高中生物实验改进和创新策略研究

摘要：在教育改革不断推进的背景下，高中生物教材中明显增加了实验的比例，强调在起到帮助学生巩固理论知识作用的同时，激发学生的生物学习兴趣，培养其动手能力、观察能力、创新能力与科学探究能力。现本文基于建构主义视角，并以“促进学生个性发展为中心”的基本出发点，阐述了高中生物实验改进和创新的必要性及具体策略。

关键词：高中生物实验教学;改进;创新

《普通高中生物课程标准》中关于学生的能力目标进行了明确的界定，要求“能够正确使用基本的实验器具，并掌握生物绘图、处理与采集实验材料、生物实验操作等相关技能”，而这一目标的实现必须依托于高中生物实验课的高效开展。对此，为构建高效实验课堂，高中生物教师必须基于高中生物实验教学现状进行教学策略的改进与创新，进而培养学生养成良好的实验操作技能、思维能力及严谨的科学态度，并促使其以创新思维为原始驱动力而主动学习，切实提高高中生物教学效率与学生生物核心素养。

一、 高中生物实验改进和创新的必要性

（一）社会发展的迫切需要

如今，我们正处于现代科技型社会中，生物领域也随之得到了巨大的发展，但随之而来的需要面临的问题就是生物研究型人才的短缺。面对这一现状，高中生物教师应清楚认识到自己所担任的教学重任，为一些喜爱生物的学生指导未来的学习方向，同时做到在实验教学中不断实践、创新与研究，科学设计教学过程与教学内容，并积极应用不同的教学方法，激发学生的学习兴趣，进而使学生能够发挥自身主观能动性，学会运用科学角度与方法进行学习实践，切实提高其生物学习能力，最终在不断提高的过程中逐渐成长为一名促进社会发展的优秀生物储备人才。

（二）践行素质教育理念的重要体现

素质教育理念已在高中教育阶段施行多年，目的在于提升学生的综合素质。而生物作为一门以观察与实验为基本研究方法的学科，只有在教学过程中引导学生学会理论与实践相结合的技能，才能切实培养其生物素养。由此看来，生物实验是提升学生整体素质的有力手段之一。教师通过采用科学、有效的实验教学方法，不仅可激发学生的生物学习兴趣与发掘其潜能，还能培养其观察、分析与解决问题等能力，使其在相应的教学情境中得到创新思维的有效激发，这对学生的全面发展是十分有利的。

（三）新课改的必然要求

随着新课改进程的不断推进，高中生物实验教学中考察与学习的内容均明显增加，同时基于“促进学生可持续发展”的具体要求，需要教师加强对实验教学的重视程度，深入理解与认识生物这一学科，主动进行教学方法的创新。在具体教学过程中，要求教师注重课程的选择性与基础性，正确认识其与现实生活间的联系，突破以往单一的教学模式，引进更多有效的、先进的教学模式，引导学生主动探究，使学生掌握更多的学习方法，从而提高教学效率与质量。

（四）提升高中生物教学质量的有效手段

“如何改进与创新高中生物实验教学，由此提升学生的生物核心素养及教学质量”一直为高中生物课程教学研究所普遍关注的话题，进而有学者提出了“创新教育”理念，需要教师从实验材料的优化入手，使学生建立起良好的创新意识，同时运用多元化的教学方法对实验教学过程进行丰富与优化，积极调动学生实验活动的参与积极性，并且教师还应不断完善教学评价体系，提高学生反省能力，在提升课堂教学质量的同时，促进其生物素养的提升。

此外生物学实验可以向学生提供生物界的感性认识，培养学生学习生物学的基本技能和观察、分析、综合运用生物学知识的能力，可见实验教学是提高生物教学质量的重要环节。

二、 高中生物实验改进和创新的有效路径

（一）实验方法的改进与创新

通过分析当前的教材实验，发现有许多实验的设计十分烦琐，不仅会耽误课堂教学时间，还会过多地分散学生的精力，需要教师依照教学实际进行教学方法的改进与创新，从而提升实验效率。例如在进行“叶绿体中色素的提取和分离”这一实验的教学时，当中为制备组织液需要学生经历研磨过程，但研磨是一个十分浪费时间的活动，并且一些药品易挥发，会导致学生的注意力分散，进而影响实验教学效率。针对这一问题，教师可申请学校购置一些打浆机或是料理机，成为实验室的配置设备，为同样需要研磨的实验提供支持，从而节省学生的实验研磨时间，有更多的精力与时间去观察实验现象，最终提高课堂效率。又或是在“水浴加热”这一实验教学中，生物组织可溶性还原糖的鉴定、温度对酶活性的影响等相关实验均需要用到酒精灯这一工具，但其本身具有一定的危险性，且无法有效把握其温度。这时教师便可摆脱教材实验方法的材料要求，将酒精灯替换为恒温的可调节的水浴锅，供全班同学进行统一使用，进而提升实验准确性与效率。

（二）实验思考的改进与创新

在以往的实验教学中，教师都是依照教材要求来准备实验试剂与材料的，而学生也是依照一定步骤来进行实验操作的，这易使学生形成机械性思维。学习是一个能动的过程，学生只有对生物实验产生兴趣，才能形成实验探究的原动力。教师可尝试着在课前将具体的实验内容布置给学生，引导其进行实验过程的简化，反映出深刻的生物学原理。同时教师还要增加实验器材的数量与种类，通过“自助餐”的形式，增加学生的动手机会，提高其生物知识与实验技能的掌握程度。另外教师还要创造开放式的实验环境，为学生的学习营造良好的探究氛围，促进生生间、师生间的多向沟通与交流，鼓励学生大胆提出自己遇到的困惑与见解，做到多种尝试，挖掘学生的创造潜质。例如在进行“酵母菌细胞呼吸方式”的实验教学时，酵母菌需要经过8～10个小时的时间才能培养完成，这在短短的课堂时间中是无法实现的，因此当完成實验装置的安装工作后，便可引导学生利用课下时间来进入实验室进行实验现象的观察与记录，并于下节课展开后续实验。还有考虑到高中生物的课时紧张，而部分实验又无法在一堂课内完成，教师可应用小组合作的教学模式，加强课外与课堂学习的联系，实现“课外活动、课上交流”。

