自主學習在高中生物學實驗教學中的應用

實驗是高中生物學的重要構成部分，是學生理解生物學知識、驗證生物學規律的重要環節。在高中生物學實驗教學中，教師要有意識地培養學生的動手能力、理性思維與問題解決能力，盡可能豐富學生學習體驗，從而滿足學生的核心素養發展需求。因此，自主學習法十分適合高中生物學實驗教學，建議教師立足實驗課內容，優化設計實驗學習任務導人，以趣味導人激發學生興趣。同時，為學生搭建課堂自主學習與研究支架，讓學生以小組為單位自主設計實驗方案，在組內分工協作完成實驗操作與研究，論證實驗觀點，得出實驗結論，最終獲得豐富自主學習成果。

一、情境味導入實驗，啟蒙學生自主學習意識

“教師啟發”是自主學習法應用的首要環節，在高中生物學實驗教學中，教師需把握好這一步，才能真正激發學生興趣，啟發學生自主學習意識，促使學生積極主動參與后續的實驗設計、驗證與成果展示。結合高中生物學的學科特點，教師在生物學實驗教學中進行啟發引導，通常有兩種方式。第一種是利用本節課實驗的相關原理、背景作為素材，直觀播放視頻，引起學生好奇，導人實驗學習要求。第二種是從學生已有的生物學相關知識和生活經驗角度人手，通過展示常見的生物學現象，提出啟發性問題引起學生的思考，從而導人生物學實驗。在具體教學環節，教師可以根據實驗課內容與本班級學生的實際情況，靈活選擇合適的方式。

以人教版高三生物學選擇性必修三“傳統發酵技術的應用\"為例，本節課包含多項實驗，包括“制作泡菜\"“制作果酒\"等。教師根據教材內提供的例子及相關歷史資料，發現本節課以實驗為主，學生只有在實驗中才能真正感受到發酵技術的應用原理。同時，考慮到青春期學生對于酒類飲品好奇心強的情況，教師選擇\"制作果酒\"作為自主學習的主要實驗。課堂上，教師給學生播放“法國葡萄酒莊園制作葡萄酒\"的實錄視頻，同時提出：“‘葡萄美酒夜光杯，欲飲琵琶馬上催'自古以來，酒與英雄人物總是相伴著出現，可以看到，唐代就已出現了葡萄酒，那么你們知道葡萄酒是如何制作的嗎？為什么葡萄酒與我國白酒的口感、制作工藝不同呢？你們是否想要自己嘗試著制作以此葡萄酒呢？\"富有特色的古詩詞、直觀的釀酒視頻、學生感興趣的問題，這三大要素共同創設生動且富有趣味性的情境，引發學生思考。學生紛紛提出：“我們想要自己嘗試制作葡萄酒，我認為利用之前學習的微生物知識、發酵技術就可以制作了！\"可見，學生對“自已制作葡萄酒\"產生強烈興趣，初步萌生了自主開展生物學小實驗的意識，為之后自主學習奠定良好基礎。

二、小組合作設計方案，拉開自主學習序幕

在高中生物學實驗教學中應用自主學習法，關鍵要讓學生“自己做、自己學”。在傳統生物學實驗教學中，教師往往需要全程指導學生進行實驗學習，為學生提供固定的實驗方案，要求學生根據方案中的材料配比、裝置搭配進行操作。而自主學習法，學生參與實驗學習的過程完全不同，教師要讓學生從一開始就“自主學習”。如何自主學習呢？教師可以根據本班級學生實際情況，結合之前隨堂測試成績和對學生的了解，讓學生組建合作學習小組，讓學生以小組為單位自主設計實驗方案。學生在組內合作開始自主學習，明確本節課的實驗目的，根據之前學習的理論知識撰寫實驗原理，提出預期實驗設想，之后設計出實驗方案。這一環節可以顯著體現出學生自主學習的過程

根據人教版高三生物學選擇性必修三“傳統發酵技術的應用\"課程內容，教師提出：“請同學們以5人為一組，組成異質合作學習小組，開始討論你們將要如何進行實驗研究與學習吧！”各組學生紛紛研讀教材，明確本節課的實驗研究學習目的是掌握發酵食品加工的基本方法，應用發酵技術解決生活問題。一名學生提出：“我認為我們之所以要開展制作葡萄酒的實驗，是為了驗證之前學習的發酵技術是否可以真正制作出可以食用的食品，我們做實驗的自的是驗證理論知識、感受生物科技的價值。\"同時，另一名學生表示：“本次實驗中，我們應遵循微生物及其代謝產物的相關原理，利用微生物的特定功能進行葡萄酒釀造，以此驗證微生物特定功能批量化生產食品的可行性。\"經過一系列討論，這組學生初步設計的實驗方案如下。（1）實驗材料：葡萄、洗潔精、體積分數為 70% 的酒精、發酵瓶、紗布、榨汁機。（2）實驗操作： ① 清洗發酵瓶、榨汁機等器具； ② 用體積分數為 70% 的酒精消毒器具，晾干備用； ③ 取新鮮葡萄，用清水沖洗，去除枝梗和腐爛的籽粒，瀝干備用； ④ 用榨汁機榨取葡萄汁； ⑤ 將葡萄汁裝入發酵瓶中（瓶內預留13的空間），擰緊瓶蓋； ⑥ 控制空間溫度在 18-30°C ，發酵； ⑦ 每隔 左右將瓶蓋擰松一次，擰緊瓶蓋，連續發酵

