高中牛物實驗課中學牛自主學習能力培養策略

顧煥全

【摘 要】本文論述在高中生物實驗課中培養學生自主學習能力的措施：激活學生實驗興趣，增強自主學習動能;強化思維能力培養，夯實自主學習基礎;善用信息技術優勢，豐富自主學習資源;構建典型實驗范式，掌握自主學習方法。

【關鍵詞】高中生物 實驗教學 自主學習 培養策略

【中圖分類號】G ?【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2020）02B-0054-02

建構主義學習理論認為，世界存在于客觀穩態中，如何理解世界則取決于主觀能動，外界不存在一種力量或因素能夠產生決定性干預。換言之，在學生學習視角下，教師作為教育主體進行的一系列知識傳授行為，并不能對學生的知識理解、掌握、運用產生決定性作用，外界所提供的教學資源、方法、工具等，只能在一定程度上發揮學習引導效果，而真正形成“意義建構”則依賴學生固有的知識經驗。從這一角度出發，高中生物實驗課為學生提供參與、合作、操作、體驗等優勢條件。學生在生物學情境、會話、協作等資源支持下，能夠更好地運用自身生物知識經驗突破“最近發展區”，以此循序漸進地增強自主學習能力。

一、激活學生實驗興趣，增強自主學習動能

所謂“興趣”，從心理學角度解釋為“人對某種事物或活動的特殊心理傾向”，漢語語境下的“興趣”多以心理傾向的正效作用為基礎，即表現為對“興趣對象”的喜愛、熱衷、關切等情緒。由此可見，激活高中生的生物實驗興趣是培養學生自主學習能力的第一步。換言之，只有對生物實驗充滿興趣，才能調動學生的主觀能動性，這樣的學習才稱得上是“自主學習”。

立足生物實驗課組織形式，能夠激活學生實驗興趣的方式很多。例如，直接刺激法的運用—— 為什么大部分葉子是綠色的？疫苗為什么能抵御病毒？無籽西瓜是如何培育的？等等。借助生活中司空見慣而又值得深究的現象，能夠將學生的注意力從生物驗證性知識轉移到實驗課操作上來。同時，為保障生物實驗課有序性、系統性，在激活學生實驗興趣的操作過程中，應加強與相關知識點的結合，以此確保自主學習動能的有的放矢。具體可從以下幾個方面展開：（1）基于生物文化激趣。生物課程標準明確指出“教材內容的呈現可滲透人文精神”。雖然生物學屬于自然科學范疇，強調科學精神的傳播與弘揚，但生物學與人類社會生產、生活息息相關，在生物學科發展歷程中聚合了大量文化資源。如生物學家軼事、生物學發展史等，都可以作為激趣內容。例如，在指導學生展開《高倍顯微鏡觀察幾種細胞》的實驗之前，可以讓學生先了解顯微鏡發明史。結合札恰里亞斯·詹森、漢斯·利珀希、列文虎克等人的發明經歷，增強高中生對顯微鏡這一儀器的認知。（2）基于生活現象激趣。人類社會是存在于自然社會之中的，生活環境中存在大量生活現象，且無時無刻不在發生生物變化，可以將其作為激趣要素。例如，在《探究酵母菌細胞呼吸方式》這一實驗之前，教師可以先拿出兩個饅頭來讓學生試吃。對又酸又硬的饅頭，引導學生思考酵母菌是“有氧呼吸”還是“無氧呼吸”造成的，同時，作為一種“堿性厭氧菌”，該如何避免饅頭變酸變硬。通過生活中的現象引導，學生對生物實驗的興趣會更濃厚，也有利于實驗目標的遷移。（3）基于競爭比賽激趣。高中學生競爭意識很強，善于運用比賽途徑，可以有效借助其娛樂性因素進行實驗激趣。例如，學習《DNA 分子的結構》時，可以將高中生物教材文本內容轉化成競賽內容，讓學生根據教材圖片或自主利用互聯網搜索，動手制作“DNA 雙螺旋結構模型”。通過小組合作及組間競爭的形式，強化學生從生物理論學習到生物實踐的轉化能力。

二、強化思維能力培養，夯實自主學習基礎

激活高中生物實驗興趣只是第一步，在課堂教學模式下，培養學生自主學習能力還離不開思維能力協同，這也是夯實學生自主學習能力的基礎條件。根據生物課程標準中的“科學思維”的闡釋，基于生物實驗的自主學習思維能力主要包含對實驗信息收集、分析、加工、整合的一系列能力，具體包括三個方面內容。

第一，基于實驗原理進行自主學習思維強化。從客觀上審視，高中生物理論及實驗方面的知識，都屬于驗證性結論，即所有的知識點、實驗規律等都是通過前人反復論證形成的，高中生物實驗下的操作并不是探索，而是以實驗現象為依據對實驗原理的還原。據此，學生只有真正弄明白實驗原理，才能達到強化自主學習思維的目標。面向高中階段全部實驗項目，培養學生自主學習思維能力的措施可按“兩步走”的形式展開：其一，透過現象觀察本質。讓學生事先做出實驗預設，如實驗結果應該是什么樣？實驗過程中會發生什么現象？實驗材料存在哪些變化？實驗現象與預判現象有哪些不同？說明了什么？等等。用自己的語言概括出實驗本質。其二，基于本質總結原理。依據實驗本質改變實驗參數，如材料分量、實驗步驟等，就此分解出哪些是必要因素、那些是非必要因素，是否能優化實驗設計，并在此基礎上理清實驗原理。

