高中生物實驗情境教學提升學生科學思維品質的研究

摘 要：生物學實驗課程是培養學生實踐能力、思維能力、科學思維的重要途徑，在高中生物學習中發揮著十分重要的作用。但就農村高中生物實驗教學來說，受到多種因素的影響，依然存在諸多不足，致使生物實驗育人價值大打折扣。鑒于此，農村生物教師要及時變革教學觀念，立足于生物實驗教學中蘊含的育人價值，科學創設實驗情境，使得學生在實驗情境的引領下，積極主動參與到科學探究活動中，并從中獲得思維品質的發展。本論文就從此切入，結合課堂教學實踐展開探究，具備一定的參考價值。

關鍵詞：高中生物；生物實驗；情境教學；思維品質

實驗教學作為高中生物教學的重要組成，是理解和掌握理論知識、提升其實踐操作技能、培養其思維品質的重要途徑。這主要是因為在生物實驗教學中，學生在教師的引導下，可從“提出問題、制定實驗方案、進行合作探究、分析推理實驗結果”這一學習過程中，促進科學思維能力的發展。但是在實際教學中，受到多種因素的影響，當前生物實驗教學并未受到應有的重視，且教學組織形式單一、滯后，致使實驗教學育人價值大打折扣；情境教學作為一種全新的教學方法，將其與實驗教學整合到一起，可增添生物實驗教學的趣味性，并促使學生在多樣化實驗情境的探究中，實現思維品質的發展。因此，面對新課標下生物實驗教學要求，教師要科學創設實驗情境，使得學生在實驗情境的驅動和引領下，促進思維品質的發展，以及學科素養的形成與發展。

一、新課標視域下農村高中生物實驗現狀分析

生物新課標背景下，聚焦思維品質重新設計實驗課堂教學新方案，已經成為一線教師關注的重點。但是在實際教學中，受到應試教學理念的束縛，依然存在諸多問題。具體來說，集中體現在以下幾個方面：

首先，課時不足，實驗教學活動比較少。就現階段而言，在升學壓力的作用下，高中生的學習節奏明顯加快。就生物學科來說，其課時相對比較少，致使教師在開展教學時，面臨著“教學任務重、課時少”等現狀。在這種情況下，生物教師在開展課堂教學時，基本上都將重點集中到理論知識、考試技能訓練中，忽視了實驗教學開展；另外，部分教師由于對生物課程標準解讀不夠深入，致使其對實驗教學認知存在偏差，甚至誤認為生物實驗教學會浪費學生的時間。在這種情況下，導致高中生物實驗教學開展效果不佳，難以達到預期的目標。

其次，生物實驗教學模式單一。根據生物核心素養的內涵，以及高中生物實驗教學中蘊含的育人價值，教師要基于學生的發展需求，靈活開展課堂教學。但是在調查中發現，部分農村生物教師并未擺脫傳統教學模式的束縛，依然是按照生物教材上的實驗內容進行口頭講解、驗證實驗等，而學生在“聽實驗、觀察實驗”的學習模式中，并未真正參與到生物實驗學習中，自然無法實現思維品質的發展。

最后，弱化了實驗教學和生活之間的互動。鑒于生物學科的特點，很多高中生物實驗是課程內容的有效延伸，也是生物和生活之間的互動和連接。但是在農村高中生物實驗教學中，由于教師忽視了實驗教學和生活之間的互動，致使生物實驗課程內容枯燥無味，難以激發學生的探究興趣，阻礙了學生實驗探究思維品質的發展[1]。

二、新課標視域下農村高中生物實驗情境教學必要性

（一）情境教學內涵

在傳統課堂教學活動中，是將知識從情境中抽離出來，對其進行抽象的學習；而情境教學則是將知識融入一定的情境中進行學習。可以說，在情境教學活動中，學生習得的知識并非抽象，而是固定的學習策略、學習方法，能夠真正理解知識、運用知識。與傳統課堂教學模式相比，情境教學具備“形真、情深、意遠、理寓其中”等特點。其中，“形真”是為了讓學生產生真正的感覺，實現表達意象；“情深”則側重激發學生的情感，促進其心理素質轉變；“意遠”則是為學生提供了充分的想象空間，以此促進學生思維品質、想象力的發展；“理寓其中”則是讓學生在情境中，自發地領悟其中的道理。

因此，情境教學的內涵就是教師在組織課堂教學時，結合教學內容，為學生塑造具體形象，將學生帶入情境的教學環境中，使得學生在情境中得到認識和感受，進而建立起相關的理論知識，并促進自主學習能力、思維能力等全面發展。

