“三新”背景下高中生物學(xué)實驗教學(xué)案例

隨著教育改革的不斷深入，全面發(fā)行的新教材標(biāo)志著高中教育進入了新階段。生物學(xué)科作為科學(xué)教育的重要組成部分，其實驗教學(xué)在“三新”背景下也迎來了變革。通過優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)方式、強化學(xué)科實踐等方式，高中生物實驗教學(xué)將更好地促進學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的提升。本文通過探討“三新”背景下高中生物學(xué)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀、問題及優(yōu)化策略，以期為一線教師提供實踐參考。

一、高中生物學(xué)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀

（一）教學(xué)內(nèi)容與新課標(biāo)要求的適應(yīng)性

新課標(biāo)強調(diào)了學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，要求通過科學(xué)探究、實驗實踐等途徑提升學(xué)生的實踐能力與創(chuàng)新思維。這一要求使得生物學(xué)實驗教學(xué)不僅僅局限于知識的驗證與理解，更加注重學(xué)生在實驗過程中掌握科學(xué)探究的方法和思維方式。

在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計中，教師需要將實驗與核心素養(yǎng)的培養(yǎng)緊密結(jié)合，幫助學(xué)生在實驗過程中形成對生命現(xiàn)象的深度理解。與此同時，新課標(biāo)還強調(diào)跨學(xué)科知識的融合，這對傳統(tǒng)的生物實驗教學(xué)內(nèi)容提出了新的要求。生物實驗教學(xué)不再只是單一學(xué)科知識的傳遞，而是需要通過實驗設(shè)計引導(dǎo)學(xué)生整合物理、化學(xué)、地理等相關(guān)學(xué)科的知識，提升他們的綜合素質(zhì)和解決問題的能力。

當(dāng)前高中生物學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容與新課標(biāo)要求的適應(yīng)性仍然存在一定的問題。部分教師在實際教學(xué)中雖然認識到實驗教學(xué)的重要性，但在內(nèi)容設(shè)計上仍未體現(xiàn)新課標(biāo)的要求，依然以知識的傳授為主，而忽略了對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。

（二）新教材對實驗教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新與影響

新教材的編寫圍繞著學(xué)科核心素養(yǎng)的提升，通過更豐富的實驗類型、更具挑戰(zhàn)性的實驗，力求培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和實踐能力。通過體現(xiàn)實驗教學(xué)的創(chuàng)新性，不僅增強了實驗內(nèi)容的多樣性，還可以通過大單元教學(xué)的設(shè)計，將生物學(xué)科中的各個知識模塊有效結(jié)合起來，使實驗內(nèi)容更具系統(tǒng)性和完整性。

新教材對實驗教學(xué)的影響還體現(xiàn)在對學(xué)生綜合實踐能力的要求上。新教材中設(shè)計的實驗內(nèi)容，不僅僅局限于教材內(nèi)的知識框架，而是引導(dǎo)學(xué)生從實際生活出發(fā)，通過實驗解決生活中的科學(xué)問題。這種設(shè)計思路有效地拉近了學(xué)生與學(xué)科之間的距離，使實驗教學(xué)變得更加生動有趣。然而，這種對實驗內(nèi)容的創(chuàng)新和提升，也對教師的教學(xué)能力提出了更高的要求。教師不僅需要掌握教材中的基礎(chǔ)實驗內(nèi)容，還需要具備設(shè)計開放性實驗、引導(dǎo)學(xué)生進行自主探究的能力，確保實驗教學(xué)的有效性。

（三）新課堂理念下的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變

新課堂理念強調(diào)以學(xué)為中心，提倡通過學(xué)生主動參與實驗，促進深度學(xué)習(xí)和高階思維的發(fā)展。這一理念的提出，推動了高中生物學(xué)實驗教學(xué)模式的全面轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)多以教師為中心，學(xué)生被動地接受實驗步驟和結(jié)果，缺乏自主探究的空間。然而在新課堂理念下，實驗教學(xué)更加關(guān)注學(xué)生的主體性，并注重讓學(xué)生通過動手實踐發(fā)現(xiàn)問題、提出假設(shè)、設(shè)計實驗、分析數(shù)據(jù)并得出結(jié)論，這種主動參與的過程不僅有助于學(xué)生掌握科學(xué)探究的基本方法，還可以提升其批判性思維和創(chuàng)新能力。

