如何在高中生物學中實施實驗教學
——以課例“生殖和生命的延續”為例

上海外國語大學附屬外國語學校東校 紀春飛

生物是以實驗為載體的，高中生物教學離不開實驗教學。新課改高度重視實驗改革。例如，上海二期課改把探究體驗生命教育推上了日程，以實驗的“教”與“學”為前提，把實驗的過程發展為“認識、組合、探索、進展”等，提升學生處理問題的水平。2017 年修訂版《普通高中生物學課程標準》也提到，科學探究和思維是學科核心素養的精髓。此外，科學探究與思維跟實驗教學有著密不可分的關系。高中生物實施實驗教學能夠提高學生的生物學科素養。

通常的生物理論教學注重知識記憶與理解，對知識轉移與應用關心不夠。這會導致學生對一些抽象的知識不能形象理解，使學生學習興趣受到影響。而實驗教學關注的是實踐應用，在乎學生的創造力、學習興趣，實現了教材與實驗的深度融合，讓知識具有實用性，有利于學生深刻理解與記憶。

可以看出，生物實驗教學能夠使學生提高學習生物的興趣，但是在高中實際實驗教學中存在一些問題，導致實驗教學沒有很好地提高學生學習生物的質量。

一、實驗教學存在的問題

當前高中生物學教學存在的問題，表現在以下幾個方面。（1）通常教學環節沒有實驗演示。教材中提到的實驗都可以對其進行演示，如探究對酶活性的影響因素、小麥胚芽鞘見光彎曲特性、牛蛙脊髓反射情況等?？墒怯捎谏险n時間緊張、實驗準備不足、教師教學經驗的制約等，教學時實驗演示不到位。（2）實驗教學方法不足。當前教師進行實驗教學主要通過演示實驗與講解來實施，學生是跟著步驟進行。這樣雖然能降低學生出錯的頻率，但是會讓學生缺乏自主性，科學思維與探究的素質沒有得到提高。（3）實驗課時不夠。盡管生物實驗課的內容與要求不斷提高，但是生物課時數沒有改變，一些教師為了維持理論課時，而忽視了實驗教學。（4）學校實驗室儀器、設備不足，制約了實驗操作。（5）實驗創新性不足，不能有效激發學生的探究與思維能力，實驗設計也沒有得到足夠的重視。

二、如何在“生殖和生命的延續”中實施實驗教學

對于以上問題，若要克服，還要能達到生物教學目標，在教學的時候，理論教學可以通過實驗來展開，不僅實現了實驗教學，也有利于教學進程正常推進。下面以課例“生殖和生命的延續”來進行探討，教師在進行實驗教學設計時需要做到以下幾個方面。

（一）教學目標

理解生殖是生命的表現之一；學生可以自己制作臨時裝片，可以在顯微鏡下觀察出芽生殖與分裂生殖，在小組內進行合作探究來提高科學思維，感受這個知識點在生物前沿上所做的貢獻；查看孢子，孢子繁殖后對其霉菌種類進行判斷；突出演示實驗，會設計與實施實驗，進行小組合作。

（二）提出問題

新陳代謝和生殖是生物的生存特點之一，在顯微鏡下，可以觀察到“圓形個體”，怎樣證明它是有生命的？怎樣證明酒釀里的酵母菌與某類未知酵母菌的繁殖方式？孢子是霉菌通過無性繁殖產生的細胞，不同霉菌產生不同孢子，怎樣通過孢子判別霉菌的類別？

（三）設計思路

培養學生生命理念與科學思維素質；學生需要觀察分裂生殖與出芽生殖的無性生殖方式；運用酒釀酵母與裂殖酵母真菌來設計實驗讓學生觀察，然后得出這兩種繁殖的不同；種子與孢子的生殖方式不一樣，根據實驗，查看酒釀表面霉菌孢子狀態與顏色，通過狀態與顏色來識別霉菌種類。

（四）學生活動

進行小組探討，然后進行實驗設計（說出方案），證明這個“圓形個體”可以繁殖、新陳代謝、形成CO2，來更深入了解生殖和生命活動。小組間合作實驗制作酵母菌臨時裝片，通過顯微鏡查看來辨別酵母菌的繁殖方式。發放“鑒別霉菌形態表”，學生通過觀看資料，小組合作尋找資料，知道不同孢子具有不同的顏色以及在顯微鏡下的形態。制作臨時裝片查看酒釀中霉菌在顯微鏡下的形態，以確定酒釀里的霉菌類別，肉眼查看橘子表面孢子顏色，得出“在食品中鑒別霉菌種類”憑證，然后分組發言實驗結果。

