高中生物实验教学策略的理性设计

摘" "要：新课标提出科学思维、生命观念、科学探究、社会责任等学科核心素养，而实验教学是高中生物教学的重要组成部分。教师可借助实验教学，通过强化实验指引、创设实验情境、拓展实验宽度、开展生活实验等四个方面的策略，培养学生的生物学科核心素养。

关键词：高中生物；核心素养；实验教学

中图分类号：G633.91" "文献标识码：A" "文章编号：1009-010X（2024）14-0056-03

《普通高中生物学课程标准（2020年版）》（以下简称《课标》）提出科学思维、生命观念、科学探究、社会责任的学科核心素养，而实验教学是高中生物教学的重要组成部分。很多实验教学受到设备、课时及教学策略等因素的影响，整体效果不佳，学生很难达到学科核心素养的要求。教师必须改变传统的实验教学观念，基于学科核心素养，探索实验教学新策略，提升实验教学质量。

一、强化实验指引，培养理性思维

实验教学离不开教师的引领。学生难以独自完成实验，往往需要教师指导完成实验，进而形成理性思维。在学习生物的过程中，学生只有具有理性思维，尊重事实和证据，才能客观、准确地看待事物，进而采取正确的方式解决问题，更好地掌握生物知识。因此，教师在开展实验教学时，要对学生进行完整的指引，让学生依据一定的思路逐步获得实验成果，在实验中发展学生的理性思维。

如教授“种群的特征”一课时，教师可通过展示各类草地的图片，让学生判断某种双子叶植物的数量。学生认为，可以直接数出双子叶植物的数量，教师则可继续反问“如果是一百平米的草地，直接数不是很不现实吗？”由此引出需完成调查种群密度的实验。教师可带领学生来到校园附近的公园，让学生自己设计实验，判断草坪内的菊花、夹竹桃等双子叶植物的数量。学生互相讨论，尝试不同的实验方法。大部分学生都想出了分区随机取样的方法，即先测量某一个小区域的大小，确定其中的植物数量，再根据整体面积进行推算。教师观察学生实验情况，发现学生出现“分不清双子叶草本植物的特征，容易将不同的植物弄混，影响实验数据”的问题。教师可向学生强调在总结双子叶植物的特征时，一定要排除掉混杂的丛生与蔓生植物。学生听言，对实验结果进行反复确认，进而推翻之前的实验结果，重新开始实验。每位学生在教师引导下成功完成实验后，教师再为学生揭示五点取样法、等距取样法等计数方法，巩固学生在实验中初步形成的思维。

教师可给予学生自主实验的空间，使其自由讨论与探究，自行设计实验方案，并进行尝试实验。在学生自主实验的过程中，时有进入思维误区、发生实验失误的情况发生，教师则在旁边充分发挥指引作用，不断纠正学生的实验思路，揭示学生的实验错误，最后再指导学生设计最佳的实验方法，帮助学生理清实验步骤，逐步培养学生的理性思维。

二、创设实验情境，培育生命观念

高中生物教学旨在向学生传递生物学知识，但很少有教师能同时顾及培育学生的生命观念。生命观念对学生的发展起到隐性作用，能让学生对生命产生正确的认知与价值观，使其尊重生命、敬畏生命。为培育学生的生命观念，教师应创设实验情境，让学生在情境中感受到生命的重要性，主动思考生命的内涵。教师还要保证实验情境的多样化，引导学生的思维发展，创造和谐轻松的氛围，使学生具备应有的生命观念。

如教授“生态系统的稳定性”一课时，教师可利用多媒体播放视频片段，向学生展示亚马逊森林的生态环境。亚马逊森林即便受到人类种种破坏环境的行为干扰，依然一如既往的美丽，这是因为亚马逊森林生态系统的自我调节功能使其具有较强的稳定性。学生看过视频，提出问题：“为什么不能减少人类的破坏行为呢？就算生态系统再能自我调节，肯定也有限度。”教师对学生表示赞许，向学生展示了一组保护生态系统的图片，包括建设防护林、生态屏蔽系统等。待学生深入实验情境后，教师可组织学生设计并制作生态缸。学生先准备一个玻璃缸，在玻璃缸的内部放入沙土、花土、自来水等天然材料进行布置，再放入蚯蚓、蜗牛等小型动物，以及浮萍、水草、蕨类植物等水生植物，最后封盖放入通风的适宜环境。学生每周进行生物观察，并做好实验记录。学生在每周的实验中，发现生物呈现出较强生命力，移植的植物也变得更繁茂，生态缸的情况十分稳定。教师强调，生态缸是生态环境的模拟，一旦生态环境的稳定性被破坏，动物与植物都难以存续，气候会加速变化，最终还是会破坏人类的健康与生活。教师通过生态缸实验，向学生传递生命观念，以此取得预期的教学目标。

