高中生物學實驗教學說課比賽的評析與思考

陳潔　朱淑芳

關鍵詞：高中生物學；實驗教學；實驗說課；教學創新

文章編號：1003-7586（2024）01-0064-03 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

2019年教育部發布的《教育部關于加強和改進中小學實驗教學的意見》提出要創新實驗教學方式，提高教師實驗教學能力，加強實驗教學研究與探索等主要舉措。其中，教師實驗教學教研水平是發揮實驗教學育人功能的關鍵所在。為此，福建省漳州市近幾年多次舉辦實驗專題培訓、開展實驗教學說課活動。現以2020、2022、2023年漳州市組織開展的3次全市中小學實驗教學說課活動中高中生物學實驗教學說課作品為例，分析高中生物學實驗教學的開展情況及存在問題，并提出一些可行的建議。

1實驗說課活動總體情況介紹

3次實驗教學說課活動共有來自漳州市11個區縣的高中生物學教師參加，說課內容涉及必修和選擇性必修模塊的生物科學史及探究·實踐欄目，其中獲獎課例在教材中的分布、數量及占比如表1所示。從表中可以看出區縣校能較好地落實必修模塊的實驗教學，但較少開展選擇性必修模塊的實驗，市直校能較全面地開設實驗教學課。

2實驗教學課例優點

市、區縣參賽教師能夠結合各校實驗教學條件和學生情況，發揮教學智慧，精心設計各實驗教學，這些實驗教學課例的主要優點總結如下。

2.1基于新課標的理念設計實驗課

大多數教師在“說教材”“說教學目標”“說教學過程”方面的闡述體現教師們重視并認同新課改的理念，對核心素養的理解愈加深入。例如：“說教材”方面，教師除了分析實驗在教材中的地位，還能從新課標中提煉出與實驗相關的各層級概念；“說教學目標”方面，教師能從原有三維目標轉化為生命觀念、科學探究、科學思維、社會責任四個方面的素養目標；“說教學過程”方面，教師能結合新課標中學業水平要求及高考評價體系進行設計，如新課標要求學生能通過系列的科學探究實踐理解某個大概念，高考評價體系確立四個方面的考查要求，其中應用性、綜合性要求學生具有應對生活實踐問題情境與探索問題情境的綜合素質，由此，教師在教學過程中創設情境、鼓勵學生分析及解決實驗中遇到的疑難。

2.2跨學科教學

一些教師能夠與物理、化學、信息學科教師合作，設計并制作利于實驗教學開展的教具、試劑、程序等。例如：①自制光譜觀測儀檢測不同色素的吸收光譜；②使用不同的無機及有機催化劑比較過氧化氫的分解效率；③運用函數模擬性狀分離、利用小程序模擬性狀分離及自由組合等內容。

2.3結合校情、學情、實驗效果進行優化或創新

獲獎課例的教師在實驗類型、材料、儀器、試劑、操作上均有不同程度的創新。例如：①將探究植物細胞的吸水和失水升級為探究植物細胞液的濃度、不同實驗材料或試劑是否影響植物的吸水失水等，即將驗證類實驗轉化為探究性實驗；②選用土豆片等蔬菜水果獲取過氧化氫酶更簡便易得；③運用數碼成像比色法測定蛋白質含量、自制教具探究環境因素對光合作用強度的影響、利用注射器等有刻度的器材將定性實驗升級為定量實驗等。

3教材中的探究·實踐可操作性問題

人教版高中生物學教材每個模塊內容的特點不同，實驗的數量、難度有所不同，因此在市、區縣校的可操作性不同。《必修1.分子與細胞》中實驗所需的材料、儀器較為易得，可操作性最強，因此在各區縣學校開展較為全面。其中“探究酵母菌細胞呼吸的方式”具有反應主體裝置復雜、有氧條件難以控制、耗時長、效果不明顯等特點，多數學校未開展。《選擇性必修2.生物與環境》中實驗需要師生到戶外進行或者從戶外采樣回實驗室操作，這些實驗對樣地和教師知識及能力的要求較高，僅部分學校開展，有些學校以模擬實驗代替，如用黃豆代表某動物通過反復地抓取來模擬標記重捕法調查某動物的種群密度。《選擇性必修3.生物技術與工程》中實驗所需時間較長，實驗操作較繁雜，對實驗設備要求較高，如無菌操作臺、PCR儀、實驗試劑盒等，這些設備較為昂貴，因此僅部分市直屬學校及各區縣重點中學有條件開展，其他學校主要通過觀看網絡或教師用書配套的實驗視頻了解實驗過程。

