创新高中生物实验教学的实践与思考

王更强

【摘 要】实验是培养学生创新能力的重要方法，创新实验教学设计，提出了教师创新实验教学方法与策略;选择合适的实验内容，创新开发高中生物实验，创新拓展教材实验、创新开发野外生态考察实验、创新开发家庭厨房实验室微课程、创新开展STEAM特征的生物实验和科技活动，促进了高中生物实验教学从育分走向育人，从参与走向体验，从体验走向模仿，从模仿走向创新。

【关键词】高中生物;实验教学;创新

【中图分类号】G633.91       【文献标识码】A

【文章编号】2095-3089（2019）06-0236-01

实验是科学之基石，实验是一个学生观察、发现、思考、辩论、体验和领悟的过程，是学生逐步掌握知识提升实验能力和创新能力的过程。高中生物实验教学是培养学生的实验操作能力，启迪创新意识，提高创新能力的重要途径。如何充分发挥生物实验的优势，如何让核心素养在高中生物实验课堂中落地，如何创新实验教学实现学习方式和教学模式的根本转型，有效培养培养学生的自主、合作、探究和创新能力，提高学生终身发展所需的生物学学科核心素养，是生物实验教学改革的着力点。下面将我校进行高中生物实验教学的创新与实践的研究成果进行总结，希望能为一线教师提供一些有价值的参考。

一、创新高中生物实验教学的方法与策略

以高中生物教材实验为基石，优化实验教学设计，创新高中生物实验教学的方法主要有四类：一是根据教材实验的内容，对检测试剂、材料、实验装置进行改进创新;二是改进实验教学模式，将验证性实验改为探究性实验;三是将探究性实验从定性研究发展为定量研究;在一次课中实施二次探究，实现探究的质的飞跃;四是创新设计开发“图表式”学案，实验前，以“图表式学案”的方式帮助学生进行知识回顾和实验准备，实验中，以引导实验探究过程为目的，以互动研学和合作交流为手段，提高学生的探究能力，培养其合作精神和增强其创新意识，实施高效实验教学。

为了不断创新实验探究教学的思路和方法，构建高效生物实验课堂。我们搭建实验平台，进行不同层次的探究，开展引导式实验探究，从引导探究到自主探究、从局部探究到整体探究，从而实现基于创新实验在理念、思维和操作三个层面的发展。我们找到了创新高中生物实验教学的7条策略：从“指定”到“指向”，引导学生设计实验步骤;从“给予”到“创造”，引导学生改进实验装置;从“事实”到“问题”，引导学生分析实验现象;从“确认”到“质疑”，引导学生分析实验结论;从“单一”到“发散”，引导学生拓展探究新实验;从“验证”到“探究”，引导学生设计实验;从“经典”到“普通”，引导学生挖掘科学史中的实验探究创新思想。

二、创新开发高中生物课外实验

1.创新拓展教材实验。

教材常规实验所包含的实验原理、思想和方法是学生在新情境中设计实验的基础，它为学生的实验设计提供依据和模仿的基本框架。师生在完成教材实验后，让学生选择合适的实验内容模仿课本实验的程序进行实验设计，让学生进行开放式自主实验探究，培养学生的实验探究能力。我们以学生熟悉和感兴趣的材料为主题，以高中生物学知识和原理为出发点，组织学生以小组的形式，利用课余时间开展一些实验探究，逐步提高学生的实验设计能力和创新能力。我们创新开展了以下多个课外实验：生物膜选择透性的观察，探究酵母菌发酵速度跟环境、温度的关系，探究外界溶液的浓度跟细胞吸水的关系;植物顶端优势的观察;生长素对种子萌发和幼苗生长的影响;让短日照植物提早开花的简易方法;激素对色素细胞影响的观察;人体遗传性状的观察——人体形态性状的遗传;大麦对杂草他感作用的观察;生态球的制作和观察;苏丹红诱发洋葱根尖细胞微核的效应。

2.创新开发野外生态考察实验。

结合本地独特的生物资源和生态资源优势，开展丰富多彩的生物实践活动，实现乡土资源与生物教学的有机整合，可以开发大量的野外生态考察实验。近年来，我们以东莞同沙生态公园为基地，充分利用生态公园里丰富的自然资源。开展了系列野外生态考察实验活动18个：同沙生态公园野生动植物栖息地破坏情况的调查;同沙生态公园入侵植物种类的调查;同沙生态公园入侵植物薇甘菊生态位特征研究;探究同沙生态公园适合莎草生长的土壤;群落最小表现面积的调查;用样方法调查群落的数量特征;生态系统中鳞翅目昆虫多样性调查及蝴蝶标本制作;路线统计法调查鸟类的数量;探究水生植物的适应性特征;同沙生态公园常见植物认种比赛;同沙生态公园内植物种类多样性的调查及植物的电子标本的制作;同沙生态公园某种植物种群密度的调查;同沙生态公园内生物种间竞争关系分析;同沙水库水质污染的调查;不同库区水质的酸碱性测定;同沙生态公园的白色污染物的情况调查及清除活动;水域生态系统的组成调查;东莞市东江水务有限公司市区污水处理厂参观学习。这些活动以“体验、实践、创新”为宗旨，融体验、调查、实践、实验为一体，让学生体验了科学探究的乐趣，让学生寓学习于活动之中，可谓真正的创新探究。

