高中生物實驗教學方法研究

鄭穎瑩

（福建省廈門市同安實驗中學，福建廈門 361100）

引 言

實驗是高中生物教學中不可或缺的一部分，也是培養學生生物探究素養、生命認知能力的關鍵。但是，由于生物實驗具有嚴謹性、復雜性，因此，教師只有不斷優化生物實驗教學方法，才能在提高學生學習興趣的同時，提高生物實驗教學的有效性。

一、創新高中生物實驗教學基本步驟

傳統的高中生物實驗教學步驟一般是提出問題、設計實驗、實施實驗、得出結論。這樣的實驗教學順序限制了學生的思維發展，沒有從學生學習特點出發，不利于學生創新能力與創造能力的發展。基于此，創新高中生物實驗教學步驟就顯得十分必要[1]。創新實驗教學步驟要充分體現學生的主體地位，摒棄過去以教師為主體的思路，實驗教學中要體現學生想學什么、想要如何學習的特性。學生學習是意義建構的過程。因此，教師從過去的主導者變成了引導者，要帶領學生推導、分析和探究實驗現象，組織學生進行理論引用與結論總結，實驗評估要貫穿始終。創新生物實驗教學步驟，基本以如下三個問題為依據：（1）學生想學什么？（2）學生現階段處于怎樣的學習位置？（3）學生如何才能夠領會到教師的期待？

多媒體作為輔助生物實驗教學的技術類型，在實驗教學步驟創新中發揮著不可替代的作用。教師可以利用多媒體，將實驗步驟改為六個部分：情境—小組—橋梁—任務—展示—反思。生物實驗教學過程中可以循環使用這六個部分，并且在這六個部分中融入實驗目的、實驗原理、實驗材料、實驗器材、步驟、結論等。隨著這六個實驗步驟的完成，學生學習目的也將達成。另外，教師要為學生營造積極、安全、和諧的實驗氛圍。在科學的實驗步驟及富有感染力的實驗環境中，學生的學習積極性才會更加高漲。

例如，在“用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體”的實驗教學中，教師利用多媒體設備播放圖片，為學生創設教學情境，幫助學生結合已有知識、日常積累等快速說出圖片中的內容，從而集中學生注意力，完成課堂導入環節。（情境）

接著，教師將學生分為若干小組，組織學生以小組為單位觀察圖片內容，總結葉綠體、線粒體的特點，以奠定實驗教學基礎。（小組）

教師利用教學情境，幫助學生復習總結了舊知識，并利用舊知識引發學生知識遷移，引導學生進一步觀看多媒體課件，與教師一同學習葉肉細胞中的葉綠體，幫助學生認識到：葉綠體呈綠色，形狀為扁平的橢圓形球體或者球體，分散在細胞質中。（橋梁）

完成這部分教學之后，教師鼓勵學生以小組為單位使用顯微鏡觀察“葉綠體和線粒體”的形態，并結合觀察到的情況，總結出：處于生活狀態的線粒體的形態有短棒狀、圓球狀、線形、啞鈴形等。（任務）

各個學習小組完成觀察實驗、總結結論后，展示結果，與其他小組分享探究學習成果。（展示）

教師與學生一同回顧實驗過程，再次強化“用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體”的實驗學習成果，幫助學生更好地記憶和理解“葉綠體和線粒體”的形態、特征，并掌握使用高倍顯微鏡的步驟、方法[2]。（反思）

二、創新高中生物實驗教學手段

實驗教學手段創新也是高中生物實驗教學改革的重要方面。教學手段是傳遞信息、搭建學生與教師之間橋梁的關鍵。因此，教師應該不斷優化和完善生物實驗教學手段。從高中生物教學的發展歷程來看，其經歷了口頭教學、文字書籍、印刷教材、電子視聽設備、多媒體網絡技術五個發展階段。現代化教學手段與傳統教學手段是相輔相成的，但同時也是相對而言的。傳統教學一般包括教科書、粉筆、黑板、掛圖等。現代化教學手段則是指各種電教設備，如幻燈片、投影儀、計算機等。這些先進的教學手段將原本復雜的理論知識以更加直觀的方式展現出來，整合了聲音、光影、圖片、文字等內容，有效輔助了生物實驗教學，也被稱為“電教化教學”或“多媒體教學”。這類實驗教學手段能夠體現教師的教學意圖，凸顯學生的學習主體地位和在學習中的價值，促進了時間與空間的交互。現階段，多媒體教學大部分以PPT 形式呈現，而PPT 則是文字、圖形、影像等素材的整合，符合高中生的學習興趣，可以有效激發學生的實驗熱情。現階段，常見的新型實驗教學手段包括視頻演示、動畫模擬、虛擬實驗教學平臺等。以虛擬實驗教學平臺為例，這是一種基于現代化教學技術的先進教學手段，借助虛擬現實技術可以為學生構建生動、逼真的學習環境。學生在虛擬環境中感受生物實驗內容、理解生物知識，從而加速和鞏固學習成果。虛擬實驗教學平臺依托虛擬現實技術，能夠構建各種虛擬實驗室，突破了傳統實驗室教學的桎梏，不僅節約了大量實驗成本，還降低了很多實驗風險，突破了時間與空間的限制，可以在短短十幾分鐘或者幾十分鐘內展示十幾年甚至上百年才能夠觀察到的實驗變化過程，大大拓展了高中生物教學的外延和實效[3]。

