实验使生物学教学更高效、更精彩——学生实验的教学探索

严 波

（江苏省苏州高新区第一中学 江苏苏州 215011）

生物是一门以实验为基础的科学。在《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称《课标》）的“实施建议”中明确指出：“实验教学是生物学课程的特点，也是生物学教学的基本形式之一……实验教学是促成学生达成生物学学科核心素养的重要支撑。”随着新课程的全面实施，实验教学在生物学教学中的重要性也将不断增强。而未来生物学的发展也离不开生物实验，生物学实验就成为生物学教学所不可或缺的形式和重要手段。因此，如何实施好实验教学，也成为生物学教师必须解决的重要课题。

1 优化实验设计，激发学生的学习动力

生物学科的内容都是基于实验的基础不断总结发展而形成的科学理论。所以教师适当、巧妙又有效地运用实验，可以集中学生的注意力，提高学生的学习兴趣，使课题教学取得事半功倍的效果。当然，实验的运用，要结合具体的教学内容，合理安排，精心设计，方能取得预期的教学成效。

1.1 趣化实验内容，引发学生的求知欲望

俄国文学家托尔斯泰曾说：“成功的教育所需要的不是强制，而是激发学生学习的兴趣。”陶行知先生也说：“学生有了兴趣，就肯用全副精神去做事，学与乐不可分。”一直以来，高中生物实验以演示、视频实验为主，视觉效果受限，趣味性低，长期单一的演示方式，使不少原本喜欢生物的学生也失去了兴趣，相当程度上影响了教学效果。要提高学生的学习兴趣和注意力，激发学生的求知欲，增强实验的趣味性是应该采取的有效措施之一。教师在平时的教学中应结合教学内容合理地运用质疑、猜测、争辩等手段，吸引学生对实验的兴趣，激发他们参与自主实验的欲望，从而提高实验教学的效果。

如在“细胞的结构”一节中，教科书中要求学生用自己家的废旧物品做一个细胞的三维结构模型。笔者在课堂教学中采用比赛抢答的方式：由教师提到某个细胞器，先由学生抢答细胞器的结构、功能，然后让学生用橡皮泥捏出它的结构并展示。学生积极回答、展示、相互交流，学习积极性明显提高。课后，再让学生用不同的材料，如橡皮泥、塑料泡沫、废弃的瓶子、布、线等制作出了精美的细胞模型。事实证明，通过增强实验的趣味性，让学生能自主探究学习，能增加学生动手实践和体验的机会，激发学生的学习动机并加深对学习内容的掌握和巩固，从而提高了学生的科学探究的能力。

1.2 活化实验方式，调动学生探究积极性

传统生物学教学的课堂实验方式比较单一，一般以教师的演示实验为主，学生的参与机会不多，致使学生参与实验的兴趣不能很好地被引发。教师可以根据教学内容适时地把一些实验方式“活化”一下，设计成师生互动或学生参与合作的探究性实验，使学生成为演示实验的“参与者”，而不只是被动观看实验的“旁观者”。尤其是那些可以进行师生互动的实验，应尽量让学生参与到演示实验的过程中来；也可以让学生动手做一些对比性的试验等，由此激活学生的思维，激发他们自主实验探究的欲望。

如学习“植物细胞的有丝分裂”时，笔者把这节课安排在数码实验室，让学生制作临时装片，在显微镜下观察。学生的数码显微镜和电脑相连接，可以直接在电脑上展现所观察的图像。教师端的电脑又和学生的电脑相连接，从而可以从学生的图像中选取不同时期的图片，分析各个时期的特点。通过这种学生参与的实验设计，使学生对于细胞的有丝分裂有了更深的理解。之后，教师再结合一定的课件动画模拟有丝分裂过程，帮助学生进一步巩固知识，使本来枯燥的教学内容变得生动有趣，从而激发了学生的学习积极性。

2“谋划”实验过程，夯实学生的素养基础

《课标》的“实施建议”中还明确指出：“组织以探究为特点的主动学习是落实生物学学科核心素养的关键。”显而易见，教师应通过精心策划实验，引导学生进行科学探究，在探究中提升学生的科学素养。

2.1 注重生物学科学史，提高学生的生物学素养

生物学科学史蕴含着丰富的可提高生物学素养的内容，尤其学习生物学科学史的许多经典实验，可以促进学生学习科学家的科学思想、科学方法，领悟科学家对待科学探究的世界观、执着的奉献精神和严谨的科学态度等。在进行生物学科学史教学时，教师可以根据教学内容适时地设计一些科学家做过的简单可行的实验。

如在讲“光合作用的探究历程”时，笔者先把学生分成实施英格豪斯的实验和萨克斯的实验两大组，每大组再分成若干小组。在英格豪斯实验的大组中，针对O2又分成两个小组：既可以通过气泡产生的多少来定性判断O2量；一线采用O2传感器来定量测量O2的量这样可以给学生更直观的感受。在做萨克斯实验时，教师提供的实验材料既有天竺葵，还有常青藤、瓜叶菊等，并根据实验材料再分成几个小组，从材料的挑选、实验操作步骤到实验结果的分析，都由学生自己思考独立完成。课上，小组间进行交流，比较不同实验材料的实验结果，体会科学家实验设计的细心，考虑问题的周全，同时体验实验成功的喜悦与失败的痛苦。通过对这些经典实验的再实验，让学生体验经典的科学探索历程，由此感悟科学发现的过程和方法，从而提升生物学学科素养。

