学科育人实效性的探索——中学生物实验教学的思考和实践

■曹卫芳

一、问题的提出

生物学科是一门以实验为基础的自然科学学科，它和学生的健康生活及未来的社会生活、实践密不可分。把握学科教育功能，重视学生学习过程中的生命体验，力求使学习者能力发展、情感态度价值观进一步形成，为学生适应未来社会生活奠基，这样的教学才是高效益的教学。生物课是中学的必修课，培养学生科学素养是生物课程标准的基本要求，实验教学是落实课标要求的重要载体。通过实验探究的学习过程，不但可以加深学生对知识的理解，激发学生的学习兴趣，而且能培养学生的科学思维，提高探究能力，培养学生的科学素养，提高教学的实效性。

有调查表明，中学生物学科还存在实验开出率不足、实验教学状况不够理想的情况。学生缺乏动手实践活动，生活实践常识贫乏，收集和处理信息的能力、自主创新能力、人际合作能力较差。这样，没有很好地将课程赋予我们的“提高学生对科学和探索未知的兴趣，提高生物科学素养；注重与现实生活联系，养成科学精神和态度，树立创新意识，学会探究的方法，提高探究的能力”等要求落到实处。

二、实验教学的实施策略

（一）转变思想，加强对实验教学的认识

教学是学校实施素质教育的主渠道，但是，在目前的中学教学中，还存在功利思想。还存在着只关注会考、学业水平考试和高考内容，重知识轻实践的倾向。

在现有的班级授课制条件下，45分钟课堂教学，大班教学，一个教师面对几十名学生，条件有限，实践活动的开展缺乏。另外，由于生物学科的很多实验耗时长、学校实验室资源有限、很多探究性试验结果多样，在中学现有的教学条件下全面实施实验教学存在着一定的困难。

所以，要转变思想，加强对实验教学的认识，探索将课程目标要求与教学实际相结合的教学策略和模式，求得学生知识、能力以及情感态度价值观的和谐发展，把提高学生的科学素养等课程目标要求落实到常规教学中。

（二）梳理教材实验题材和类型，分类确定实验教学实施的教学策略模式

实验教学是探究活动,是以动手实验、实验探究等为载体的探究活动，是生物教学的基本形式。实验探究活动是学生发现问题、动脑动手解决问题，师生、生生和生本（文本或电子资料）互动学习、交流的过程。

1.实验分类例举。

高中教学主要以分子和细胞、遗传和变异、稳态和环境三个模块组成必修内容，许多内容按照生物科学史的发展顺序进行编排，呈现了诸多科学家科学研究、实验探究过程的资料。另外，许多实验的呈现方式也是以探究实验出现的。如，“酶的发现”“探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度”“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”等，通过梳理，根据类别特点、课标要求和教学具体时间空间条件，将实验内容分类，确定教学策略。如，探究类实验“探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度”，具有学生自己制订探究方案、学生自主探究的特点，学生探究的空间大，旨在全面提高学生的科学探究能力。

2.教学策略和模式。

为了解决实验教学中的困难和问题，要确定针对性策略。“虚实结合”策略，即模拟、虚拟实验与亲身实验相结合；“兴趣选择”策略，即学生根据兴趣自愿选择课题，组成各种不同小组，参加实验；“内外结合”策略，即课上课下、课内课外、校内与校外互动结合，教学延伸。通过思考和实践，我们采取这些教学策略模式，以期一定程度上解决实验教学时空条件不足及大班教学中学生参与体验的广度和深度等问题，提高实验教学的实效性。

3.教学案例分析。

案例一：“内外结合”探究实验教学策略实践

《种群数量的变化》中，安排了“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”这一实验，结合了微生物培养、抽样检测、显微观察、数学模型四个科学方法，在培养学生科学思维、掌握探究实验的基本方法技能、提高科学素养等方面具有重要意义。这个实验周期长、对实验设备要求严格，由于学校实验室条件有限、课时安排等原因，无法在现有中学课堂教学条件下分组实施。所以，我们选择由兴趣浓厚的学生自愿组成小组，在课下完成，课上交流。

教材中没有提及本实验变量的设置问题，属于开放性研究课题，为学生留出了较大的自主探究空间。学生们根据已有经验，提出养分、温度、p H值、氧的浓度、代谢产物等因素都会影响酵母菌种群数量变化。学生按照兴趣分组，自由组合，可以分别对养分、温度对酵母菌种群数量变化的影响进行全面探究。兴趣小组的学生利用课余时间，历时两个月，历经一次又一次的实验探索和改进，获得了实际数据。教师再组织学生课堂交流，共同研讨，建构数学模型，认识种群数量变化的整体趋势、规律特点和应用意义。

