深度学习视角下的初中生物学实验创新与优化路径

陈晓荣

实验作为生物学科教学的重点，是考查学生知识理解能力与应用能力的重要模块。实验教学的重要性在于培养学生的创新能力与思考能力，要求学生透过实验表层现象探索生物学本质，此为提高生物学科实验教学效果的关键。深度学习理念与生物学实验教学的融合，转变了形式化、模式化的生物学实验教学方法，引导学生在理解知识的基础上对实验模块展开探索式学习，培养综合能力。

本文对初中生物学实验教学展开研究，分析了深度学习视角下初中生物学实验创新与优化的意义，探讨了相关原则，并从实验导入、实验讲解、实验操作和实验总结四个方面出发，对基于深度学习理念指导下的初中生物学实验创新与优化提出几点建议，以期为生物教师提供参考，推动初中生物学教学的创新发展。

一、深度学习视角下初中生物学实验创新与优化的意义

（一）培养生物学习兴趣

生物学科知识内容多涉及微观领域，与学生现实生活存在距离，具有一定的理解难度，这是多数学生在实验学习中兴致不高的主要原因。在深度学习视角中，学生可以在教师的指导和帮助下，在实践探索中经历生物知识的生成过程，直观地感受生物学科的魅力，满足自身的学习需求。这不仅充分调动了学生进行实验探究的主动性，还促使学生对生物学科产生学习兴趣。

（二）掌握高效学习方法

生物學实验具有知识整合性特点，能够检验学生知识理解和掌握程度。换言之，生物学实验教学帮助学生以系统化思维学习碎片化知识，有助于提高学习效率。生物学实验教学涉及操作、观察、收集、整理等一系列操作，本质上是感性认识生物知识的过程。因此，将深度学习作为生物学实验教学途径，能够使学生在摸索规律的基础上形成相关概念，对生物学知识产生深刻印象，显著提高学生的学习效率。

（三）提升学科综合素养

深度学习与初中生物学实验教学的结合，强调以学生自主探究为实验教学的主要形式，有助于培养学生的探究学习意识，使其形成严谨的科学态度，为学生掌握实验内容、生成实验思维、提升学习能力奠定基础，是提升学生生物核心素养的先决条件。

二、深度学习视角下初中生物学实验创新与优化的原则

（一）过程性

生物学实验教学不单是引导学生掌握实验原理和方法，也不以锻炼学生的实验操作能力为总体目标，而是注重学生通过自主学习完成整体实验的探究过程，强调在实验教学过程中培养学生的综合能力。教师需转变以教材内容为基础的理论式实验教学方法，应在实验教学过程中引导学生开拓思维，创新学习方法，提高生物学实验教学的有效性。教师应保证“教”与“学”有机结合，促使学生转被动为主动，在探究过程中扎实地掌握实验知识，学习相关实验技能，避免“重结果轻过程”，实现深度学习。

（二）衔接性

系统性是生物学实验主要特点，实验教学环节环环相扣，需做好教学衔接，确保实验教学效果。教师既需注重围绕实验课题搜集与实验相关的资料内容，做好实验教学准备工作，还需要深入实验的具体操作过程，细化实验内容，完善流程设计，便于学生深入理解实验原理和各项操作。为引导学生在实验教学活动中实现深度学习，教师应具备专业教学意识，以衔接性为实验教学原则，使学生的实验思想、实验操作能力在生物学实验教学中得到充分锻炼与提升。

（三）全面性

由于生物学实验包含复杂教学内容，因此需重视发挥实验教学评价的育人作用，保证实验教学质量。如上文所说，生物学实验具有系统性特点且强调具体教学过程，因此实验教学评价应以实验过程为导向，注重评价的全面性。在深度学习导向下，教师不仅要考查学生对实验原理与具体内容的理解和记忆，还应检验学生对实验具体操作方法的掌握情况，并结合实验学习过程，从实验学习态度、创新思维与实践能力等多方面展开评价，以全面性评价客观地反映学生的实验学习成果。

三、深度学习视角下初中生物学实验创新与优化的路径

（一）注重指导，深度分析

生物学实验深度学习应从学生理解实验内容并对实验产生兴趣入手，而教师对学生的指导在其中起到重要作用。教师应以巧妙的方式引出实验课题，并以学生感兴趣的内容引导其对实验展开深度分析。在实验教学的引导环节，教师应围绕“实验学习内容”和“如何学习实验”两个核心问题，基于生物学实验教学突破点，引导学生明确实验学习思路，探索实验学习方法，制定实验学习计划，初步构建实验学习框架，打好深度学习基础。