新課堂教學(xué)理念的實施促使實驗教學(xué)模式更加注重合作學(xué)習(xí)與跨學(xué)科協(xié)作。首先，通過小組實驗、項目制學(xué)習(xí)等形式，學(xué)生在團隊合作中可以共同解決問題，不僅可以提升實驗效率，還可以增強他們的合作意識和溝通能力。其次，跨學(xué)科的實驗設(shè)計為學(xué)生提供了將多學(xué)科知識融會貫通的機會，使得他們在生物實驗中不僅局限于掌握生物知識，還會在多維度的思考和實踐中提升綜合素養(yǎng)。這一模式的轉(zhuǎn)變極大地豐富了實驗教學(xué)的形式與內(nèi)容，使生物實驗教學(xué)更加符合時代的需求。

二、高中生物學(xué)實驗教學(xué)存在的問題

（一）實驗教學(xué)設(shè)備和資源的不足

在“三新”背景下，高中生物學(xué)實驗教學(xué)對設(shè)備和資源的依賴愈發(fā)顯著。實驗教學(xué)中的現(xiàn)代化設(shè)備和資源短缺，成為阻礙實驗教學(xué)質(zhì)量提升的主要問題之一。首先，新課標(biāo)的實施呼吁對實驗內(nèi)容進行更多的實踐性和探究性訓(xùn)練，這對實驗教學(xué)設(shè)備提出了更高的要求。許多學(xué)校現(xiàn)有的實驗設(shè)施和設(shè)備已經(jīng)無法滿足實驗的操作需求，也無法提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持，從而進一步限制了學(xué)生對實驗現(xiàn)象的準(zhǔn)確觀察和分析能力。

其次，實驗材料的匱乏也導(dǎo)致了實驗教學(xué)的局限性，很多實驗內(nèi)容無法順利展開，導(dǎo)致虛擬實驗形式替代真實實驗，這一情況嚴重削弱了學(xué)生在實驗過程中應(yīng)有的動手能力和實踐感知。

最后，資源的匱乏不僅體現(xiàn)在設(shè)備和材料方面，信息化資源和技術(shù)的缺失同樣影響了實驗教學(xué)的現(xiàn)代化進程。在當(dāng)今信息技術(shù)高度發(fā)達的背景下，實驗教學(xué)理應(yīng)利用多媒體技術(shù)、虛擬仿真等信息化手段提升實驗教學(xué)的效能。然而，許多學(xué)校缺乏相應(yīng)的軟硬件支持，使得信息化技術(shù)無法有效融入實驗教學(xué)過程，這無疑削弱了實驗教學(xué)的多樣性和前沿性。

（二）教師實驗教學(xué)能力的差異

教師作為實驗教學(xué)的核心推動者，其能力直接影響著實驗教學(xué)的質(zhì)量。一方面，部分教師缺乏足夠的實驗操作經(jīng)驗，導(dǎo)致在實驗過程中學(xué)生于實驗現(xiàn)象的掌控和解釋不夠了解。這不僅影響了實驗教學(xué)的效果，還進一步降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。此外，部分教師在面對復(fù)雜或創(chuàng)新性的實驗時，缺乏對學(xué)生進行系統(tǒng)的操作指導(dǎo)經(jīng)驗，讓學(xué)生在開展科學(xué)探究方面難上加難，使得實驗教學(xué)的創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性大打折扣。

另一方面，因教師個人能力的差異，導(dǎo)致實驗教學(xué)的設(shè)計和創(chuàng)新能力表現(xiàn)不一。實驗教學(xué)需要教師具備較高的綜合能力，不僅包括專業(yè)知識的儲備，還包括實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)分析以及對學(xué)生的引導(dǎo)能力。造成這一現(xiàn)象的原因有：

一是部分教師在實驗教學(xué)設(shè)計上仍舊采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，桎梏于常規(guī)的實驗教學(xué)框架中。這種情況下，實驗教學(xué)無法有效地實現(xiàn)新課標(biāo)對培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的要求。

二是教師在實驗過程中，往往只是照本宣科地引導(dǎo)學(xué)生進行操作，忽視了實驗探究的開放性和創(chuàng)新性。

三是實驗教學(xué)創(chuàng)新不足，最終導(dǎo)致實驗教學(xué)形式化，導(dǎo)致學(xué)生無法真正體會到實驗的樂趣與挑戰(zhàn)，實踐能力的培養(yǎng)受到限制。