教师在开始实验之前，先为学生创设实验情境，通过多媒体为学生展示图片与视频情境，调动学生对实验课题的兴趣，并引发学生对生态环境与人类破坏行为的一系列思考。此时，教师再组织学生进行生态缸实验。在实验情境的影响下，学生积极配合实验，深刻了解生态环境保持稳定的重要性，产生正确的生命观念，并学会在今后的生活中保护生态环境，杜绝破坏生态环境的行为发生。

三、拓展实验宽度，掌握探究技能

受生物课时的限制，学生在课内完成的实验，不足以使其掌握一定探究技能。学生往往照着教材或者接受教师的指导，按部就班完成实验，这样不仅缺乏实验兴趣，也没有对实验进行深入思考。教师应拓展实验宽度，在完成基础实验的同时，增设更多元化的实验项目，为学生提供更多的思考空间，并鼓励学生按照自己的想法进行尝试型实验，找出最佳的实验方案，以此使学生掌握科学探究能力，达到学科核心素养要求的探究技能水平。

学生在学习“植物生长素的发现”一课时，了解了达尔文实验、詹森和拜尔的实验等具体情况，学习到植物具有向光性，植物会受到生长素的影响等知识。在接下来“生长素的生理作用”的学习时，教师可组织学生开展“运用生长素促进插条生根”的实验，让学生探究最适合植物插条生根的生长素浓度。学生从课外把自己喜欢的植物枝条带入课堂中开展实验，即先将插条的底部在溶液中进行浸泡、扦插，或者直接将插条在高浓度溶液中沾一沾，通过不同浓度溶剂的反复尝试，观察插条的生根情况，即可获得实验结果。整个实验过程中，教师没有为学生设置自变量溶液浓度的取值范围，有些学生发现自己设置的浓度梯度太密集，需要重新进行调整，也有学生突然意识到浓度梯度没有规律，在实验结果出现问题后重新进行设置。这样经过自主实验，学生的实验探究技能有所提升。

教师可以先设置一系列基础实验，再引入新的实验课题供学生自主完成。学生可以凭喜好选择实验材料，自己设置自变量的范围进行实验。这样在稍微有些难度与挑战的情况下，教师有效地训练了学生的实验探究技能，增强了学生的实验信心与积极性。

四、开展生活实验，树立社会责任

社会责任作为《课标》提出的生物学科核心素养之一，在过去的课程标准中并未提及，这往往使教师在实验教学时没有正确渗透社会责任，让学生认为高中生物的教学内容与现实社会生活存在割裂，生物实验也不能解决实际问题，进而产生很大的思维误区。教师应该开展生活实验，将实验教学与学生的生活相结合，通过实验让学生进行社会决策，即利用科学的方法分析、解决社会生活中的实际问题，树立较强的社会责任意识。

如教授“种族数量的变化”一课时，教师为学生讲解种群增长模型的原理，并绘出种群增长的“J”型曲线与“S”型曲线。学生认真学习后，发现“各类生物的种群，一旦达到了最大的环境容纳量K值，种群的数量就会下降，最终在环境容纳量K值的附近变为波动的动态平衡，但如果某种生物的栖息地被破坏，那么环境容纳量K值就会变小，使得各类生物物种数量锐减，产生更多的珍稀与濒危物种”等问题。教师可组织学生进行“培养液中酵母菌种群数量变化”的实验，即通过液体培养基，培育酵母菌种群，观察其数量的变化。学生提问：“酵母菌是细菌，培育过程会不会不太干净？”教师回答：“酿酒和做面包都会用到酵母菌，但如果没有控制该菌群的总量，还是可能对人体造成伤害。”通过实验，学生了解到生物种群数量的变化规律，而教师可继续进行内容的升华，向学生强调，人类也是生活在自然界的生物种群之一，人类的环境容纳量K值也是有上限的，一旦达到这个上限，就会超过地球环境的承载容量，虽然目前不会达到这一上限，但人类不断破坏环境的行为累积起来，也会不断降低人类的环境容纳量。因此每个人都要负起责任，从点点滴滴做起，保护人类共同的生存环境。

教师选择生活中常用的酵母菌组织实验，让学生在掌握学习内容的同时，感受到生物与生活之间的密切关联，并促使学生以小见大。通过简单的生活实验和基本的生物学常识，让学生理解生态环境的运转规律，从科学的角度分析问题、解决问题，从而使学生进一步联想到宏观的人类生态，理解自身需要承担的社会责任。以此培养学生的社会责任意识，提升其对生物学科的认可度。

实验教学是培养学生生物核心素养的重要渠道，教师不仅要重视生物的理论知识，更要培养发展学生的学科核心素养，以满足《课标》的要求。在将学科核心素养渗透进入实验教学的过程中，教师要不断观察实验教学的效果，根据实际情况调整实验教学策略，在获得良好教学效果的同时，全面发展学生的生物学思维认知体系，向社会输送更多生物学人才。

参考文献：

［1］董守雷.高中生物实验教学的生活化途径分析［J］.新教育，2023，（17）：82～83.

［2］永旭.高中生物实验教学面临的问题及改进策略［J］.新课程研究，2023，（23）：40～42.

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