（二）農村高中生物實驗情境教學必要性

新課標背景下，以情境教學優化農村生物實驗教學，已經成為一種必然選擇。具體來說，集中體現在：

第一，是適應生物新課標的必然需求。生物新課標背景下，更加關注學生的綜合素質、全面發展。倡導教師應重視生物實驗教學，構建多樣化的實驗教學模式。在這一背景下，將情境教學融合到實驗教學中，契合了生物學科的特點。這主要是因為高中生物具備一定的抽象性、理論性，學生需要借助抽象的思維進行理解，給其帶來了一定的難度，而在情境教學法的加持下，則會有效改變這一現狀，全面提升學生的學習效果。

第二，適應了生物學科教學的發展。就高中生物學科來說，涉及的知識點比較多，并且和自然界、自然規律密切相關，涵蓋了從自然萬物到紛繁復雜的生命現象。可以說，高中生物極具科學性、社會性，對學生的記憶、思維理解都提出了更高的要求。在這一背景下，傳統口耳相傳的教學模式已經落伍，很難獲得高質量的學習，而通過情境教學的融入，則為生物實驗教學開辟了一個全新的界面，真正促進了生物學科的發展。

第三，是促進高中生全面發展的必然選擇。新課標視域下，培養學生生物核心素養，實現學生的全面發展，已經成為當前課堂教學的重中之重。鑒于此，在高中生物實驗教學中，積極開展情境教學，提升學生的課堂參與度，使其更為有效地參與生物實驗學習中，并在實驗探究中吸取知識、拓展思維、增強創新意識等，進而推動了學生的全面發展[2]。

三、創設生物實驗教學情境，培養學生思維品質

（一）基于多媒體技術創設實驗情境

根據新課標的要求，高中生物教師在組織課堂教學時，應充分發揮信息技術的優勢，最大限度利用圖片、視頻、模擬實驗等教學資源，為學生開展多種形式的學習活動，全面提升學生的學習效果。鑒于此，為了培養學生的思維品質，農村高中生物教師在優化實驗教學時，即可充分借助多媒體信息技術，為學生科學創設實驗情境，使得學生在直觀、形象的實驗情境驅動下，積極主動參與實驗探究活動，進而為思維品質的發展奠定基礎。例如：在《使用高倍顯微鏡觀察幾種細胞》的實驗教學中，為了使學生正確利用高倍顯微鏡、制作臨時裝片，并促使學生在直觀認知中，促進思維品質的發展，教師在開展實驗教學時，就依托信息技術為其創設了教學情境：利用圖片和視頻，為學生展示了“顯微鏡下的微觀世界”，使學生在觀察“微觀世界的花粉顆粒”“微觀世界的昆蟲”中，產生濃厚的探究欲望和好奇心，進而促使其積極參與到本次實驗探究中，進而為思維品質的發展奠定基礎。

（二）基于生活素材創設實驗探究情境

生物知識和實際生活緊密相連，在實際生活中常見的現象中都蘊含著生物知識。因此，面對思維品質下的生物實驗教學目標，農村生物教師在優化實驗教學時，要立足于生物知識和實際生活的內在聯系，科學選擇生活素材，為學生創設熟悉、生活化的情境，使得學生在熟悉的情境中，對生物知識產生親近感，并促使其更好地參與到生物實驗探究中；另外，和其他教學模式相比，基于生活素材創設實驗探究情境，還可促使學生在學習中產生觀察生活、熱愛生活、探索生活奧秘的態度，進而促使學生在生活情境的引領下，高效完成生物實驗教學，并從中獲得思維品質的發展[3]。例如：在“植物細胞的吸水和失水”實驗教學中，為了使學生在實驗探究中發現“原生質層是一層半透膜及水分子進出植物細胞的條件等問題”，并促使學生在整個實驗活動探究中，促進思維品質的發展，農村高中生物教師在組織實驗教學時，就聚焦學生的實際情況，為學生呈現了生活中常見的現象：將糖撒在西紅柿上面，就可以看到流出的西紅柿汁；將白蘿卜切成兩塊，取出蘿卜心，之后將其分別置于清水和濃鹽水中，經過一個小時之后，指導學生觀察其現象。這些現象來源于學生的實際生活，能夠促使學生感知到生物知識和實際生活的內在聯系，并產生濃厚的探究興趣。在此基礎上，教師簡單陳述了實驗原理，并指導學生結合所學的知識，做出假設、設計實驗、開展實驗探究，在實驗探究中促進了學生思維品質的發展。

