高中生物教学对中学生实验设计能力的培养

孙虎

摘 要：培养学生的生物实验设计能力，是新时期中学生物课程标准的要求。实验设计是在学生做实验之前按照生物实验的要求和实验的目的，根据生物实验的原理制定的实验步骤、过程等实验方案。学生的实验设计能力在课程改革和教学考试评价中占有越来越重要的地位。本文重点分析了高中生物教学中学生实验设计能力的培养途径。

关键词：生物教学；实验设计；培养

【中图分类号】G 【文献标识码】B

【文章编号】1008-1216（2017）07B-0106-02

在生物科学研究领域开展实验活动是生物研究的一项重要方法。在历史上，生物领域中很多的原理都是通过科学家的实验研究得来的。在新时期的基础教育改革中，为了提高学生分析问题和解决问题的能力，促使学生掌握一定的研究生物的方法，培养他们的核心素养，因此，提出了在教学中要注重对学生实验设计能力的培养。培养学生的生物实验设计能力，是新时期中学生物课程标准的要求。实验设计是在学生做实验之前按照生物实验的要求和实验的目的，按照生物实验的原理制定的实验步骤、过程等实验方案，学生的实验设计能力在课程改革和教学考试评价中占有越来越重要的地位。

一、充分挖掘教材中的实验资源，提升学生的实验设计能力

高中生物教材围绕教学内容的需要安排了16个课堂实验，作为高中生物教师要借助教材上的实验，逐步提升学生分析实验和设计实验的能力。

首先，教师必须根据教材中的几个探究性实验，挖掘出课程标准给予这几个探究性实验的要求，其中包括哪个实验侧重锻炼学生实验方案设计的能力？哪个实验侧重对学生独立操作的训练？哪个实验侧重学生对实验开展活动的测评？生物实验的教学目标就是根据学生的实际状况和学校的实验条件，创造出适合实验的各种条件，培养学生自身的创新精神和创新能力，重在激发学生的好奇心和求知欲。实验教学的根本目的是提高学生的实验设计能力，教师在具体实验操作上可以多设计问题，在实验的操作过程中抛出这些问题，借此激发学生的创新思维，提升学生的创新能力。其次，快速思考，善于转换，把教材中的实验类型进行转化。在高中生物教材中一共有9个验证性实验，具体的实验要求分别是：哪个实验是侧重实验目的的？哪个实验是侧重实验的方法和步骤的？哪个实验是侧重控制实验条件的？学会运用生物术语和实验术语解释出现的实验现象，并且能够根据实验的结果推理出实验结论。验证性实验的教学目标是能够实现教学的基本要求，每个实验都对应不同的要求，生物教师要善于分解实验教学的要求，分解到每个具体的实验中去。我们在实验教学时，要善于灵活转换实验的某个条件，引导学生简化实验教学的程序进行探究实验，让学生在模仿中提升实验设计能力。在实验教学中通过转换实验类型，能够给学生创造出更多的机会，引导学生在自己的认知水平上提高自身的核心素养。善于激发学生的好奇心，把好奇心转换为兴趣，进而转化为实验的情趣，这样才能提高学生的探究能力，提升学生发现新知识的能力。

二、开展课外课题辅导，培养学生的实践能力

新教材中新增设了研究性课题，这也是生物实验教学的重要内容之一。课程标准要求教师在课题研究中提升学生的科学探究能力和实践能力，包含分析问题和解决问题的能力，搜集信息和处理信息的能力，语言表达能力和团结协作能力等。研究性课题的研究方式如果采用实验法，那么一个研究性课题的设计方案就是一个完整的实验设计方案。一个研究性课题需要很长的时间才能完成，所以，大量的课题研究需要在课外进行，教师就需要针对研究性课题对学生进行课外辅导，借此提升学生的实验设计能力。

研究性课题的实施改变了传统的教学模式，从根本上改变了学生的学习方式和教师的教学方式，在帮助学生接收知识的同时，形成了对知识的主动探究的过程，创新了解决实际问题的学习方式。

新的生物教材一共设计了8个研究性课题，教师在指导学生开展这8个研究性课题的时候要做到：首先，做到选题要慎重。确定研究性课题，选题是实施课题研究的重要环节，是今后开展课题研究的前提，教师要指导学生保证选题的科学性和可操作性。切忌选题过大，导致无从下手。例如，确定研究性课题“调查人群中的遗传病”，就出现选题过大的弊端，因为人类遗传病有很多種，如果每个遗传病都去调查，工作量太大，根本无法完成，因此，教师可以把这个研究性课题改为“调查人群中的色盲”这个课题，就具有很好的针对性和可操作性了。

其次，探究活动要组织好。重视课题探究的过程，而不是重视探究的结果和结论。教师在课外辅导中要下大功夫指导好学生的探究活动，给每位学生确定好明确的探究目标和科学的探究程序，帮助学生分好小组，做到分工合作，对实验的研究要做到记录及时、观察仔细、描述客观，讨论时要能够接受不同的声音，鼓励学生表述在实验中的新发现和新见解。切忌不能只关注实验的结论。

我们在关注教材中的研究性课题基础上，还可以指导学生关注现实生活，从生活中选题，开展有价值的研究，这对提高学生的实验设计能力也是有很大的帮助的。

三、引导学生做出实验假设，提升学生的想象力

要明确实验的起始状态，也就是开展实验教学早期具备的已知条件，这是开展实验研究的起始点。此外，所谓的假设是学生对自然界已经观察到的一种现象做出的推测或者大胆的猜想，或者学生根据实验中的已知条件进行的一种猜想。中学生的实验假设一般情况下是根据我们教材中提供的一些现有的知识甚至实验原理进行的猜想，一般在猜想以前，要根据实验中的条件和材料进行整理分析，从这些材料中找出问题的共性以及本质的东西，把感性的材料转化为理性的思考，借此做出假设。

例如，生物实验中的向日葵总是根据阳光的照射方向变化，室内的植物也是会顺着光源的方向进行生长，由此，我们就能够假设出植物向光的特性。此外，根据不论是什么植物，不论放在什么地方，这些植物的根总是朝着重力的方向生长，得出“植物的根向着重力生长的特性”的假设。既然假设会出现很多的可能性，这就需要鼓励学生发挥自身的想象力，引导学生形成求异思维，作出多方面的思考和假设。只有存在假设的多样性，才能出现多种实验的设计方案，学生的创新能力才能得到培养。

分析实验设计障碍，实验设计的问题具有一定的开放性，有时起始状态和目标结论会存在一些问题。对此，需要学生具有一定的分析能力，能够把起始状态和目标结论联系起来，在这两者之间寻求解决问题的办法，搭建出解决问题的桥梁。

创新是一个民族的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力，未来世界的竞争是人才的竞争，归根到底是人才的创新精神和创新能力的竞争。在高中生物教学中培养学生的实验设计能力，在教学层面能提升学生的创造性思维，这对提高学生的核心素养有着本质的意义。只有在教学中持之以恒，找到学生实验探究的兴趣点，才能激发学生的好奇心，调动学生的求知欲，学生的创新能力才能得到培养，新时代的创新人才才能脱颖而出。

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