高中生物实验课堂的构建研究

作者简介：崔德锋（1977～），男，汉族，甘肃兰州人，甘肃省兰州市第五十一中学，研究方向：高中生物教学。

摘  要：由于高中阶段学生学习任务较重，时间紧张，不少教师过于关注知识与技能教学，忽略了学科的附加教育价值。就生物课程而言，大多数教师不注重实验课堂的构建，导致学生无法建立理论与实践的联系，学生的科学精神和科学素养难以得到提升，无法体现生物学科的育人价值。为此，教师应关注高中生的认知规律，结合生物学科的特点，积极组织实验活动。同时，借助信息技术和多种实验材料，打造充满趣味性的实验课堂，保证生物教学满足高中生的兴趣需要，促进高中生的全面发展。文章就高中生物构建实验课堂的必要性和具体实践进行分析与研究。

关键词：高中；生物；实验课堂

中图分类号：G633.91    文献标识码：A    文章編号：1673-8918（2024）12-0123-06

生物是一门具有代表性的理科学科，核心目标在于培养学生的科学精神，使学生树立正确的生命观念和自然观念。在实验课堂上，提升高中生的观察、实验、分析、归纳等基本技能，也能加强理论与实践的融合，有利于学生体会生物学科的本质与内涵，实现综合素养的提升与发展。高中生物教师在开展实验教学时要增强知识的直观呈现，以小组为单位，鼓励学生与同学积极交流，相互配合。还可以趣味性实验活动，活跃课堂氛围，调动学生的学习热情。同时，要充分发挥信息技术的优势，开展线上实验，凸显实验细节，强化学生的科学态度与科学精神。

一、 高中生物实验课堂现状

在高中生物课堂上开展实验活动，是培养学生科学精神和科学态度最直接且有效的手段，但如今的高中生物实验教学仍然存在些许不足：

首先，实验设备不足。一些学校缺乏必要的实验器材和设备，导致实验教学无法正常进行。还有些学校实验设备过于老旧，无法满足现代化生物实验的要求，这也会影响实验效果。

其次，实验时间安排不当。生物实验往往需要充足的时间让学生进行操作和观察，但有些教师过于关注基础知识教学，在实验时间安排上不够合理，导致实验时间过短，无法体现真实的实验效果，也无法让学生掌握实验技能。

再次，实验教学的方法单一。大多数教师开展实验教学都以演示实验为主，缺乏创新性和多样性的实验教学方法，学生失去了对生物实验的兴趣，参与实验活动的效果不佳。

另外，缺乏综合性实验内容。综合性实验可以全面考查学生对知识和技能的掌握情况，但大部分教师都不注重综合性实验，导致学生无法将所学知识运用到实际操作中。这不仅会影响学生的综合能力和综合素质的提升，还会导致实验课程缺失，难以凸显实验对高中生的教育培养功能。

最后，实验内容与实际应用脱节。大多数教师开展实验教学都是围绕教材展开，而没有根据学生的生活经验进行实验内容的拓展和延伸，导致学生所学的知识与现实生活严重脱节。还有的实验只关注基础的生物知识与技能，而忽略了培养学生实际应用和解决问题的能力。实验过程枯燥乏味，无法激发学生的学习热情，导致学生的实际操作能力和创新思维得不到发展。

二、 高中生物学科的教学目标

生物学科是高中课程体系中的重要内容，在新高考背景下，生物学科也成了受学生欢迎的必修科目。高中阶段的生物学科教学目标分为知识目标、能力目标、情感态度与价值观和科学素养四个方面。生物教学要让学生通过学习生物课程掌握基础知识，理解生物进化的历程和机制，了解生物多样性的意义和保护措施，体会人类生命活动的基本特征和调控机制，并掌握生物技术在生产生活中的应用。而实验作为高中生物课程体系中的重要组成部分，可以培养学生观察、实验、分析、归纳等能力，使学生具备独立思考、创新思维和解决问题的能力，并建立生物与现实社会的联系。除此之外，在完成实验的过程中，学生需要收集、整理、分析数据，并借助现代信息技术，获取全面的生物知识，还要与他人合作交流，可以增强学生的人际交往能力和社会沟通能力。

此外，生命观念是生物学科的核心，高中生物要注重培养学生热爱生命，尊重生命的观念，使学生积极探索生物的奥秘，强化科学精神与实践能力。相较于其他理科学科，生物学科的内容较为简单，需要记忆的理论知识较多。所以，在生物课堂上要建立理论与实际的联系，帮助学生掌握科学思维的方式和方法，并借助学科原理解释生活中的某些现象，使学生体会科学的基本概念和原则，运用科学知识评价和分析社会问题。