（三）學(xué)生實驗參與度與實踐能力的培養(yǎng)問題

學(xué)生作為實驗教學(xué)的主體，其實驗參與度和實踐能力直接關(guān)系到實驗教學(xué)的效果。然而，當(dāng)前高中生物學(xué)實驗教學(xué)中，學(xué)生的實驗參與度普遍較低，實踐能力的培養(yǎng)面臨著嚴峻挑戰(zhàn)。首先，實驗教學(xué)的核心在于通過實踐過程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和探究能力。但在實際教學(xué)過程中，許多學(xué)生在實驗中處于被動狀態(tài)，缺乏主動參與和獨立思考的動力。導(dǎo)致他們在實驗中只是機械地完成教師布置的任務(wù)，無法真正參與到實驗探究的全過程。

其次，學(xué)生的實驗技能和基礎(chǔ)能力也存在較大差異，部分學(xué)生由于缺乏對實驗基本操作的理解，在實驗過程中出現(xiàn)了明顯的操作失誤，從而無法順利完成實驗。這不僅影響了本節(jié)課的實驗成果，同時打擊他們對實驗的興趣和信心。

最后，實驗教學(xué)本應(yīng)通過不斷地動手操作和反思，幫助學(xué)生在實踐中成長，但實驗操作技能的缺乏使得學(xué)生在實驗中難以形成對科學(xué)探究的系統(tǒng)認識，使其無法從實驗現(xiàn)象中獲得深刻的科學(xué)理解。

三、優(yōu)化高中生物學(xué)實驗教學(xué)的策略

（一）充實實驗資源，優(yōu)化教學(xué)條件

在“三新”背景下，首先，對于高中生物學(xué)實驗教學(xué)應(yīng)集中于實驗資源的充實與教學(xué)條件的優(yōu)化。因此，為了提升實驗教學(xué)的質(zhì)量，學(xué)校應(yīng)在資金投入和資源配備上加大力度，更新和完善實驗器材，使實驗室的配置能夠滿足新課標(biāo)對實驗教學(xué)提出的高標(biāo)準(zhǔn)需求。重點在精密儀器和高技術(shù)含量的設(shè)備配備方面，確保學(xué)生能夠進行更加精細化的操作與觀察，從而提升他們對實驗現(xiàn)象的理解和探究能力。

其次，實驗材料的豐富同樣不可忽視。為了讓學(xué)生在實驗中獲得更加真實的體驗，學(xué)校可以與高校、科研機構(gòu)合作，通過資源共享的方式，引入更多優(yōu)質(zhì)的實驗材料。比如，生物學(xué)實驗中涉及的動、植物材料。此外，很多學(xué)校資源有限，無法在教學(xué)過程中進行全面展示，這直接影響了學(xué)生對相關(guān)知識的感性認識，而通過與外部單位合作，可以有效彌補資源的不足的這一現(xiàn)象，從而進一步提升實驗教學(xué)的質(zhì)量。

最后，實驗教學(xué)的優(yōu)化還應(yīng)重視信息技術(shù)的引入。如虛擬實驗室和仿真實驗平臺，能夠在資源有限的情況下為學(xué)生提供更多實驗操作的機會。這類虛擬實驗不僅能夠模擬真實的實驗場景，還能夠幫助學(xué)生通過多次重復(fù)的實驗獲得不同的實驗結(jié)果，從而提升他們的分析與判斷能力。信息化手段的合理運用，不僅豐富了實驗教學(xué)形式，也能有效突破傳統(tǒng)實驗中時間與空間的限制，使實驗教學(xué)變得更加靈活與高效。

（二）加強教師培訓(xùn)，提升教學(xué)能力

在實驗教學(xué)中，教師不僅是學(xué)生的引導(dǎo)者，更是教學(xué)活動的組織者和執(zhí)行者。因此，提升教師的實驗教學(xué)能力，對于優(yōu)化實驗教學(xué)至關(guān)重要。新課標(biāo)對實驗教學(xué)提出了更高的要求，教師不僅要掌握理論知識，還需具備設(shè)計實驗、引導(dǎo)學(xué)生探究的能力。為了提升教師的實驗教學(xué)水平，教育主管部門和學(xué)校應(yīng)制定系統(tǒng)的教師培訓(xùn)計劃，提供多層次、多渠道的培訓(xùn)機會。并通過定期舉辦實驗教學(xué)研討會、實驗教學(xué)觀摩課等形式，幫助教師交流經(jīng)驗、學(xué)習(xí)新的教學(xué)方法和理念。在這一過程中，需注重對于新課標(biāo)背景下的實驗教學(xué)理念的普及，幫助教師更好地理解核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的教學(xué)目標(biāo)，將其融入實驗教學(xué)的設(shè)計和實施中。

其次，校本培訓(xùn)也是提升教師實驗教學(xué)能力的重要途徑。學(xué)校可以鼓勵教師參與到實驗教學(xué)的研究中，并通過校內(nèi)的實驗教學(xué)活動和教研組活動，不斷總結(jié)和反思實驗教學(xué)中的問題與不足，從而提出改進措施。