3.创新开发家庭厨房实验室微课程。

高中生物学是一门实践性很强的学科，利用假期让学生在家中一展一些有趣的生物实验活动，让学生和家长从旁观到参与，从模仿到创新，让学生感受体验“学以致用”、“在做中学”的生物学魅力。将高中教材选修1“传统发酵技术的应用”延伸，从2016年暑期开始我们开设了家庭厨房实验室的微课程，本课程的设计主题是运用微生物发酵技术制作食品，课程内容富有知识性、趣味性、科学性。主要有7个实验，“你好，乳酸菌！”——酸奶的制作;“干杯，酵母菌！”——酒酿的制作;“干杯，酵母菌！”——釀制葡萄酒;“膨胀吧，酵母菌！”——红糖发糕;“膨胀吧，酵母菌！”——馒头成形记;“膨胀吧，酵母菌！”——关于面包你需要知道的事;“你好，乳酸菌！”——泡菜的制作。教师确定实践项目内容，筛选实验材料，进行预实验，评估实验的科学性和可操作性，课前进行重复实验论证，原创清晰优质的图文介绍，并提供全程在线指导。通过利用“互联网+”的教育技术，指导学生假期在家中完成实践活动，收集实验过程的照片、视频、实物、参考资料等。并将成果通过网络进行发布、分享和收集。让学生在实验中学会观察、实验、探究生命现象的各种方法，提升科学探究能力和实验创新的能力。

（1）创新活动实施。

①制作微课：教师针对每一个实验项目制作一个独立微课，以视频形式上传到慕课学习网站。每一节微课围绕实验内容呈现以下环节：实验原理、材料、装置、步骤、注意事项、知识拓展。

②实验前交流：学生通过网站学习微课，确定实践项目，准备实验材料和工具，可针对课程内容提出问题。

③实验操作：学生在家中完成实验，拍摄实验过程照片，记录实验结果。

④实验后交流：学生完成实验操作后，交流实践过程中的问题、分享经验;可进行重复实验，改进实验效果。

⑤撰写学习报告：教师通过“学习指南”阐述学习报告的明确要求，包括学习报告的内容（表1），鼓励多样化个性化风格，形式不限（Word、视频、flash、手抄报、手绘拼贴等）。

（2）创新活动展示。

①实物作品展示：本课程活动由学生在暑假进行，开学后第一周内举行交流会，学生可携带部分便于储存的发酵成品进行展示或者互相品尝，并交流实践过程中的心得体会。

②学习报告展示：学生通过在线方式提交学习报告，教师收集后以专题宣传栏形式在校园内展出。

家庭厨房实验室微课程的开设，让学生和家长参与实验，感受生物实验教学的魅力，提升自主学习的能力，创新的巧妙，学以到用，关注现代化发酵技术的发展，就食品安全问题表明观点并展开讨论。本课程被学生评为最受学生喜爱的校本课程。

4.创新开展STEAM特征的生物实验和科技活动。

STEAM教育起源于美国，即科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Arts）和数学（Maths）的首写字母，由于STEAM教育方式能培养学学科思维和综合实践能力，STEAM教学有利于培养学生的独立思考、自由探索、勇于创新、解决问题的能力，受到我国及世界各国的普遍关注。将STEAM教育的先进理念和方法融入生物学教学，从源于课本或真实生活的生物视角出发，以项目式学习或实践活动为载体，引导学生进行跨学科的项目研究，创造性的开展STEAM特征的生物实验，是当前中学生物实践活动的热点和趋势。

如何开展和实施STEAM特征的生物科技活动的项目？现在国际上比较流行STEAM教育是将问题聚焦为完成某项具有指定要求的作品，在完成作品过程中培养学生解决问题的能力。我们探索总结了STEAM特征的生物实验活动的两种模式。

模式一的特点：成果是以研究结论呈现，主要体现理论价值。我们按照学生发现问题，提出实验方案，反复实验，实验结果分析与讨论，撰写研究报告的程序进行。如我们开展的实验和活动：《复方大蒜—夹竹桃提取液对吹棉蚧壳虫生物防治的研究》、《红托竹荪幼担子果菌蕾生物保鲜作用的研》、《苏丹红诱发洋葱根尖细胞微核的效应》、《“我为地球擦拭碳足迹”环保科技活动》等。

模式二的特点是：成果是以实物呈现，主要体现其使用价值的。我们是根据作品要求进行创意设计、作品制作实验、作品成果展示的程序进行。如《“方便”帐篷——简易卫生间研究报告》、《“如”你“所”愿———应急卫生间研究报告》、《一种基于图像识别寻迹的新型故障标志小车》、《太阳能智能背包》。

教师创新实验教学方法，选择合适的实验内容，开展创新高中生物实验教学的实践，可促进高中生物实验教学从育分走向育人，从参与走向体验，从体验走向模仿，从模仿走向创新。

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：人民教育出版社，2018.

[2]中华人民共和國教育部，普通高中生物课程标准（实验）[M].北京：人民教育出版社，2003.

[3]胡兴昌.核心素养下高中生物教学面临转型的挑战.

[4]曾庆国.“产体探究”教学模式的实践与思考《中学生物学》，2018.7.

[5]龚雷雨，陈廷华.从体验走向创造的高中生物学实验教学探索《中学生物学》，2018.10.