高中生物探究性实验教学的优化策略

刘才发

【摘要】科学探究是生物学学科核心素养之一，探究性实验是培养学生科学探究能力的重要途径，我们应当挖掘和发挥生物探究性实验在实验教学中的主导作用，以此发展学生的个性和特长，培养其创新精神和实践能力，为学生的终身学习打好基础。长期以来的实验教学都从属于理论教学，局限于形式，缺乏实效性。本文主要从三方面对探究性实验教学进行优化：一、优化探究性实验课题的设置，遵循可行性原则、创新性原则、规划性原则和开放性原则;二、优化探究性实验的实施过程，主要针对教学程序、探究性环节、实验管理方面;三、优化探究性实验的评价方案，体现在实验报告的撰写和量化评价细则方面。

【关键词】探究性实验;优化策略;课题设置;实验管理;实验评价

《普通高中生物学课程标准（2017年版2020修订）》明确了“学科核心素养是学科育人价值的核心体现”。其中，科学探究是生物学学科核心素养之一。新课程基本理念强调高度关注学生学习过程中的实践经历，让学生积极主动参与动手和动脑的活动，通过探究性学习等活动加强对生物学概念的理解，提升应用知识能力，培养创新精神。实验教学既是一类探究活动，也是生物教学的基本形式之一。通过实验教学发展学生的个性和特长，培养他们的创新精神和实践能力，为学生的终身学习打好基础。《普通高中生物新课程标准》明显增加了生物实验教学的内容和深度，对高中生物实验提出了新的要求和标准，尤其突显探究性实验的地位。探究性实验教学是体现新课程理念的一个非常重要的教学形式。

探究性实验是指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动。探究性实验应该要依托于“建构主义”这一知识和学习的理论。因为“建构主义”提倡在教师的指导下、以学习者为中心的学习，也就是说，既强调学习者的认知主体作用，又不忽视教师的指导作用。教师是意义建构的帮助者、促进者，而不是知识的传授者与灌输者。学生是信息加工的主体、是意义的主动建构者，而不是外部刺激的被动接受者和被灌输的对象。

从我国的高中生物教学发展情况来看，长期以来实验教学都从属于理论教学，仍然受限于行为主义理论模式，一般呈现为“刺激—反应—强化”的单一模式。而探究性实验的教学形式和过程更是常流于形式，还未上升到更高的一个层次。总体上，我国的实验教学模式与国外多元化的研究性学习模式（如，问题解决模式、项目研究模式、独立研究模式等）相比之下，差距依然显著。这与教学开展普遍存在的问题有关：（1）探究性实验的耗时性与课堂教学实效性的冲突;（2）探究性实验的个性化学习与班级授课制的冲突。所以，实验教学一直以来是我国生物科学教育中最薄弱的环节，是生物教学中亟待解决的问题之一。笔者就探究性实验教学过程中的相关环节提出三方面优化策略。

一、优化探究性实验课题的设置

《普通高中生物课程标准》安排了18个探究性实验和实践活动（必修一、二模块），包括：基础实验、技能训练、模型建构与制作、探究实验、调查、课外实践、课外制作。但相当一部分实验涉及到的材料用具和实验方法等，高中实验室的配备普遍达不到要求，所以需要教师进行筛选、归类、合理设置。

1.探究性课题的设置要遵循可行性原则和创新性原则

依据可行性原则，结合本校实验环境、条件，规划和制定探究性实验的开设清单，不避重就轻的同时摒弃难以开展的课题。遵循省时、高效的原则，合并类似的或有关联的实验课题，如，“使用高倍显微镜观察几种细胞”“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”“探究植物细胞的吸水与失水”可以合并为一次实验课，安排2个连续的课时。长期以来的生物实验课安排都是严格按照1个教学课时的内容来安排，为了提高实验的实效性，教师可以作适当调整。考虑到高一学生对于显微镜的认识和使用还比较陌生，所以建议在相关的基础理论教学内容完成后进行该项实验。

创新性原则主要是针对探究性实验课题的设置，依托教材又不局限于教材。依据探究性理念，

挖掘和拓展探究性实验课题，可从以下几方面实施：（1）将教材的基础技能类实验设置为探究性实验。如，将“检测生物组织中的糖类”改设为“探究还原糖检测的最适材料”，将“绿叶中色素的提取和分离”改设为“探究绿叶中色素的提取和分离的有效方法”等，让学生由被动接受转变为主动研究。（2）将教材的某些探究性实验设置为简易可行的探究性实验。如，“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的装置较为复杂、检测方法带有危险性，并且该实验不是定量实验而是定性实验，所以设置课题为“探究酵母菌细胞呼吸方式的简易装置”。（3）将课堂教学过程中学生的有价值的观点设置為探究性实验课题。如，“检测生物组织中的糖类”的实验中，教师与学生一致认为西瓜汁不是合适的材料，学生提问：“西瓜汁的颜色有办法去除吗？去除后是否就能判断是否具有还原糖？”因此，可以设置课题为“如何有效检测西瓜汁中的还原糖”让学生尝试探究，为学生提供探究的空间和平台。

探究温度对酶活性的影响时，可联系麦芽糖酶可将淀粉水解为麦芽糖这一知识，利用煮熟的糯米、研磨后的发芽小麦（其中含有麦芽糖酶），让学生尝试探究不同温度条件下（常温、100℃、冰箱中）麦芽糖酶活性的影响。

2.探究性课题的设置要遵循规划性原则和开放性原则

学生对教材的理论知识积累和对探究性实验的认识和接受是一个循序渐进的过程，所以，探究性课题的设置要遵循规划性原则。一方面要依据教材的理论学习来规划和设置课题，由浅入深，由基础技能性实验过渡到验证性实验再逐步过渡到探究性实验;另一方面要纵观所有可行性实验课题，全局规划，在每一届学生入学前就已经规划和制定好探究性实验的开设清单，并确立好各项探究性实验的实施方案，方案涉及开设的学期时间、地点、课时、分组办法等。

长期以来，实验的进行都局限于课堂教学的40分钟、局限于实验室，直接影响多项探究性实验课题的实施，如，“尝试制作真核细胞的三维结构模型”这一类课题。开放性原则就是针对探究性实验课题设置的时间、地点进行优化。时间上的设置可分为四类：课堂教学时间、课余时间（如，学生的活动时间）、周末时间、寒暑假期时间。地点上的设置也可分为四类：实验室、学校的可利用区域、学生家里、户外区域。此外，还应该充分考虑学生相对自由的时间段从而合理开放实验室。