三、 高中生物构建实验课堂的必要性

（一）直观呈现知识

以实验来呈现高中生物知识，可以增强知识点的直观性、形象性。实验是一种非常有效的学习方式，可以让学生通过亲身操作，深入理解生物学的原理和概念。大多数生物知识都需要学生站在微观视角体会和学习，还有一些知识内容是抽象的，如：遗传物质、基因等。学生面对这些内容难以建立直观的想象，甚至在学习时会遇到各种各样的阻碍。为了解决这个问题，高中生物教师要积极开展实验教学，让学生直观地了解生物概念知识，体会生命活动过程。

实验教学是一种以实践为主导的教学模式，通过实验操作验证和探索科学知识。学生在参与实验的过程中，需要亲手操作实验器材，观察实验现象，记录实验数据，分析实验结果，这都有助于高中生实践技能和动手能力的提高。同时，这种教学模式可以改变传统的围绕理论知识教学的弊端，激发学生的学习热情，促进高中生创新精神的形成与发展。除此之外，实验教学也是实现理论知识巩固与加强的重要途径。在实验的过程中，可以将以文字呈现的理论知识转化为直观形象的实践操作，加强学生对知识的理解和记忆。

（二）理论联系实践

虽然高中生的身体发育已经趋近成年人，但他们认知发展仍处在关键阶段。在生物实验课上，可以加强学生对理论知识的深入理解，使学生明确实验方向和重点，体会生物现象，建立理论与实践的联系。在以往以理论知识为主的课堂上，整体课堂氛围沉闷，学生的学习积极性不高，主要原因就是课堂知识的呈现方式与学生的认知规律不符，而实验教学可以有效解决这一问题。教师在带领学生进行实验的过程中，学生需要自行收集实验资料和实验数据，关注实验细节，保证实验结果的准确性。高中生必须做到认真负责，才能保证实验过程的顺利进行，这可以帮助学生端正学习态度，培养科学严谨的学习精神。

生物知识的呈现较为抽象，且各知识点之间存在千丝万缕的联系，一项完整的实验活动，并不仅仅包含一个知识点，而是以某个特定知识点为中心，实现拓展与延伸，这可以保证知识的综合体现，有利于培养学生的科学精神和综合素质。学生在理解理论知识时，可以站在实验过程和实验结果的角度，以画面的形式反思知识的描述，这对培养学生的抽象思维和逻辑思维有着重要的作用。

（三）强化科学精神

实验教学是一种严谨的科学研究方式，需要学生具备严谨的科学态度和实事求是的精神。高中生在开展生物实验的过程中，要遵循特定的实验流程和操作规范，认真记录实验数据和结果，为了保证实验结果的准确性，需要通过对真实实验数据予以分析，得出正确的结论，并对异常数据进行修正，确保实验结果的准确性和可靠性。同时，也要对得出的实验结果予以分析和评价，这对培养学生严谨的科学态度和客观的分析能力有着重要的作用。在高中生物课堂上，借助实验教学，培养学生的科学精神，可以将生物知识以一种学生乐于接受的方式呈现出来，调动学生探究生物现象和生物世界的热情，加强学生对科学内容的理解和思考，从而帮助学生端正学习态度，养成良好的学习习惯。

四、 高中生物实验教学的关键点

（一）技能训练

在高中生物实验课堂上，强化实验技能训练是重要环节，这不仅影响到学生对知识的理解和掌握，更会对学生的能力养成和未来发展产生深远的影响。高中生物教师在设计实验时要增强知识的直观呈现，提高学生的理解能力，让学生亲身参与实验，观察实验现象，把握理论知识，强化对生物学科的认知。而在实践操作的过程中，学生也可以直观地感受生物学的内在逻辑和科学原理，提高其科学素养。为了保证实验结果的准确性，需要学生仔细观察实验现象，记录实验数据，分析实验结果，这一过程有利于提高高中生的观察力和思考力，加强高中生发现问题、分析问题和解决问题的能力。此外，许多生物实验学生难以独立完成，需要与他人合作，这对培养学生的团队意识和合作精神有着重要的作用。学生在合作时要明确分工，共同完成实验任务，相互学习，相互帮助，学会正确与他人相处，培养人际交往能力和社会实践能力。