（五）演示實驗

教師演示“在酒釀中純化酵母菌可以使用四區畫線法，對酵母菌數量改變的檢驗可以運用分光光度計來進行”，這樣能夠證明酵母菌可以繁殖，使學生體會實驗教學的奧妙。

（六）實驗操作要領

酒釀中的酵母菌在進行純化的時候使用平板四區劃分法來實施，然后把酵母菌放到恒溫箱中培養酵母菌，溫度是30℃，保持2 天?；蛘甙丫漆勚谝后w培養基中進行培養，保持在30℃以下，培養12 小時與16 小時，運用分光光度計獲取樣本吸光情況，可以間接證明酵母菌數量的改變，通常酵母菌的數量越多吸光越多；使用無菌滴管在載玻片上滴一滴酵母菌懸液，然后放上蓋玻片，再把裝片放在酒精燈上，利用外焰加熱3—4 秒，再通過顯微鏡觀看；吸取一滴清水到載玻片上，然后加上孢子與霉菌菌絲，再把蓋玻片放上，在高倍顯微鏡下查看孢子。

（七）講解補充

講解補充孢子和種子間的關聯、有性生殖與無性生殖的關系。

（八）課后作業

把關于“植物無性生殖”學習單發給學生，學生課后自主探究“營養生殖”。

這個實驗課是將一節理論課變成一節實驗課，涵蓋教師演示實驗、學生自主實驗與興趣實驗。在課堂上根據設計實驗、小組合作探究實驗、網上查找資料、分析材料等來提高學生對生殖類型的認識，提升實驗素質，塑造科學思維與生命理念。

但是在實驗實施的時候，學生學習還存在一些問題：（1）因為滬教版生命科學實驗課高一第一學期多、第二學期少，學生在使用顯微鏡的時候比較陌生，技能差；（2）理論講解中，有30%到40%的學生不能區分裂殖菌母與芽殖菌母，可見理論學習不能讓所有學生在科學實驗的時候構建理論與實踐的聯系，由此可見實驗教學意義非凡；（3）進行實驗教學，學生會對這節課產生濃厚興趣，有關知識能很好地記憶。

三、高中生物學實驗教學的對策

實驗教學對生物教學具有重要意義，以“生殖和生命的延續”這節課為例，先進行實驗教學設計與實施，再進行實驗教學總結，基于此來改進實驗教學。

（一）重置高中生物實驗課程

可以對高中實驗課框架重置，增添演示實驗的數量，增強學生的學習興趣。根據演示實驗列出的特定生物現象，觀察、思考、提問、設計實驗與實施、對結果進行評價，以幫助學生構建科學思維。進行實驗演示時，充分利用信息技術，教師可以投影實驗過程，提高實驗的質量。

（二）將理論課設計成實驗課

把理論課程變成實驗課程，不僅實現了實驗教學，而且緊跟課程進度。譬如其他課程“細胞膜”“細胞呼吸”“有絲分裂”等，也可以實施實驗教學，培養學生的生物學科素質。

（三）改善實驗室

學校需要改善實驗課，推動學生在課外開展生物課題探究，培養學生探究精神與創造力。而且教師應該積極開展教學與實驗改革，讓實驗教學高效化。

（四）借助虛擬軟件學習

當實驗教學設備急缺時，可以使用虛擬軟件來進行學習。如拓展教材微生物課的學習課時，學生會對特定微生物菌種感興趣。國際上對細菌菌種的確定采用分子生物學法，但是這個實驗過程周期長、操作難度高，讓高中實驗課實現有一定難度，而講授又比較難理解?？梢允褂镁W上已有學習軟件來使問題得以解決。學生可以在平板上下載移動終端軟件The Virtual Bacterial ID Lab，在軟件上仿真生物菌種實驗，就像親自參與試驗一般，再加上教師講解，學生就能鑒別菌種、DNA 與PCR 測序等。

總之，實驗教學這一教學模式在我國一些省市或者地區已實施。那么，在新課改下，對于高中生物學教學，教師需要設計高質量的教學實驗來落實實驗教學，如此可以讓學生在此探究過程中構建生理概念與科學思維。還要在課堂教學之后進行課堂評價，進一步改善教學實驗設計，從而得到適合學生現狀的實驗教學模式，這樣才能提高學生的學習效果及綜合素養。