第二，基于設備運用進行自主學習思維強化。相對而言，高中生物實驗的原理是相對簡單的，無論是在物理還是化學方法的作用下，學生都能夠迅速掌握其中的奧秘。但在實驗課的組織過程中，實驗設備的運用占據主要地位，如藥品、儀器、試劑及裝置組合等。一般在實驗課操作中，教師都會事先將主要裝置安裝好，并強調實驗步驟的“標準化”。這樣雖然能夠保障課堂教學的效率、質量，但卻剝奪了學生自主學習能力培養的機會。據此，教師應強調舉一反三的實驗設備運用教學，例如，在同類型實驗（觀察類實驗、化學類實驗、生物類實驗等）中篩選一種，重點講解設備運用的方式方法。在此基礎上，指導學生創新設計實驗設備運用方案。

第三，基于操作實踐進行自主學習思維強化。高中生物實驗課中操作實踐最能夠突出自主性學習的特色，因為學生在一定程度上已經對實驗原理、設備運用有所掌握，所以在實驗操作過程中教師可以放權，讓學生自行設計實驗方案，制訂操作步驟、提出注意事項、預判實驗結果。

三、善用信息技術優勢，豐富自主學習資源

從宏觀上分析，教育的發展必須符合社會生產力水平，尤其要順應科技發展、與時俱進。在當前“互聯網+教育”模式下，積極促進高中生物實驗課程與信息技術的融合，能夠為培養學生自主學習能力提供豐富的資源。但反觀現狀，在高中生物實驗教學中，普遍將信息技術作為一種純粹的教學工具，比如互聯網、多媒體等，用以取代傳統的“粉筆+黑板”教學方式。學生雖然可以通過生動形象的視頻加強對生物實驗的了解，但這一過程仍然是被動接受狀態，自主學習能力并未得到突出。

信息技術優勢在高中生物實驗課中應該得到進一步延伸，不僅要將之貫穿于生物實驗課教與學的互動機制中，而且要引入高中生自主學習活動中。例如，在課堂環境下完成《用顯微鏡觀察幾種細胞》的實驗之后，可以通過 QQ、微信等網絡通信平臺，上傳高倍顯微鏡的使用流程視頻、儀器安裝步驟教程、動植物細胞圖片等，用于學生課后自主學習、預習之用。同時，當代高中生成長于互聯網環境之中，其計算機、網絡、多媒體等的操作能力很強。在進行一個新的實驗項目之前，可以引導學生先行在網絡上搜索，利用 PS、flash、ECXEL 等工具軟件，繪制生物實驗的流程圖、組織相關材料、設計試劑比例。這樣到了真實的生物實踐操作中，學生不僅思路清晰，而且能跨越教材的“統一標準”進行創新。

四、構建典型實驗范式，掌握自主學習方法

高中生物實驗課通常被視為理論課的輔助部分，教師在實施實驗教學時，主要是為了讓學生理解生物考試中實驗部分的知識點，因此將重心放在生物實驗的標準化、統一化之上。要解決這一弊端，最有效的方式是放權，讓學生根據自己的認知、理解展開生物實驗創新。但是這并不意味著要“放羊式”教學，事先要為學生構建一個經典的實驗范式，將相關實驗操作、任務、流程、目標等框定于生物實驗價值之內。例如，觀察類實驗，重點在于顯微鏡運用、生物現象、實驗結果等方面。學生在進行觀察時要強調“眼、手、口、腦”并用，這樣有利于學生掌握正確的自主學習方法。

以高中《物質跨膜運輸的方式》實驗為例，該實驗的重點、難點是幾種運輸方式的比較，教師可創建“提出問題→分析現象→總結原理”的實驗范式：（1）在“提出問題”環節，可以采用類比概念法，將“物質跨膜運輸”與生活中的運輸現象對比。例如，“物質進出細胞與中國人去外國旅游有什么相同點”，學生很容易從現實中的“跨國旅游”提出自主性問題，如“中國外國的邊界”是國界，那細胞的邊界是什么？進而思考去國外旅游可以坐飛機、坐輪船，那物質進入細胞的方式是什么？提出問題的實質就是明確實驗方向，以取得激趣效果。（2）在“分析現象”環節，可以根據教材中提出的“自由擴散”“協助擴散”“主動運輸”“胞吞和胞吐”特性，設計對應的實驗、分析出現的現象。例如，在清水中滴入果汁、醬油等液體，分析它屬于那種擴散方式。（3）在“總結原理”環節，可以以“思維導圖”的形式將以上的研究成果表述出來，形成清晰、概括的知識圖譜。這不僅有利于學生記憶理解，而且使學生在自主學習中進行參考。

高中生物實驗課具有強烈的實操性特征，是培養學生自主學習能力的有效途徑。本文將自主學習能力分解為學習動能、學習資源、學習思維和學習方法四個方面，依次提出培養措施，以期拋磚引玉，促進高中生物核心素養的培養。

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（責編 盧建龍）