以济南版初中生物七年级上册“细胞的结构和功能”教学为例，在导入阶段，教师以趣味问题引入课程内容：“房屋建筑是由砖瓦构成的，可以说砖瓦是房屋建筑的基本结构单位，如果将动植物比作房屋建筑，那什么才是动植物的基本结构单位呢？”由此揭开“细胞”这一生物微细结构的神秘面纱，使学生了解细胞是生物结构的基本单位，多数生物都是由细胞构成的。

随后，教师再次提出激趣问题：“细胞用肉眼是看不见的，但是细胞也具有其独特的结构和功能，我们应如何了解细胞的结构特点呢？”引导学生结合教材内容提出“用显微镜观察细胞结构”的实验方法，并由此进入实验教学环节。此时，学生又会面临新的问题，即如何对细胞取样？教师应鼓励学生自主解答这一问题，了解在本次实验中取样动植物细胞时应分别采用什么样的方法，组织学生对实验内容及操作过程展开分析和讨论。

至此，实验教学进入“制作临时装片”环节，结合教材中的实验操作过程，教师引导学生思考：为何在洋葱鳞片叶内表皮细胞的临时装片制作过程中，应在载玻片上滴一滴清水，而在人体口腔上皮细胞的临时装片制作中，需要在载玻片上滴一滴生理盐水？使学生围绕这一问题，了解动植物细胞临时装片制作方法的区别，并分析为何要选择不同的制作方法。通过这一问题的提出，学生认识到动植物细胞所处环境不同，为更好地观察动植物细胞结构特点，应在载玻片上模拟动植物细胞适合的环境。这样，不仅有助于学生把握实验操作重点，还确保了顺利达成实验探究目标。

（二）围绕问题，深度思考

深度学习的前提是深度思考，而深度思考需要以深度问题为基础。教师应以此为实验教学思路，将设计生物学实验探究问题作为引导学生深度学习的关键。关于探究问题的设计，教师不仅要结合实验本身，还应贴合学生认知与能力水平，设计合理的探究问题，调动学生的内驱力，激发学生参与实验探究的学习兴趣。教师需围绕实验的具体知识点设计问题，使学生以思考问题为切入点，对实验内容展开主动探究，实现深度思考，培养深度思考的高阶思维。

以济南版初中生物七年级下册“神经调节的基本方式”教学为例，膝跳反射是本节课程的实验探究项目，实验教学目标为认识反射现象。在教师的指导下，学生两人为一组，受试者坐在椅子上，一条腿搭在另一条腿上，实验者用橡皮锤快速叩击受试者上面那条腿膝盖下方的韧带，观察受试者大腿的反应。实验者发现，在叩击结束后，受试者的大腿会弹起。

结合实验现象，教师提出问题：“为何受试者的大腿在受到实验者的叩击后，会出现弹跳反应？”引导学生围绕这一问题展开探讨，分析反射的原理，总结反射的概念。学生指出：因为受试者膝盖下方的韧带受到外界刺激，而人体神经系统在接收到这种刺激后会做出相应的反应，因此会出现膝跳反射。随后，教师鼓励学生根据实验现象和分析讨论得到的结论来总结反射的概念，即人体通过神经系统对刺激所发生的有规律的反应叫作反射。至此，达到实验教学目标。

此外，教师应在此基础上带领学生继续深入，组织学生讨论：“在本次膝跳反射实验中，如果受试者有意识地控制膝跳，相同的实验现象是否还会出现？”该问题提出的意义在于引导学生思考“膝跳反射属于条件反射还是非条件反射？”教师可以组织学生再次进行实验。学生发现：当受试者有意识控制膝跳时，不论实验者如何敲击其大腿膝盖下方韧带，受试者都不会出现膝跳反射。由此，学生可得出结论：反射是神经调节的基本方式，而大脑可以控制反射是否发生，这证明了起到控制作用的神经中枢位于人体的大脑皮层。

通过一系列探究性问题的提出，学生通过简单的膝跳反射了解了复杂的反射知识，有利于自己在生物学实验中实现深度学习。

（三）实践操作，深度探究

实践操作是生物学实验教学的重点环节，是向学生展现生物实验魅力的重要途径。教师应秉持引导学生自主探究、自主实践的实验教学原则，鼓励学生在了解实验探究目标的基础上，通过动手操作来探寻生物知识的本质，理解生物实验的内涵。教师需指导学生严格按照实验操作标准要求展开探究活动，通过细致观察实验现象来搜集实验信息，结合实验过程总结实验结论，在实践操作中逐步进入深度学习状态，达成深度探究目的。

