新课程背景下高中生物不同类型实验教学策略浅析
时间：2020-11-04 08:03:44 来源：达达文档网 本文已影响 人 
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【摘要】新课程背景下的高中生物实验教学更应注重学生的主动探究过程。本文以人教版高中生物必修部分的实验教学为分析对象，将实验教学分为观察实验、探究实验、验证实验、模拟实验、模型建构和调查实验6种类型，以平时的实验教学为案例，对六种类型的操作实验实施有针对性的教学策略，从而提高实验课的教学效率。
【关键词】高中生物;不同类型实验;教学策略
一、新课程背景下的高中生物必修部分实验设置特点
新课程高中生物教材（以下简称新教材）[1]必修部分分为三个模块，每个模块都设置了相应的实验，必修模块中的实验共有32个。本研究将新教材中的所有实验分为6种类型，这些实验一般要求在一个课时内完成。与旧教材[2]相比，不仅实验数量大大增多，而且其中有13个实验均设置在相关知识点之前，以探究的方式呈现，更符合新课改背景下探究式教学模式的要求。高中生物课程标准[3]在实验方面的要求：①学会使用一般的实验器具;②学会采集和处理实验材料，进行生物学实验的操作、绘图;③掌握探究的基本过程，学会确认变量，设计实验和进行实验;④能运用专业术语阐明观点，表达交流;⑤培养学生热爱科学探索、勇于创新及实践的科学精神和科学态度。为更好地达到实验教学三维目标，笔者建议选用有针对性的教学策略。
二、观察实验教学策略
以“观察DNA和RNA在细胞中的分布”为例，为避免学生不經过思考，按照教材已给的实验步骤按部就班进行实验，教师可以给出观察实验的导学报告表（表1），将这个小型的实验命名为课题，培养学生的科研意识。实验前，让学生像陈述课题的开题报告一样简述实验材料、试剂的作用及实验过程，便于学生认识实验过程。实验时，观察实验过程关键在于装片的制作。首先教师示范普通装片的制作步骤，然后小组根据要观察的装片特征自行制作。在实验过程中，教师巡视学生装片制作及使用显微镜观察的情况。实验后，教师让先完成观察的小组把在数码显微镜下观察到的实验结果向同学们展示，并介绍自己的经验。将实验所观察到的图像作为结果，让学生记录在导学报告内，另外备份一份数码图片上交，作为教师评价学生的依据。
导学报告的设计一方面要求学生养成实验设计的意识，做好实验的预习，避免课堂实验的盲目性，另一方面要求学生养成实时记录实验情况的习惯，更鼓励学生进行分工合作操作，使学生善于发现实验中的问题，达到培养学生生物科学素养的目的。
三、验证实验教学策略
以“绿叶中色素的提取和分离”为例，教师在该节课堂教学前以蔬菜大棚使用红光照射的案例导入新课，引导学生探索植物绿叶中能吸收光能的特殊物质——色素，并让学生课前完成导学报告（与表1大致相同，只在“观察到的现象”栏不同）。在教学设计上，鼓励学生探索其他不同的方案。绝大多数学生按照教材中的已知步骤进行设计，有学生提出通过查阅资料，发现色素提取可以将研磨法改为更简单的水浴法[4]，说明学生学会利用更多的课外资源进行实验设计。教师对此要给予积极的反馈，并引导学生根据预设方案进行研磨法和水浴法的对比实验。这样的引导教学方式改变了以往单一遵循教材进行教学的模式，激发了学生的探究兴趣。
四、探究实验教学策略
以“探究酵母菌细胞的呼吸方式”为例，教师创设情景，由化学家拉瓦锡物质燃烧需氧放量，导入呼吸作用即细胞呼吸的概念，并引导学生找出概念中的关键词：原料——有机物，方式——氧化分解，产物——二氧化碳或其他产物，释放能量。对细胞呼吸的方式进行提问：“氧化分解是否必须有氧气的参与？无氧条件下是否也能进行细胞呼吸？”学生回答：“有必要进行实验探究，探究细胞在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸。”由此，教师完成对学生提出问题的引导。然后教师进一步设问：“若要进行探究实验，选用什么细胞进行探究呢？”学生回答：“最好选择一种既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸的生物细胞——酵母菌细胞。”教师引导学生联系实际生活中酿酒和面包发酵的过程，使学生了解到酵母菌在无氧条件下产物中有酒精，有氧条件下产物中有二氧化碳，以两种产物作为验证指标就可以检测出酵母菌的呼吸方式（二氧化碳以澄清石灰水或溴麝香草酚蓝作为检测试剂，酒精以重铬酸钾作为检测试剂）。在教师的引导下，学生的设计思路变得清晰和明朗。教师给出相应的条件及导学报告表（表2），让学生分组设计实验装置，并阐述自己的设计方案。