2.2 创设问题情境，增强学生的探究兴趣

著名的瑞士认知心理学家皮亚杰深刻地指出：“人的智慧发展是个体与外界环境相互交换信息逐步构建起来的。”生物学教学不应仅是教师的讲解，还应该是让学生主动参与、积极探究的学习过程，从而切实培养学生的创新精神和探究能力。在平时的教学中，教师应尽量从与学生生活相关的内容以及他们甚为关注的热点话题入手创设问题情境，以增强其探究兴趣。

如学习“细胞的能量通货——ATP”时，笔者以“冰桶挑战”的情境引入，接着引出“霍金”，再引出“渐冻人”的病因及治疗药物。教师结合学生曾经学过的知识，提出探究问题：ATP、葡萄糖，哪种是能量的直接来源？同时提供相应的实验材料，让学生思考如何通过实验证明自己的观点。学生通过讨论、思考，在相互交流中，激发起了学习的兴趣和对实验的探究欲望。

2.3 注重联系实际，鼓励学生向课外延伸

《课标》在“学科核心素养”的“社会责任”部分指出：“学生应能够以造福人类的态度和价值观，积极运用生物学的知识和方法，关注社会议题，参与讨论并作出理性解释，辨别迷信和伪科学；结合本地资源开展科学实践，尝试解决现实生活问题。”新课程的教学理念倡导让学生基于生物学的知识，参与关于社会热点问题的讨论，尝试作出合理的解释和正确的判断，以及探究解决生活中的实际问题，从而提高“问题解决”能力。因此，教师应注意使课堂教学与社会实际的密切联系，把实验由课堂有机地延伸到课外，并鼓励、引导学生进行野外观察、开展家庭小实验或撰写生活小论文等。

如在学习完渗透作用之后，教师可以引导学生在家开展简单的实验：（1）将萝卜置于清水中，过段时间后会变成怎样？（2）置于盐水又会怎样？换其他实验材料又是怎样的？（3）挂点滴时，盐水浓度是多少？这个表明什么？

教师通过课堂的教学，再将知识与生活相联系，把探究从课内引到课外，并鼓励学生做力所能及的小实验，从而提高了学生的学习积极性。这样既能有效提高课堂教学效果，也有助于学生对知识的深入理解和迁移应用，进而提升了学生的生物科学素养。

3 提点实验细节，完善学生的综合能力

把握实验的细节是提高课堂实验教学有效性的关键。关注实验的每一个细节，就能成就一个精彩的实验。反之，就可能导致实验的不成功甚至失败。在教学中，教师应指导学生关注自主实验的每个细节，以进一步完善学生的综合能力，从而促进学生生物学学科学素养的提高。

3.1 关注实验过程，提升学生的操作能力

在生物学实验中，学生通过观察实验过程和实验现象，能获得感性认识，可通过分析上升为理性认识，从而获得正确的生物学概念。所以，在实验过程中，教师应引导学生重视关注实验的过程。有些生物学实验反应较快，学生稍不注意，就会错过，从而影响这个实验的学习效果。

例如，在鉴定还原糖的实验中颜色的变化，开始时试管中是无色或白色的，加入斐林试剂后先变为浅蓝色，后加热变为棕色，最后变为砖红色。在实际的操作过程中，如果学生急于完成相应的步骤，就会忽视实验过程中糖的颜色变化，且中间的棕色作为过渡颜色呈现的时间不长，一下子就会变为砖红色。这时，教师就应要求学生重点注意对颜色的观察。又如，在“质壁分离”实验时，教师要使学生注意正确滴加蔗糖溶液和清水的操作，同时要及时比较加蔗糖前后的变化及加清水前后的细胞复原变化。培养学生在实验过程中的关注意识，既能促进培养学生的实验操作能力，也可以培养学生的创新精神和实践能力。

3.2 注重实验总结，发展学生的概括能力

对于实验，不能简单地以实验的成功与否作为评价的依据。但凡实验都有成功和失败的可能，这就应要求学生需对实验过程和结果进行及时的分析、总结和反思，让学生自己谈感悟和收获，从而可以提高学生的概括能力。如“提取和分离叶绿体中的色素”实验中，有的学生用的滤纸条上最后没有出现4条色素带。因此在实验结束时，教师应要求学生进行仔细的分析，总结原因及改进的方法等。通过对实验的总结和及时反馈，以激发学生学习的主动积极性，促进学生概括能力的提升。

通过生动化、精心谋划的实验，注意实验的细节开展，生物学实验教学将更优质而高效。生物学教师要多思考，多观察，有效开展实验教学，激发学生的兴趣，增加学生动手实践和体验的机会，切实有效地培养学生的生物学学科核心素养。