4高中生物學實驗教學現狀

這些實驗課例不能完全代表各區域的實驗教學開展情況，因此研究后續通過訪談了解市、區縣高中實驗課的開展情況，訪談內容包括本校開展教材5個模塊實驗的情況、優化后的實驗是否在本校或區縣進行推廣、通過系列探究實驗學生的科學探究及科學思維能力是否得到提高、采用什么方法進行評價等。目前高中生物學實驗教學開展情況總結如下。

4.1探究實驗“驗證化”

現行人教版高中生物學教材中包括16個驗證性實驗、23個探究性實驗。驗證性實驗是學生已知實驗結果，僅根據教材的相關提示進行重復性實驗活動。探究性實驗是實驗者在不知道實驗結果的前提下，自己通過實驗進行探索、分析、研究得出結論以發現新事物、新規律從而形成科學概念的一種認知活動。若探究性實驗僅根據教材中的范例開展便與重復性實驗無異，且難以引導學生理解科學的本質，更無法幫助學生形成提出、解決問題的科學探究素養。

4.2無意義創新

實驗教學說課課例中均有創新，但有些創新并不是為教學及學生服務，即無意義創新，有些改進甚至導致實驗成本更高、實驗步驟更繁雜。例如：觀察根尖有絲分裂實驗中，有些教師表示洋蔥根尖分生區的分裂旺盛期是上午10時至下午2時，導致多數學生難以在上課期間觀察到分裂期的細胞。為優化實驗效果，教師從線上購買分裂旺盛期為早上7時至下午6時的韭蘭根尖，并以此作為創新點。針對這個問題，教師可利用固定液將分裂旺盛的根尖提前固定、放置低溫保存即可，無須額外購買特定的根尖材料。

4.3實驗評價的單一化

多數展示課例對學生進行評價時出現評價單一或缺少評價的情況。例如：教師僅對學生的實驗結果進行“成敗”評價，或根據幾道練習題進行考核，未對實驗過程、結果進行分析、討論、交流。這些做法促使學生對實驗過程和理論結果死記硬背，無益培養學生的學科素養。

5反思與建議

區縣各校高中生物學實驗教學的開展受到各種條件的制約，出現開不齊、開不好、效果差的現象，筆者認為可從以下幾個方面進行提升。

5.1創設情境激發學生探究科學的興趣

探究不等同于實驗，科學探究素養包括認知、能力、情意三個要素。教師要幫助學生理解、實踐、感悟探究過程，尤其在能力方面，教師應當鼓勵學生提出問題，并在面對真實探究情境中的問題時利用歸納、演繹、推理等科學方法或借助網絡資源解決問題。教師要盡可能地聯系實際生活、生產實踐等創設真實情境從而激發學生的探究欲望，例如：展示學校陰陽兩處同種植物的長勢或不同季節同種植物的長勢等引導學生對實際情境進行分析，得出光照強度、溫度、光照周期等環境因素會影響植物的光合作用的結論。

5.2立足于教學實踐的優化與創新

實驗教學的創新應該服務于教學、服務于學生素養的提升，應該關注學生的真實感受，以學生為主體。部分區縣校的實驗設備不夠先進，教師可就地取材，因陋就簡。若采用教材的相關材料用具、方法步驟實驗成功率不高，則建議學生先進行預實驗找出失敗原因，摸索實驗條件，這也是科學探究非常重要的一環。驗證實驗“探究化”、定性實驗“定量化”都是可以優化和創新的方向。

欲培養、提高學生的科學探究能力及創新能力，教師應先提升自身的實驗教學教研水平。因此，教師應積極參加各種形式的實驗教學培訓，閱讀實驗優化文獻，為開展實驗教學、提高學生科學探究能力汲取養分。

5.3借助PTA量表法進行科學評價

科學探究要有情境、論證、反思，學生在科學探究活動中缺少反饋、反思便無法得知自身能力水平，教師僅從幾道實驗題去鞏固或判斷學生的探究能力未免牽強。教師可利用評價科學探究能力的基本要素分析（Primary Trait Analysis，簡稱PTA）量表法，對學生課前及課后探究能力做出量化評價。PTA量表在課前設計方案上以“陳述自變量和因變量的關系、具有控制變量的意識、描述觀察或測量變量的方法、列出重要的步驟和材料用具、設計表格記錄實驗數據、資料收集”6個要素進行量化評價，在實施方案能力上以“執行探究方案中規定的步驟、記錄實驗現象和數據、重復收集實驗數據、處理實驗數據”4個要素做出評價。清晰而具體的量化評價可幫助教師了解學生的科學探究能力進而因材施教，同時促進學生反省與思考以提高學生的科學探究能力。