之，就可能導致實驗的不成功甚至失敗。在教學中，教師應指導學生關注自主實驗的每個細節，以進一步完善學生的綜合能力，從而促進學生生物學學科學素養的提高。

3.1 關注實驗過程，提升學生的操作能力

在生物學實驗中，學生通過觀察實驗過程和實驗現象，能獲得感性認識，可通過分析上升為理性認識，從而獲得正確的生物學概念。所以，在實驗過程中，教師應引導學生重視關注實驗的過程。有些生物學實驗反應較快，學生稍不注意，就會錯過，從而影響這個實驗的學習效果。

例如，在鑒定還原糖的實驗中顏色的變化，開始時試管中是無色或白色的，加入斐林試劑后先變為淺藍色，后加熱變為棕色，最后變為磚紅色。在實際的操作過程中，如果學生急于完成相應的步驟，就會忽視實驗過程中糖的顏色變化，且中間的棕色作為過渡顏色呈現的時間不長，一下子就會變為磚紅色。這時，教師就應要求學生重點注意對顏色的觀察。又如，在“質壁分離”實驗時，教師要使學生注意正確滴加蔗糖溶液和清水的操作，同時要及時比較加蔗糖前后的變化及加清水前后的細胞復原變化。培養學生在實驗過程中的關注意識，既能促進培養學生的實驗操作能力，也可以培養學生的創新精神和實踐能力。

3.2 注重實驗總結，發展學生的概括能力

對于實驗，不能簡單地以實驗的成功與否作為評價的依據。但凡實驗都有成功和失敗的可能，這就應要求學生需對實驗過程和結果進行及時的分析、總結和反思，讓學生自己談感悟和收獲，從而可以提高學生的概括能力。如“提取和分離葉綠體中的色素”實驗中，有的學生用的濾紙條上最后沒有出現4條色素帶。因此在實驗結束時，教師應要求學生進行仔細的分析，總結原因及改進的方法等。通過對實驗的總結和及時反饋，以激發學生學習的主動積極性，促進學生概括能力的提升。

通過生動化、精心謀劃的實驗，注意實驗的細節開展，生物學實驗教學將更優質而高效。生物學教師要多思考，多觀察，有效開展實驗教學，激發學生的興趣，增加學生動手實踐和體驗的機會，切實有效地培養學生的生物學學科核心素養。