例如，在“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質”實驗教學中，為了能夠更好地強化學生對實驗過程、實驗結論的認知和記憶，教師可以在虛擬實驗平臺將完整的實驗過程展示出來，并進行同步講解。針對學生沒有觀察清楚的內容，教師可以反復播放。虛擬實驗教學平臺可以隨意播放任意一個實驗步驟，重復進行實驗講解和分析，這大大提升了生物實驗教學的實效。

完成實驗演示之后，教師提出問題：通過觀察實驗過程，大家發現了什么？得出了什么結論？在教師的講解、引導，以及直觀虛擬演示的基礎上，學生可以總結出：土豆中含有淀粉，但是蘋果中不含有淀粉；蘋果中含有還原糖，但是土豆中沒有還原糖。在這個基礎上，教師再對糖類鑒定的注意事項、反應原理、實驗現象進行詳細講解。

虛擬實驗教學平臺直觀進行演示實驗，大大提高了實驗教學的趣味性和生物實驗教學的現代化水平，同時也避免了各種實驗試劑、實驗用品的消耗及實驗失敗等問題，有效提高了學生學習效果與實驗教學質量。

三、改革高中生物實驗學習方法

生物實驗學習方法是學生為了學習目標、學習任務采用的方式和手段的總稱[4]。現代化教學時代背景下，高中生物實驗學習方法要全面體現學生學習的主體性及個體的差異性，能夠將實驗教學面向全體學生，并促進學生個性學習的實現。現階段，有效的高中生物實驗學習創新方法，包括自主學習、合作學習、體驗學習、探究學習等。

自主學習是學生獨立完成學習過程，并能夠有意識地進行學習規劃、監控與評估[5]。自主學習的核心是提高學生獨立發現問題、解決問題的能力，其原則是全面發揮出學生學習的主動性，培養學生的創新精神。

合作學習一般以小組為單位，充分調動一切積極因素，實現學生之間的團結互助、合作學習，凸顯團體成績，其目的是增強學生合作、自主、積極的學習意識，培養學生互助、團結的品質，提高學生個人的責任感，促進學生創新意識與創新能力的發展。

體驗學習的關鍵在于“體驗”。教師以學生為中心，通過創設生動的教學情境、構建虛擬教學場景等方式強化學生的實驗體驗，實現“做中教、做中學、做中求發展”，在體驗中提高學生的理解能力、邏輯能力、分析能力、情感思維等。體驗學習遵循注重體驗、寓教于樂、貼近生活的基本原則，能夠大大提高生物實驗的教學實效。

探究學習以培養學生的科學探究精神、實踐能力、邏輯分析能力為目的。學生結合已有知識發現問題、探究問題、解決問題，最終形成科學觀念，掌握科學研究生物實驗的方法，大大提高學生的學習能力與實驗素養。

例如，教師在給學生講解“植物細胞的結構與功能”時，為了讓學生更好地理解細胞的內容，印象更加深刻，可以組織學生進行實驗探究，通過讓學生親自操作實驗，探究實驗中的問題和現象，強化學生對生物知識的理解和記憶。

教師可將實驗步驟及實驗中需要注意的事項一一講述出來，并提出問題：通過實驗，如何探究“植物細胞的結構”。

學生要自主進行問題探究與總結[6]。學生先切割一塊洋蔥表皮，將其放到載玻片上，然后在上面滴入清水，之后蓋上蓋玻片，將顯微鏡的目鏡和物鏡進行調節，其精度都調節無誤之后，再將載玻片放到觀察臺，然后根據情況調整光圈，進行細胞的觀察。這樣，學生直觀地看到植物細胞的結構包括細胞壁、細胞膜、細胞質和細胞核等部分。教師可以順勢指出，細胞膜、細胞質和細胞核總稱為原生質體。

通過教師的指導及學生的自主探究，學生對實驗過程、實驗結論的記憶更加深刻，并且通過親自操作探究，對細胞的結構和形態會有更好的理解。生物教學中開展實驗探究，不僅增強了學生的實踐能力，還能夠大大提升課堂教學效果。

結 語

生物科學具有一定的抽象性，且生物實驗過程中學生學習往往會存在一定困難。高中生物教學改革與優化是現階段提高生物實驗教學質量的關鍵[7]。教師要結合學生的學習特點和教學目標制訂科學的教學計劃，并從教學手段、實驗教學步驟、學習方法等幾個方面進行改革和創新，最大限度發揮出網絡信息技術的優勢，提高生物實驗教學的趣味性，激發學生的學習興趣，促使學生自主學習探究，回歸學生的學習主體地位，最終達到提高實驗教學質量、培養學生生物綜合素養的目的。