（二）数据处理

在完成生物实验过程中，经常会出现各种各样的数据，而实验数据的有效处理是保证实验结果的重要环节，也是充分凸显实验教育价值的关键内容。在实验教学时，要培养学生科学客观的认知和价值观念，加强对实验数据的真实性检验、规律性探索和有效的误差分析。在实验时，由于各种因素的影响，会产生一些异常数据或误差数据，对这些数据要恰当处理，准确识别，保证实验数据的真实性和可靠性，进而保证实验结论的科学性和准确性。通过分析实验所得的数据，往往能够探寻出一些生物规律，这种规律性探索对深入理解生物学知识，揭示生命现象的本质有着重要的意义。所以，为了培养学生的探究精神和探索意识，教师要鼓励学生主动发现数据之间的内在联系，进而推断出生物学现象的本质和规律。在实施数据处理的过程中，有一个重要环节就是误差分析，通过误差分析可以了解实验数据的不确定性程度，评估实验结果的可靠性和精准度，有助于学生更好地理解实验结果，为进一步的科学研究和实验提供有力支持。

（三）安全意识

虽然说高中生物实验的安全性较高，但学生在实验操作时若不具备一定的安全意识，仍然会出现操作失误，进而影响实验结果，甚至影响到自己的安全。为了增强学生的安全责任意识，在高中实验课堂上，教师要向学生讲解正确的实验操作步骤，规范学生的实验行为，并帮助学生逐渐树立正确的安全认知。首先，要培养学生的安全意识，使其充分了解实验操作规程、仪器使用范围以及试剂安全等信息，避免因操作失误或使用不当出现安全事故。其次，要让学生认识到实验试剂或实验废弃物处理不当，会对环境造成污染，增强学生的环境保护意识，使其能够严格按照规定处理废弃物，减少实验对环境带来的负面影响。

（四）探究精神

探究精神是科學研究中不可或缺的动力和源泉，通过开设生物实验培养学生的探究精神，可以加强学生对生物学的兴趣和热爱，更能为高中生的长远发展开辟宽阔的道路。在高中生物实验课堂上，教师要注重培养学生的探究精神，强化科学素养，鼓励学生在参与实验的过程中不断追求真理，勇于探索未知。学生要亲身参与实验，观察实验现象，分析实验数据，深入理解生物知识，体会科学方法和科学精神，实现科学素养的形成与发展。教师可以引导学生自主设计实验，分析实验结果，强化高中生的创新思维和独立思考的能力，这项能力对学生的未来学习和生活有着重要的意义。除此之外，在探究时，学生需要与其他同学相互交流、探讨、合作，共同解决问题。教师可以布置分组实验任务，培养学生的合作精神和团队协作能力，助力于高中生的终身成长。当然，在探究的过程中若遇到问题，学生要主动思考解决问题的办法，锻炼解决问题的能力，培养自主学习意识和自我管理能力。

五、 高中生物构建实验课堂的具体实践

（一）小组实验，直观体验

通过分析高中生物教材，我们可以发现，每一章节都有一到两节“探究·实践”内容，这一板块的内容需要教师带领学生开展实验完成，这也体现了实验在如今高中生物课程体系中的重要性。在构建生物实验课堂的过程中，教师可以加强学生之间的合作，布置小组实验任务。教师在布置小组实验任务时，要关注学生的能力水平，避免同一小组内的成员能力相差较大，要保证学生之间能相互配合，相互借鉴，以此提高实验效率，培养学生的团队协作能力，促进其对生物知识的全面理解和掌握。

以“检验生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”这一实验课程为例，学生首先要明确检验还原糖需要用到斐林试剂，检验脂肪则需要用到苏丹Ⅲ染液或苏丹Ⅳ染液，二者与脂肪反应分别呈现橘黄色和红色。检验蛋白质要用到双缩脲试剂，反应结果呈紫色。接着，为学生准备实验需要用到的材料，早酥梨、花生种子、大豆等。教师将这些生物组织分发给各小组，要求学生分别进行实验。引导学生先将生物组织切成小块，研磨成匀浆，再分别向每组样品中添加斐林试剂、苏丹Ⅲ染液、苏丹Ⅳ染液和双缩脲试剂，按照试剂说明书上的方法，对样品进行加热或染色处理，观察样品的变化，记录颜色变化以及有无砖红色沉淀生成。每组成员要将实验结果如实记录在表格上，包括样品名称、试剂名称、实验现象等，并根据实验结果以及所学的理论知识，分析各组样品中是否有还原糖、脂肪、蛋白质。为了保证实验结果的准确性，小组成员要通力合作，保证实验过程顺利完成。这个实验可以检验学生课上所学理论知识的效果，还能有效培养学生的实验操作能力和科学探究精神。

