对高中生物实验教学的反思

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对高中生物实验教学的反思

尹侯存

山西省 吕梁市 兴县友兰中学 033600

摘 要:生物学学科核心素养是学生在生物学课程学习过程中逐渐发展起来的。对高中生物实验进行多样化的创新设计能帮助学生发展核心素养。采取丰富实验教学目标,开展符合本地实情的科学探究实验,不断反思完善高中生物实验是实现这一目标的有效途径。

关键词: 高中生物实验 核心素养 科学探究 反思

生物学学科核心素养涵盖了生命观念、科学思维、科学探究及社会责任四个方面。以核心素养为宗旨的新课程理念高度关注学生学习过程中的实践经历,而实验教学具有高度的现实可行性和科学实践性,是高中生物学课程特点,也是促进学生达成生物学科核心素养的重要支撑[1]。基于学科核心素养导向,承接学科素养要求,结合学生认知发展实际,高考评价体系确立了符合考试评价规律的三个方面关键能力群:即知识获取能力群、实践操作能力群和思维认知能力群[2]。其中实践操作能力要求学生能够根据实验目的和要求,设计合理的实验方案,进行正确的实验操作,科学收集、处理并解释实验数据;能够根据行为目标和面临的客观条件,设计或选择解决问题的最佳方案;能够对问题解决方案的合理性、可行性进行基于事实和逻辑的论证;能够根据方案的实践结果不断修正和改进方案;能够运用口头语言和书面语言进行沟通交流,准确表达自己的看法,通过合作解决问题[3]。为凝练生物学学科核心素养,实现立德树人的目标,在高中生物实验教学中,我们生物老师应该怎样做呢?

一、用实验来激发学生浓厚的学习兴趣

在教学中我们要尽量减少那种单纯的实验演示,而是要挖掘实验的深层内涵,使学生由对实验的直接兴趣转化为内在的间接兴趣,使得学生对生物学科本身产生浓厚的兴趣与强烈的动机。一方面我们可以利用演示实验来增强教学的趣味性。演示实验是最为理想、最为有效的教学手段,通过演示可以将与这些知识点有联系的事物直观地再现于学生面前。演示实验比起枯燥地讲解某些知识更具趣味性和形象性,实验会吸引学生更多的目光和精力,使学生专注于实验,进而在实验中认真观察,在观察中抓住事物的特点,从而全面认识事物,正真地掌握这些知识,更好地学习新知。另一方面让学生亲自动手。学生有很强的动手能力,让学生动手,改变了以往教学中学生以听与记为主的灌输式教学,使得学生的学习更具趣味性,更符合学生的求知特点,可以有效缓解繁重而紧张的高中学习生活,从而激发学生强烈的学习动机。

二、让学生在实验中通过技能学会自主学习

新课改教学理念提倡学生自主合作探究式教学,重在让学生掌握学习方法,学会自主学习。实验可以为学生搭建起通往生物殿堂的桥梁,让学生在实验中掌握基本的实验操作知识与技巧,提高学生的动手操作能力,增强学生探究意识,让学生学会实验探究,掌握基本的实验方法,从而达到独立自主地开展学习和探究。因此,在教学中我们不要让实验成为教师的专属权利,学生只有看的份;也不要让学生只是机械地执行预定的实验方案,只是机械地模仿;而是要让学生拥有正真的学习主动权与选择权,让学生成为正真意义上学习主人、探究主体。

我们要在做好教师演示实验的基础上,开展更多的学生实验,要让学生在做好验证性实验的基础上开展更多的探索性实验,让学生根据实验所学自行设计实验方案,验证各种可行性,通过交流合作、归纳总结来自主地掌握知识。为此教师要加强指导与启发,保护学生的自尊心、自强自信心,让学生展开积极的实验操作。当学生有全新的想法等进步时,我们要给予表扬和鼓励,让学生享受实验的乐趣,增强信心。即使学生的实验失败了,也不要武断地加以否定,或是直接指出学生实验中存在的不足,而是要让学生学会分析实验失败的原因,让学生自行修正观点,从新设计实验方案。这样既可以保护学生学习的积极性,同时可以让学生在不断学习中发现新问题、分析新问题、解决新问题,正真将学生所掌握的知识串联起来。让学生正真掌握实验方法和技能,这样更利于学生在教学中用实验来展开自主探究活动,从而有效提高学生自主学习能力。

三、变过程机械化为灵活化,让探究活动更深入

如何变机械操作为灵活化,教师在引导学生进行探究实验时,不能因为只为了完成教学任务而匆匆完成实验,而应该在实验课前,提出有价值的问题,激发学生的好奇心和求知欲,诱发学生思考,引导学生主动探究。如人教版«生物»必修1“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验。在做可溶性还原糖鉴定的实验时,由于生物组织中普遍存在的可溶性糖类较多,所以在选择材料时,教师要选择含糖高,颜色为白色的植物组织,如苹果、梨,因为这些组织的颜色较浅,易于观察;此外教师可以再提两个问题:1、还能选择哪些材料提取可溶性还原糖?如葡萄、猕猴桃等材料。2、在实验过程中,注意比较用苹果和梨做材料的实验效果哪个好?学生带着这些问题去做实验的效果肯定比照本机械地完成这个实验的效果要好。首先,学生要思考这些问题,其次,为了解决这些问题学生会认真去做实验得到答案,从而获得成就感。在做脂肪鉴定实验时,教师可以提出这样的问题:1、除了用花生种子做材料,还可以用哪些材料?如蓖麻种子、动物脂肪。2、比较课本中脂肪的检验方法一和检验方法二哪种方法更好?在做蛋白质鉴定实验时,教师可以提出这样的问题:1、除了用豆浆、鲜肝提取液做材料,还可用哪些材料?如鸡蛋清稀释液。2、鉴定蛋白质的双缩脲试剂和鉴定还原糖的斐林试剂有何区别?因此,探究学习是一种以问题为载体,以主动探究为特征的学习活动,在学习或实践活动中自主地发现问题、探究问题、获得结论的过程。