（三）基于問題創設實驗情境

高中生物核心素養下，生物實驗教學還承擔著培養學生科學思維的重任，旨在實現學生的全面發展。面對這一要求，農村高中生物教師在開展實驗教學時，就聚焦學生的思維品質，結合生物實驗教學內容精心設置問題，為學生構建思考的情境，使學生在問題情境的引導下，經歷觀察、提出假設、驗證假設、思維判斷、做出解釋等活動，最終在生物實驗探究中，促進思維品質的發展。例如：在“降低化學反應活化性能的酶”的生物實驗教學中，為了培養學生的思維品質，教師在優化課堂教學時，就聚焦本次實驗教學內容，為學生設置了針對性的問題情境：酶是什么？生物體在進行代謝時，為什么離不開酶？你知道科學家是如何對酶本質進行探究嗎？如此，學生在問題情境的驅動下，就對接下來的實驗探究產生了濃厚的興趣，促使其積極主動參與到“對過氧化氫在不同條件下的分解速率進行對比”實驗探究中，進而在實驗探究中，經歷思考、觀察、分析等過程，最終在探究中實現了思維品質的發展；同時，為了促進學生思維品質的發展，農村生物教師在基于問題情境引領學生開展實驗探究學習時，還可將問題置于整個實驗探究過程中，使得學生在問題情境支架的引領下開展實驗探究，并由此促進思維品質的發展。例如：在“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質”實驗教學中，為了培養學生的思維品質，教師就聚焦整個實驗過程，為學生搭建了問題情境支架：可以直接向試管中注入斐林試劑嗎？斐林試劑分甲液和乙液，可以在量筒里混勻嗎？量完甲液之后再量乙液，需不需要對其進行清洗？加熱溫度時間需要持續多久？雙縮脲試劑的使用和斐林試劑使用相同嗎？如此，學生即可在教師所搭建的問題情境支架中，更好地進入到實驗探究中，最終在探究中促進思維品質的發展。

（四）基于開放性情境培養學生思維品質

生物新課標背景下，農村教師在基于實驗培養學生思維品質時，應為學生提供實驗探究的平臺、科學組織實驗探究活動。而要達到這一目標，要改變按照教材內容直接講解的模式，擺脫教材的束縛，設置開放性的實驗探究情境，使得學生以知識探究者的身份，親身經歷科學探究的過程，最終在探究活動中深刻理解實驗本質，并逐漸促進科學思維的發展[4]。例如：在“探究酵母菌呼吸方式”的生物實驗教學中，為了培養高中生的思維品質，教師在優化實驗教學時，并未根據教材上的內容開展實驗驗證教學，而是立足于學生的實際生活，為其設置了開放性的探究情境。教師先為學生展示了生活中蒸饅頭、釀葡萄酒的相關知識，接著向學生介紹：平時在蒸饅頭時，需要加入適量的酵母菌，這主要是酵母菌可以使饅頭變得松軟多孔；在釀制葡萄酒的時候，需要將葡萄汁裝入發酵罐中蓋嚴。之后，教師引領學生聚焦蒸饅頭和釀制葡萄酒的操作過程、操作環境、最終結果進行分析，并由此結合所學的知識做出假設：無論是有氧環境還是無氧環境，酵母菌均可進行細胞呼吸；同時，在有氧環境中，酵母菌呼吸的產物是二氧化碳；而在無氧環境中，酵母菌呼吸的產物是酒精。之后，教師又聚焦學生的猜想，繼續提出問題：如何控制有氧和無氧條件？如何鑒定酵母菌呼吸的產物？在本次實驗活動中，酵母菌活動是否會對其結果產生影響？如何使得酵母菌保持最高的活性？如此一來，學生在開放性實驗情境中，產生了濃厚的探究欲望，并積極參與到“不同環境下酵母菌呼吸產生的物質”的生物實驗探究中，最終在實驗假設和猜想、實驗操作與觀察、思考與交流中，促進了思維品質的發展。

結束語

綜上所述，新課標倡導教師在組織實驗教學時，突出其探究性特點，使得學生在主動參與中，經歷“做出假設—制訂計劃—實施實驗—得出結論—表達與交流”等活動，最終實現科學思維的發展。鑒于此，教師應積極推進實驗教學改革，充分發揮情境教學的優勢，使得學生在多樣化的實驗情境中，積極主動參與到實驗中，并在實驗探究中促進科學思維的發展。

參考文獻

[1]張霞.基于科學思維培養的高中生物情境教學策略研究[J].高考，2024（9）：143-145.

[2]其力格爾.高中生物實驗教學中情境創設的研究與實踐[D].呼和浩特：內蒙古師范大學，2022.

[3]陳惠仙.運用情境教學法培養高中生生物學科科學思維的實踐研究[D].桂林：廣西師范大學，2020.

[4]盛藝.高中生物實驗課中情境創設的研究與實踐[D].牡丹江：牡丹江師范學院，2020.