（二）趣味实验，活跃课堂

高中生的动手能力较强，且对待充满趣味性的课堂活动总是有强烈的热情，在生物实验课堂上，为了调动学生参与实验活动的积极性，活跃课堂氛围，提升教学效果，教师可组织开展趣味实验。在布置实验任务时，要结合课程内容，选择丰富的实验材料，要求学生发挥自己的创造能力，与小组成员配合，共同完成实验。并在实验的过程中应用所学的理论知识，建立理论与实践的联系，让学生对本节课所学的内容有深入的理解，提高学生的知识应用能力和生物核心素养。

例如，在完成“植物细胞”与“动物细胞”亚显微结构的教学后，教师可以为学生布置趣味实验任务，要求学生利用橡皮泥或超轻黏土制作植物细胞和动物细胞亚显微结构模型，为了保证模型的准确性，学生首先要明白植物细胞与动物细胞的区别：有无细胞壁、有无中心体、有无叶绿体、有无液泡。接着，按照教材第48页和第49页的内容，分别做出植物细胞模型和动物细胞模型。当然，有能力的学生也可以适当增加细胞内部的细节。比如，了解线粒体和叶绿体的形态。在这种充满趣味性的实验过程中，不仅能够让学生产生浓厚的学习热情，还能加强学生对知识的深入理解和记忆。

（三）线上实验，凸显细节

生物知识大多是站在微观视角展开的，虽然大部分的生物现象在日常生活中时时发生，但许多现象无法用肉眼直观地看到。对一些难以直观呈现的实验内容，利用线上实验是最直接且有效的教学方式。线上实验能够增加知识的直观性，增强课堂活力，使学生对待生物实验有积极的态度，从而凸显实验教学和生物学科对高中生的教育培养功能。为了增强实验的真实性，教师在制订实验教学计划时，可以借助信息技术开展线上实验，凸显实验过程中的细节。

例如，在学习“细胞的物质输入和输出”这节课时，教师可以带领学生进行线上实验。在电子设备中展示水分子、蔗糖分子、甘油、乙醇、氧气、二氧化碳等，屏幕的正中间有细胞膜，细胞膜上则有转运蛋白和通道蛋白，要求学生将细胞膜外的物质传送到细胞膜内。学生在实验时要考虑这些物质的分子状态，比如，氧气和二氧化碳属于小分子物质，可通过自由扩散进出细胞，而葡萄糖、氨基酸则属于小分子有机物，需要借助细胞膜上的转运蛋白进出细胞，这种方式叫作协助扩散。在实验时，如果学生将物质与物质的运输方式混淆，则该物质就不能通过细胞膜。这样的线上实验不仅可以实现知识的直观呈现，还能让学生对细胞的物质输入和输出相关知识有全面的理解，避免出现知识点混淆，有效提升学生的学习效果，激发学生的学习热情。

（四）生活实验，感知应用

随着我国教育体系的改革，高中生物课程越来越重视与现实生活的联系。实验是生物课程体系的重要组成部分，教师可以将生活实验作为连接生物学理论与生活实践的桥梁，凸显生物知识的应用性特征，帮助学生增强应用知识解决问题的意识。生活实验更强调学生的动手能力和实践操作，通过生活实验，学生可以自主实现理论知识向实践操作的转化，这不仅有助于学生更好地理解知识内容，还能为高中生的综合发展奠定基础。除此之外，生活实验与学生的日常生活有着紧密的联系，更容易引发学生的好奇心和求知欲。通过生活实验，学生能够理解生物知识的趣味性和实用性，强化探究生物知识的热情和兴趣，有了兴趣，学生就会有足够的学习动力，课堂学习效果也会大幅地提升。除此之外，生活实验可以让学生直观地体会知识的具体应用，培养科学素养。在实验的过程中，学生要有严谨的态度，遵循正确的实验步骤，实事求是地获得实验数据和实验结果，这些能够帮助学生养成良好的科学素养，促进高中生探究精神和探索能力的提升与发展。