本案例反思：一是整个探究过程中，从课前实验到课上数据分析，学生分阶段全员参与，以学生课前的探究实验为基础，精心设计的任务串为引导，学生主动建构种群数量变化的数学模型，充分体现了学生的主体性，既锻炼了自主学习的能力，又注重了创新精神和实践能力的培养。二是通过课堂内外结合以及实验的改进，使实验在中学阶段更具有可操作性。三是以数形结合的方式构建数学模型的过程，体现了学科整合的思想。通过一系列启发性的问题对学生进行探究性思维能力的训练，加深学生对理论知识的理解和内化。

案例二：虚拟实验体验式教学实践

必修二教材的《遗传与进化》，打破了原来的顺序，而是沿着“人类对基因的本质、功能及其现代应用的研究历程”，先安排了孟德尔关于遗传因子的发现，随后才是减数分裂内容。“减数分裂中同源染色体分离减半”也是一个实验研究探索发现的过程。

在课前，兴趣小组的学生构建了染色体、染色单体以及细胞纸片模型，课堂上教师指导学生探究减数分裂的发现研究，模拟、建构减数分裂中同源染色体分离减半的过程，辅以科学家实验验证的显微照片，让学生在一节课内思考、探究、体验、经历科学家“发现问题—提出假设—实验验证—作出结论—表达交流”的实验探究历程，深刻认识减数分裂的实质和意义。学生进一步体验了科学研究的过程，同时，解决了微观实验操作困难和减数分裂染色体行为变化这一教学难点。

三、实验教学的启示

一是探究实验的特征为：基于学生的好奇心，以问题为指向，学生投入大量智力的活动。要想实现教学的有效，学生必须高频率、高质量参与教学过程的各环节。所以，对那些耗时长、需要付出较大精力和较困难的实验，可基于学生兴趣指向选择不同的课题为实验探究课题。

二是在学生亲自参与下的实验过程中发现问题，学生于合作探讨中解决问题，这样的实验探究活动不是教师提出问题，不是“强加于”学生的话题，在探究进程中学生的知识、能力和情感态度价值观的生成更加富有实效性。

三是学生在校的学习主要是建立在间接经验的基础上，不能完全靠开放式探究，在教学组织策略中，应注意结合课标、课时计划、教学内容特点，灵活采用不同的实验教学策略。实验探究教学活动的最终目标不是实验结果本身，而是促使学生形成科学思维，提高探究能力，培养创新意识和创造能力，为学生的终身发展奠基。

四是探究实验教学是集三维目标价值于一身的教学载体，教学中应赋予它更丰富的内涵。如，由单一的实验技能训练，扩展到多元的智能训练、思维品格的培养（如变通性）等；变情感态度价值观的呼唤，为体验中形成情感态度价值观。

五是教师要加强对实验教学中科学原理等知识储备，重视自身实践，提高科学探究能力，通过学习改进教学中的某些限制学生思考、实践的做法，不能包办、替代学生的实践探究活动。

专家评介：

曹卫芳老师从事中学生物教学二十余年，是研究型的教学实践者。她先后做过多次市、区研究课，完成多项省部级的科研课题，在天津市中小学“未来教育家奠基工程”培训中，得到进一步发展和提高。

她致力于中学生物实验教学的研究和实践。本文从育人的高度，对中学生物实验教学进行了理性思考和实践探索。这篇文章针对性强，对各种原因造成的当前某些学校生物实验开课不足，甚至蜕变为“纸上谈兵”的现状，为实现新课标“重在培养学生科学素养”的目标，并与当今国际科学课程强调学生“做科学”的教育理念接轨，从实验教学实施策略、案例分析和启示等方面探讨因校、因人、因实验制宜，想方设法，创造条件，让学生动手实验，让学生去“做”科学，在“做”科学过程中，培养学生实事求是的科学态度、严谨细致的科学作风、坚忍不拔的科学毅力和勇于探索创新的科学精神。

这篇文章对中学生物实验教学的有效实施，具有一定的启发和借鉴作用。（天津市教育教学研究室生物研究室原主任，特级教师，全国生物教学专业委员会理事，享受国务院特殊津贴专家董志刚）