学生开始操作，很快发现有氧条件下的检测装置中澄清石灰水变浑浊，而一段时间后无氧的检测装置中澄清石灰水才变浑浊，这样的结果都符合预设，但是当取出反应液，用重铬酸钾进行检测时，无论在有氧和还是无氧条件下，液体都变成灰绿色，并不符合预期，由此引发学生的讨论。有学生认为有氧装置通氧不充分，提出进一步改进措施：一方面可以通过通纯氧的方式，提高酵母菌的有氧呼吸效率，另一方面可减少酵母菌干粉量，再进一步探究。但通过澄清石灰水的浑浊程度在一定程度上可知酵母菌很有可能有两种呼吸方式。这样的探究实验围绕“提出问题-解决问题-新问题-再解决”的循环模式，能更好地培养学生的探究能力。
五、模型建构教学策略
以“制作DNA双螺旋结构模型”为例，本实验利用的是J3242模型组件，让学生模拟沃森和克里克发现DNA双螺旋结构的过程，将科学史贯穿到实验中，体验科学发展史。通过构建过程的相互比较以及纠错找茬等有趣的游戏模式，学生不仅能总结出DNA双螺旋结构的主要内容，而且能发现碱基对的排列方式几乎每个小组都不相同。教师设问：“每个小组短短的含十个碱基对的DNA片段，可能有几种不同的碱基排列顺序？如果将全班所有组的DNA片段连成一段DNA片段，碱基对排列顺序又有几种不同的排列方式？”进而探究另外一个课题，即“脱氧核苷酸序列与遗传信息多样性”。通过“制作-发现-总结-再发现”的模式，更容易达到教学效果。
六、模拟实验教学策略
以“性状分离比的模拟实验”为例，新教材将孟德尔的遗传定律知识放在减数分裂和受精作用之前。学生没有遗传规律的基础知识，很难理解“孟德尔豌豆杂交实验（一）”解释中“DD∶Dd∶dd=1∶2∶1”的遗传因子比例关系。通过从小桶中抽取小球的模拟实验，学生更容易把握遗传因子的分离和组合规律。对于此类实验，教师在教学设计上注重引导学生对相似理论的理解。通过模拟实验的数据，有些组在进行了80次的抽取之后发现三组数据的比例不符合1∶2∶1的比例，因此提出了疑问。教师于是让学生将这次的实验与孟德尔的数据进行比较，学生便发现自己的数据较小，可能会存在统计学的误差，由此体会到生物学中渗透着数学统计的相关知识，感受到学科交叉渗透的魅力。
七、调查实验教学策略
以“调查人群中的遗传病”为例，学生一开始认为这样的调查实验很容易完成，但要求上交调查报告时，绝大多数学生表示这样的调查很难开展，因为许多家庭或个人并不愿接受这样的调查，或者听说来由便都说家族没有什么遗传病。这让学生体会到进行这样的调查实验会遭遇隐私道德方面的尴尬。此类型实验不仅培养了学生收集、调查、统计数据的能力，而且引发了学生对医学、生物学更多的道德思考。
八、小结
实验教学作为生物教学过程的重要组成部分，容易调动学生的积极性，使学生进行自主的探究学习操作。本文旨在找出高中生物必修教材中实验的通性，实施有针对性的教学策略，以更好地实现教学三维目标。通过实施分类教学策略，学生更容易把握实验课的学习方式，变被动为主动，变主动为实践，实践中出创新。在有效的实验课辅助下，学生更容易理解抽象的生物学知识，提高学习效率。
【参考文献】
[1]人民教育出版社，课程教材研究所.普通高中课程标准实验教科书·生物[M].北京：人民教育出社，2004：5-1.
[2]人民教育出版社生物室.全日制普通高级中学教科书（必修）[M].北京：人民教育出社，2006：6-3.
[3]中华人民共和国教育部.普通生物课程标准[M].北京：人民教育出版社，2003.
[4]罗益群.高中生物实验的优化[J].教学仪器与实验，2009（10）：12-14.