以“探索植物生长素”为例，通过实验，能使学生理解植物生长素的生理作用，强化对生长素作用原理的理解，并提高操作能力和观察分析能力。植物生长素是一类促进植物生长的激素，其中人们所熟知的是吲哚乙酸，植物生长素的主要生理作用是促进植物细胞纵向伸长，影响植物的形态建成。教师可以带领学生进行“扦插枝条生根”的生活化实验，使学生直观地理解植物生长素的生理作用，加强对植物生长素作用原理的理解。首先选择易于获取且生长迅速的植物材料，如学生熟悉的玫瑰花、柳树等。接着，准备吲哚乙酸、蒸馏水、培养皿、滤纸、喷壶等实验器材，要求学生按照正确的实验步骤，完成实验过程：选择健康无病虫害的枝条，剪取长约10～15cm的小段，将枝条下端剪成斜口状，便于生根，并将枝条分成两组进行对照。根据预实验的结果，配置适宜浓度的吲哚乙酸溶液，将实验组枝条放入适宜浓度的吲哚乙酸溶液中浸泡30分钟，取出晾干。将对照组的枝条浸入等量蒸馏水中浸泡30分钟，取出晾干。然后，将两组枝条插入湿润的沙土中，放置在温暖通风的地方，每天喷洒适量蒸馏水，保持湿度。学生定期观察，并记录两组枝条的生长情况，如生根数量、根系长度等，并以拍照或视频的方式予以记录。完成实验后，要整理实验数据，以便系统地分析实验结果。通过实验过程，学生可以直观地理解吲哚乙酸对植物生根的影响，实验组枝条生根的数量更多，根系更为发达，与对照组有着明显的差异，说明适宜浓度的吲哚乙酸可以促进扦插枝条生根，让学生进一步理解生长素的作用机制。还可以要求学生结合自己的生活经验，收集资料，探究植物生长素在农业生产中的应用价值。这个实验容易操作，且实验现象直观真实，学生在参与实验的过程中要自主完成实验步骤，如此不仅能够让学生真正理解本节课的内容，还能建立生物与生活的联系，加强学生对生物知识的认知，并鼓励学生在生活中主动应用生物知识解决实际问题。

（五）自主实验，鼓励探究

高中阶段的课业压力较大，学习任务较重，时间却很紧，因此，高中生应具备较强的自我控制能力和自我管理能力。但许多高中生在学习时经常分散注意力，自主学习能力较差，为了解决这个问题，提升高中生物課堂教学的有效性，教师可以布置自主探究性实验，鼓励学生在探究的过程中深刻理解生物学知识，在实验的过程中强化自主学习能力。自主探究型实验更强调学生学习过程中的自主性和探究性，学生需要在教师的引导下自行设计实验方案，选择实验材料，分析实验结果。这种教学模式可以鼓励学生发挥主观能动性，有利于高中生创新思维和独立学习能力的养成。除此之外，自主探究性实验需要学生亲自动手完成实验操作过程，感受生物知识的具体应用，加强对理论知识的理解，可以培养学生的实验技能，提升学生实验能力。教师可以围绕课程内容设计具有趣味性和挑战性的自主探究性实验，激发学生的好奇心和学习热情，让学生在实验的过程中体会探索的乐趣，感受生物学的魅力，并将这种好奇心转化为学习动力，增强学习的主动性，提升学习效果。

以“激素的调节过程”这堂课为例，教师可以通过探究性实验，让学生进一步了解激素调节的过程，加强其对激素调节机制的理解，并提高实验操作技能和观察分析能力。激素调节是生物体内重要的调节方式之一，其通过调节靶细胞或靶器官的生理活动，维持内环境的稳态。激素与靶细胞上的受体结合后会引发一系列的生理反应，最终实现对生物体生理功能的调节。教师可以提前准备智能生物实验软件，将学生分成若干个小组，要求学生在软件上完成实验过程，探究激素调节的过程。不同小组对应的激素处理也有所差异，如：甲状腺激素组、肾上腺素组、胰岛素组等，在电子屏幕的中心，有用以实验的动物，要求学生为动物注射相应的激素溶液，观察动物的生理反应，并记录各项生理指标，如心率、呼吸频率、血糖浓度等。学生要将完成实验的整个过程和数据进行整理，分析比较，得出激素调节过程的初步探究结果：甲状腺激素能够提高生物体的新陈代谢水平，加速生长发育，提高神经系统的兴奋性。肾上腺素能够引起生物体代谢亢奋，提高心肌收缩力和心率，舒张支气管平滑肌等。胰岛素能够促进组织细胞摄取和利用葡萄糖，抑制糖原分解和糖异生。如此，利用智能实验，既能增加知识呈现的直观性和真实性，又能提高实验教学的效率和质量，让学生通过观察实验结果，体会生物知识的本质与内涵。

六、 结论

总而言之，在如今的教育体系下，高中生物课堂要积极开展实验教学，注重培养学生的实验操作能力和科学态度。教师在构建实验课堂时，要结合课程内容和学生的兴趣需要，保证实验活动的趣味性和实效性，确保生物学科的教育目标顺利达成。要围绕实验直观地呈现知识，建立理论知识与实践的联系，培养学生科学精神与科学态度。要通过小组实验、趣味实验、线上实验生活实验、自主实验等方式，为学生带来直观的学习体验，活跃课堂氛围，凸显实验细节，提升教学质量，促进学生生物核心素养及综合素质的提升与发展。

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