（三）实验目的的改进与创新

实验目标的确立需要符合“情感态度与价值观、过程与方法、知识与技能”的三维目标，并需要教师基于此明确操作性强、切实可行的探究活动目标，关注学生的知识学习过程，增强其学习领悟与感受，使学生具备良好的科学品质、操作技能、研究精神与思维方式。例如在进行“植物细胞吸水和失水”的实验教学时，紫洋葱为主要的实验材料，原因在于紫洋葱的液泡中含有花青素，不用染色便可通过显微镜来观察到细胞结构。但通常只有紫洋葱最外面的1～2层鳞片叶才能得到最佳的实验效果，这样会造成实验成本的较大浪费。同时内层的洋葱鳞片叶肉细胞同表皮细胞结合的十分紧密，一般很难剥离，学生在撕取紫洋葱的表皮细胞进行实验时不可避免地会附着一些叶肉细胞，从而影响观察效果。对此，要想有效改善这些问题，便要进行实验目的的改进与创新，让学生展开自主探究。教师可采用比较简单易行的方法，引导学生提前两三天将紫洋葱纵剖成两半，并将鳞片叶逐片剥离开来朝上摆放晾晒于阳台上，经过蒸腾作用使叶肉细胞散失水分，最终与表皮细胞相分离，提高表皮细胞的撕取成功率。此外部分学生以小组的形式来进行实验探究，还提出了一些温馨提示：“鳞片叶不可在阳光下暴晒”“晾晒时间不可过长”等，由此证明学生充分地参与到了实验活动中，有利于培养其良好的实验素质。

（四）实验原理的改进与创新

实验原理可为教师实验方案的制定提供有效指导，并为预期的实验结果提供理论依据。例如在“测定洋蔥外层鳞片叶细胞的细胞液浓度”时，便可利用“质壁分离现象”展开测定，而其实验原理则为渗透作用。基于此实验原理，教师可组织学生去探究其他的实验，如可进行细胞活性的有效鉴定，植物细胞质壁分离法所体现的实验原理是植物活细胞的原生质层存在选择透过性，反之死细胞便为全透性，同时原生质层所具备的选择透过性是植物细胞质壁分离的先决条件，若能够出现质壁分离，则表明细胞是活的，反之表示为缺乏活性。由此可以看出，“质壁分离法”具有鉴定细胞死活的作用。并且通过对实验原理的改进与创新，还能进行实验方法的创新，例如在测定叶绿素含量时，便可引导学生采用“简易目测法”，实验原理为植物叶绿体中富含胡萝卜素、叶绿素a、叶黄素及叶绿素b，而其色素含量会直接与溶液色泽深浅呈正相关关系，因此只要将叶绿体的色素提取液同已知浓度标准液进行比色，便可获知提取液当中的具体浓度。接下来还可根据组织重量及稀释量，计算出组织当中的叶绿素含量。这样的实验操作方法不仅方便，而且结果明显，是训练学生掌握科学探究方法及基本实验操作技能的有力手段。

（五）实验材料与器具的改进与创新

新课改要求教师应发挥本土资源的优势，丰富高中生物实验教学的内容，积极进行实验材料与器具的改进与创新。在进行实验材料的选取时，需要教师依照实验目的、实验过程、实验结果来选择一些易于获取、经济实用且效果显著的材料与用具，在激发学生学习兴趣的同时，促进学生的个性化发展。一般情况下，对于一些要求较高的实验，教师可进行材料的购买，而一些简单易得且无危险性的材料便可发动学生去进行准备。例如在进行“可溶性还原糖的鉴定”这一实验时，教材中选择的是浅色且含糖量较高的梨或苹果原浆，需要在实验前进行清洗与研磨工作，这样费时又费力。而若用葡萄替代苹果或梨原浆，学生只需去皮便可轻易得到清澈的果汁，之后再用清水进行1倍稀释，便可对当中多的可溶性还原糖进行鉴定，最终呈现砖红色沉淀的实验现象。让学生参与到材料准备的过程中，其不仅可学到更多的实验方法，还能对实验原理、注意事项也会有更透彻的理解，进而思考更多生物学知识，充分调动学生的积极性。

三、 结语

总的来说，高中生物实验的改进与创新符合素质教育与新课改的具体要求，可在提高教学质量的同时，激发学生的生物学习积极性，培养其思维能力、动手能力与创新能力，为社会发展提供良好的人才支持。在具体教学中，需要教师从实验方法、实验思考、实验目的、实验原理与实验材料器具等方面展开详细的改进，促进高中生物教学体系的不断完善。

参考文献：

[1]魏军仁.高中生物实验现状分析及实验技术改进与创新探析[J].课程教育研究，2020（7）：196.

[2]宋欣.高中生物实验现状分析及实验技术改进与创新[J].课程教育研究，2018（51）：169.

[3]张立玲.高中生物实验现状分析及实验技术改进与创新[J].生物技术世界，2016（1）：183.

[4]演生成，宋浩银，高静.高中生物三个重要实验的改进与创新[J].实验教学与仪器，2015，32（11）：25+43.

[5]程晓梅.高中生物实验技术改进与创新[J].生物技术世界，2015（2）：91.

作者简介：

杨冰，宁夏回族自治区银川市，宁夏育才中学。