以济南版初中生物八年级上册“果实和种子的形成”教学为例，在“种子的结构”模块中，教师可以组织学生开展“观察种子的结构”实验活动，使学生了解不同植物种子的结构有何异同点。教师需要为学生提供实验材料器具，将菜豆、玉米等植物的种子作为本次实验的材料，并预先准备解剖刀、镊子、放大镜、培养皿、碘液以及清水等，在带领学生熟悉并了解实验操作步骤及相关要求后，便要求学生分组进行本次实验。

实验过程中，学生先观察放在清水中浸泡过一昼夜的菜豆和玉米种子的外观，通过视觉和触觉感受种子浸泡前后的区别。其次，将菜豆种子的外皮剥去，对玉米种子进行纵切。该环节需要学生使用解剖刀操作，具有一定的危险系数，教师需要额外注意指导学生使用解剖刀的方法，避免受伤。将处理后的种子进行对比，观察两种种子的内部结构。学生发现：菜豆和玉米的种子都具有胚轴、胚根、胚芽、子叶等结构，唯一不同是玉米种子含有胚乳，而菜豆种子不含胚乳。教师可以就此引导学生展开深入思考，引导学生结合菜豆和玉米两种植物的特点，分析不同的原因。学生通过查阅相关资料可知，菜豆屬于双子叶植物，而多数双子叶植物在种子发育过程中会将胚乳内的营养物质转移到子叶当中，因而种子内不含胚乳。

如此引导学生在实验操作中发现实验现象，结合实验现象探究问题，有利于学生在生物实验中进行深度学习。

（四）反馈评价，深度反思

深度学习不应局限于实验教学过程，在实验讲评阶段也应通过深度学习来指导学生反思实验过程、总结实际问题，在了解自身学习状况的基础上优化实验学习方法，提高实验学习能力。教师应在实验教学评价活动中对学生实施过程性评价，针对学生的实验学习计划、实验操作过程、实验结论总结等影响实验学习成果的内在因素进行评价，并结合学生的实验学习态度、实验探究意识等外在表现，实施综合性过程评价，引导学生深度反思，加深实验理解。

以济南版初中生物八年级下册“生物对环境的适应与影响”教学为例，本节课程教师应带领学生通过“观察蚯蚓对土壤的翻耕”实验活动，探究生物对环境的影响作用。教师应为学生演示实验操作过程，引导学生观察实验现象，并结合实验内容设计问题，对学生展开实验学习评价。比如，本次实验需要将“蚯蚓翻耕土壤”的实验装置放置于黑暗处，因此，教师可以提问学生其中的缘由，考查学生是否掌握了实验设计思路，能否根据蚯蚓的习性对这一问题给出合理解释。这一问题考查了学生是否理解本次实验操作步骤设计的原因和目的，是教师了解学生实验学习态度的有效方法。

本次实验中，原本具有明显分界线的细沙和土壤会在蚯蚓翻耕土壤的作用下，导致分界线愈发不明显，教师可以结合这一实验现象要求学生对“蚯蚓为何会翻耕土壤？”以及“蚯蚓翻耕土壤有何作用？”等问题做出回答，并结合本次实验现象简述生物对环境的影响作用。这为教师评价学生是否具备良好的实验探究意识提供了重要的参考信息。若学生能够围绕实验，总结生物与环境间的关系和影响作用，则说明学生根据实验内容及现象又进一步地展开了深入思考。综合学生的回答情况，教师应为其实验学习成果打分，要求学生回顾实验过程，总结学习问题，重视复习巩固。

四、结语

深度学习理念对实现初中生物学实验教学创新与优化具有重要作用。深度学习不仅转变了教师实验教学思路，也创新了学生实验学习方法。以深度学习为指导，教师应全面优化生物学实验教学设计，从实验内容指导入手，启发学生生物实验思维，结合实验内容设计问题，激发学生的实验探究热情，优化实验操作演示，引导学生探寻实验本质，注重实验过程评价，组织学生反思实验学习过程，实现生物学实验教学的全面优化，培养学生的生物学思想，开阔学生的学习视野，发挥生物学实验教学的育人价值。