再比如«生物»必修1“观察紫色洋葱鳞片叶表皮细胞质壁分离及复原”的实验中,用紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞做材料,是因为紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞含有紫色大液泡便于观察。需要注意的是该实验中涉及到许多细节问题,教师可以用问题的形式加以引导,让学生养成深入研究的思维习惯和方法。如1、在质壁分离过程中,紫色液泡中溶液浓度是怎样变化的?液泡的颜色是怎样变化的?2、用洋葱鳞片叶内表皮可以进行该实验吗?若可以,需在操作步骤和方法上进行哪些修改?3、是不是所有质壁分离状态下的细胞,置于清水中之后都能复原?4、是不是所有高浓度的溶液都可使成熟的植物细胞发生质壁分离? 5、用叶肉细胞可以进行该实验吗?用植物的红色或紫色花瓣细胞可以进行该实验吗?

可以说,实验环节存在较多的“变数”,因为学生有可能在探究过程中发现一些课本上没有的知识。可以说,探究实验本身就是模拟前人探究的过程,必须灵活对待实验过程存在的关键性问题,才能让学生深入到实验探究中。

四、变教师主导为学生主题,让探究活动更有效

进入高中后,不少学生的操作能力比较强,有些教师认为探究实验如果太放手让学生操作可能会走很多弯路,甚至不按照自己设计的方案来执行,于是,表面上实验是学生在探究,但实际探究过程却完全按照教师的设计一步一步的操作,虽然实验结论可能会尽快得出,但学生在探究过程中没有自主发挥的空间。其实,新课标倡导学生自主能力的发挥,教师要正视学生的主观能动性,虽然他们在实验中可能走弯路或者浪费一些时间,但是这也正是探究实验的特点。学生在探究活动中不是一个个无关、独立的主体,且限于知识和能力的片面性、局限性,探究的过程,也是合作和讨论的过程,这也是新课标强调的能力之一。当然,以学生为主体,并不代表放认学生自由和让学生做一些和实验完全不关的事情,教师要在适当时候把握课堂,同时,某些时候也离不开教师的指导,尤其是方法的指导,从而和学生一起完成探究实验。

五、变教教材为用教材,让探究活动更多元

我在多年的实验教学中发现,有些教材在设计实验时,流程清晰,可操作性强,但这类实验其实比较适合初学者去做,由于这类设计面面俱到,学生无法在实验中突破教材上固有的结论;有些实验表面上看似结构简单,但给教师和学生操作的空间很大,如果教师和学生能突破教材理念,二次开发这类实验,就能让学生自主设计实验方案,提出个性化的问题,然后在探究中发现教材上没有涉及的知识。因此,探究实验同样要以教材为载体,然后结合学生的认知水平,二次开发教材,让探究活动突破教材的思维束缚,促进学生主动获取知识。

如人教版«生物»必修1“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验,实验目的是让学生在观察植物细胞有丝分裂的过程,识别有丝分裂的不同时期,比较细胞周期不同时期的时间长短。但教材中的实验过程较为简单,而在实际操作实验时并不简单,需要在实验课前3、4天培养洋葱根尖,而且制片流程中的每一步都至关重要,特别是解离过程,若解离时间短的话细胞不能分离开来,解离时间长的话细胞又不能保持正常形态,这两种情况都会严重影响实验结果。

在对教材的二次思考后,我将实验提前告知学生,然后让学生结合教材和所学过的知识进行洋葱根尖的培养,学生在培养的过程中如果由于方法不对就会导致接下来的实验效果不明显,因此,鼓励学生立足教材去查找资料,做好洋葱根尖的培养。由于学生的认知基础和操作方法不一样,因此,在培养过程中会存在一定的问题,教师可以在适当的时间切入,帮助做实验前的准备。在自作装片时,由于这个实验是在学生熟练掌握显微镜使用的基础上进行的,而学生的基础与动手能力各不相同,因此需根据不同的学情进行不同的细节处理。如有的同学对显微镜使用不是很熟练,教师需要个别点拨帮助,让学生做好装片制作。

这些过程必须严格遵循一定的时间和操作方法,而这个过程也是存在着较大的变数,因此,二次处理教材就要让学生体会实验探究的细腻些和严谨性,感受到探究过程的乐趣,并加深对相关生物知识的理解。

总之,加强生物实验教学,以实验来激发学生学习兴趣,引导学生主动探究,提高学生的观察能力、创新能力,培养学生实验技能,这是新形势下高中生物实验教学的必然趋势与重要内容。我们要还学生学习的主动权,与学生一起积极地参与到实验教学中来,使学生由被动学习变为主动学习,成为学习真正的主人。同时还需要生物教师转变观念,把握探究性实验的特点,用发展的眼光面对实验过程中出现的问题,有效加以调整,从而让学生感受到探究性实验带来的乐趣,并获得实验能力与生物学学科核心素养的全面提升。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准:2017年版[M].北京:人教育出版社,2020:56,57.

[2][3]教育部考试中心.中国高考评价体系:2019年版[M].北京:人教育出版社,2020:23,24.

山西省教育科学“十三五”规划课题研究成果 课题编号GH--19624

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