三、組內交流論證實驗，逐漸深入自主學習

在學生以小組為單位合作完成實驗方案的設計后，教師要組織學生進行實驗操作與論證。對高三學生來說，難點在于論證。這是由于高三學生已基本掌握規范實驗操作方法，能夠規范安裝實驗器材和使用實驗材料，但是如何驗證和推進實驗研究，最終得出實驗結論是難點。在各小組合作操作實驗過程中，教師要指導學生記錄與觀察實驗過程。同時，各學生小組密切配合，根據本組實驗操作過程及時發現規律，提出自己的想法，彼此討論，推斷本組實驗預設是否能夠達成。在實驗操作的過程中，若某學生遇到了問題，其余組員可以幫助其解決問題，相互分享經驗、交換見解，確保實驗過程順利。

在“傳統發酵技術的應用\"的“制作葡萄酒\"實驗的自主學習活動中，教師根據學生設計的葡萄酒制作方案，提出修改意見，比如：“這份實驗方案確實很好，但是實驗操作時間較長，是否有方法將實驗控制在一節課的時間呢？\"某組學生討論之后提出：“我們可以使用實驗室內的溫控發酵設備，將密封好的葡萄汁放到設備中，調整溫度與內部氣壓，加速葡萄汁的發酵，這樣最起碼可以經歷前三次‘放氣'的環節，初步驗證微生物發酵葡萄酒的可行性。\"然后，在各組學生改進實驗方案并且操作時，一名學生提出：“我們如何檢測氣密性呢？\"其余學生紛紛展開討論。經過一系列調整之后，學生根據改進之后的實驗方案進行操作，記錄實驗過程。一組學生推導驗證，說：“經過恒溫發酵，器具內的葡萄汁已經開始發酵了，我認為這個過程中葡萄汁內部已經產生了微生物群落，促使葡萄汁內部結構發生改變，這是釀酒的關鍵。\"他的同組伙伴并不認同其觀點，紛紛查找資料，依據證據論證。經過論證研究，學生發現，溫度是微生物群落繁衍發展的重要因素，而微生物群落發展的速度直接影響葡萄汁發酵為葡萄酒的速度。

四、小組展示實驗成果，收獲自主學習效能

實驗成果展示，是高中生物學實驗教學中應用自主學習法的重要環節之一。在高中生物學課堂上，學生在教師的啟發下萌生自主實驗學習意識，開展一系列的自主學習行為，經歷猜測、思考、操作與驗證，逐漸掌握本節課的實驗方法與相關知識。在實驗學習活動尾聲，各小組輪流展示本組實驗成果，講述設計實驗方案、進行實驗驗證的過程。這樣既可以幫助學生回顧自主學習經過，加強學生對理論知識的理解，又可以進一步增強學生學習效能，讓學生感受到自主學習的獨特意趣，從而增強學生學習主動性。

在“傳統發酵技術的應用\"的“制作葡萄酒\"實驗自主學習活動的最后，教師提出：“請各組輪流上臺展示實驗研究與學習成果吧！\"同時，教師利用大屏幕呈現成果展示要求，具體表現為：（1）明確清晰地說出本組實驗結論；（2）簡潔概括本組實驗設計、操作與驗證的過程；（3）說出本組自主開展實驗過程中遇到的問題，解決問題的方法及得到的收獲：（4說說本組開展自主實驗學習的感受，做出總結。一組學生拿著經過恒溫發酵設備處理的“葡萄酒\"上臺，給每個小組發了4個杯子，輪流倒了一點“樣品”說：“這是我們組研發的葡萄酒，無酒精無農殘，請大家品嘗。在本次自主實驗中，我們組驗證了微生物特定功能對于食品發酵的作用，確定了微生物特定功能的社會價值。在我們組研究中，遇到過無法快速發酵葡萄酒的問題，但是借助高科技的恒溫發酵設備，我們快速完成實驗過程，制作出葡萄酒，且全程無菌處理，盡可能降低其變質腐壞的風險。\"在各組輪流展示成果之后，教師根據各組已有的結論，決定下一節課是否繼續深人研究，進一步增強學生自主學習效能，強化學生的自主學習成果。

五、結束語

綜上所述，自主學習在高中生物學實驗教學中應用，極大地豐富了學生自主學習體驗，為學生提供更充足的自主學習空間，促使學生在自主設計實驗、自主操作與驗證研究的過程中內化理論知識、掌握實驗技能，收獲豐富學習成果。與傳統實驗教學相比，基于自主學習的實驗教學活動可以最大限度滿足學生的主體需求，側重鍛煉學生的綜合能力，鼓勵學生通過查找資料、交流討論、獨立思考和解決問題，最終提升學生生物學研究性學習水平，為學生今后參與更復雜的學習活動提供內驅力。

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