（三）創(chuàng)新教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生興趣

激發(fā)學(xué)生的實驗興趣是提升實驗教學(xué)效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)實驗教學(xué)中，學(xué)生往往只按照既定步驟完成實驗，缺乏自主探究和設(shè)計的機會。這種模式雖然能夠幫助學(xué)生掌握基礎(chǔ)操作技能，但不利于培養(yǎng)他們的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新思維。因此，在“三新”背景下，通過創(chuàng)新實驗?zāi)Ｊ剑梢詭椭鷮W(xué)生在實際操作中深化對科學(xué)現(xiàn)象的理解，并激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。

首先，創(chuàng)新實驗教學(xué)模式應(yīng)更多地體現(xiàn)學(xué)生的主體性。教師可以設(shè)計開放式或探究式實驗，將問題的提出和實驗方案的設(shè)計交給學(xué)生。例如，在學(xué)習(xí)“酶的活性”這一單元時，教師可以讓學(xué)生設(shè)計并完成不同溫度、pH值對酶活性影響的實驗，而不是直接給出實驗步驟。學(xué)生根據(jù)各自的假設(shè)，自主選擇不同的溫度或酸堿度進行實驗操作，這一過程不僅有助于他們理解酶活性的調(diào)控機制，還能夠鍛煉他們的實驗設(shè)計能力和邏輯推理能力。

其次，教師還可以通過項目制學(xué)習(xí)（PBL）激發(fā)學(xué)生的興趣。以“生態(tài)系統(tǒng)”章節(jié)為例，通過設(shè)計一個項目任務(wù)，如“校園生態(tài)調(diào)查”，讓學(xué)生通過分組合作，實際調(diào)查校園中的動植物分布、環(huán)境因素對其生存的影響等問題。學(xué)生不僅需要運用生物學(xué)知識，還需要結(jié)合環(huán)境科學(xué)、統(tǒng)計學(xué)等學(xué)科的內(nèi)容，綜合運用調(diào)查結(jié)果進行分析并得出結(jié)論。

（四）融合跨學(xué)科實踐，深化素養(yǎng)培養(yǎng)

跨學(xué)科實踐是當(dāng)前教育改革的重要方向之一，也是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的有效途徑。生物學(xué)作為自然科學(xué)的核心學(xué)科，其實驗教學(xué)具備極大的跨學(xué)科潛力。新課標(biāo)強調(diào)，通過跨學(xué)科的融合教學(xué)，不僅要傳授學(xué)生知識，更要培養(yǎng)他們的綜合素質(zhì)。因此，在實驗教學(xué)中，生物教師應(yīng)積極探索與其他學(xué)科的融合，通過設(shè)計跨學(xué)科實驗任務(wù)，幫助學(xué)生在實踐中建立起更為系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)。

在學(xué)習(xí)“細胞的結(jié)構(gòu)與功能”時，首先，教師可以設(shè)計一個融合物理和化學(xué)原理的實驗任務(wù)，幫助學(xué)生理解微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。在顯微鏡下觀察植物細胞時，學(xué)生需要運用物理學(xué)中的光學(xué)知識，并調(diào)整顯微鏡的光線和焦距，清晰地觀察到細胞結(jié)構(gòu)。

其次，教師可以進一步引導(dǎo)學(xué)生通過染色劑的使用，理解染色劑與細胞膜、細胞核等細胞結(jié)構(gòu)的化學(xué)反應(yīng)原理。通過這種跨學(xué)科的融合，學(xué)生不僅能夠掌握生物學(xué)實驗的基本操作，還能對其他學(xué)科知識有更加深刻地理解。

四、結(jié)語

“三新”背景下的高中生物學(xué)實驗教學(xué)，不僅僅是教學(xué)內(nèi)容和方式的變革，更是對教師教育理念和學(xué)生學(xué)習(xí)方式的深刻挑戰(zhàn)。在新課標(biāo)、新教材、新課堂的共同推動下，生物實驗教學(xué)將更加注重學(xué)生的核心素養(yǎng)培養(yǎng)、實踐能力提升以及跨學(xué)科能力的培養(yǎng)。通過研究可以發(fā)現(xiàn)，適應(yīng)“三新”要求的實驗教學(xué)策略已初見成效，但仍需進一步在實踐中完善。

注：本文系2023年安徽省教育裝備課題“‘三新’背景下高中生物學(xué)實驗教學(xué)實踐研究”（立項號：ZB230092）研究成果。