高中生生物实验能力培养策略

谢学柱

【摘 要】本文分析当前高中生物实验教学中存在的主要问题，论述培养高中生实验能力的方法，从原理入手着力培养学生进行生物实验的思维模式，从技巧入手着力提升运用实验设备的能力，从程序入手着力强化学生规范有序开展实验活动的意识，从分析入手着力增强学生对实验现象及失败原因解剖研究的水平。

【关键词】高中生物 实验能力 培养策略

【中图分类号】G  【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2019）09B-0142-02

在生物教学中，实验教学是非常重要的教学方式之一，其实验过程不仅有助于学生对生物知识的掌握，而且更加能够有效提升学生的综合素质和核心素养。随着新课程改革的深入推进，具有探究性特征的实验教学越来越受到学校和教师的广泛关注，并且被尝试应用到生物教学课堂当中。因此，有必要加强对高中生物实验教学进行研究，探索培养高中生生物实验能力的策略，以有效提升高中学生的实验能力，进而促进学生综合素能的全面成长。

一、当前高中生物实验教学中存在的主要问题

（一）学生习惯于被动学习，没有形成良好的实验学习习惯

实验教学是一种区别于理论教学的教育教学方式，不仅需要配备一定的硬件设施，而且更加需要师生共同培养良好的实验教学习惯。长期以来受应试教育的影响，许多学生特别是面临高考的高中学生，在学习过程中习惯于被动地接受教师灌输的知识和给予的答案，对教学内容缺乏独立的思考能力。在生物实验教学中，许多学生并没有能力进行实验学习，也没有意愿进行实验操作，而是被动地等待教师进行实验操作演示，听取并背诵教师讲授的教学内容。在这样的实验课堂上，教师的教学演示并不能引起学生进行深入思考，而学生也没有在实验操作过程中获得更多的知识和能力。特别是当学生实验操作出现失败时，学生往往习惯于请求教师或者其他学生代为实验，而不会去反思实验失败的原因，使生物实验教学难以取得突破性的效果。

（二）学校实验条件十分有限，难以进行生物教学的深入普及

在生物實验教学中，由于许多实验课程的器材、实验品和实验时间相对有限，难以保证每一位学生都能够有充足的时间和设备进行实验学习，更不必说进行拓展性的实验操作。当前，许多高中班级仍然采取大班制教学，班级学生通常在 50 人左右，而实验室的器材设备以及实验耗材往往只能保证二三十人使用，导致学生只能采取分组方式进行实验学习和操作。在实验过程中，有些学生可能会霸占实验机会，或者在操作过程中随意盲目行为，导致实验偏离教学应有的方向。即使所有学生都严格按照教学操作要求进行实验，也只能保证学生体验到书上所列明的实验内容，而无法在此基础上进行拓展学习。

（三）师生实验理念仍然滞后，难以在实验教学中提升教学质效

现代教育理论中的核心素养理念提出，教育教学活动要着眼于学生综合能力的提升，使其能够更好地强化自学、适应社会。目前许多教师的生物实验理念还没有切实转变到新的教育理念上，对实验教学的根本目的没有了解到位，而仅仅局限于让学生体验教学大纲上所要求的内容。在具体的实验教学活动中，教师更加注重生物学科相关概念和知识的传授，而没有对学生主动获取知识的行为加以引导，也没有关注学生在进行教学实验时的感受。特别是当学生在生物实验过程中可能会出于自己的思考或者想象，进行一些超出教学大纲的实验行为时，教师更多地阻止而不是进行引导，从而阻碍了学生进行生物实验探索的能力发展。

二、高中生生物实验能力培养的策略

在高中生物实验教学中，常规的实验教学模式主要是由教师按照课本要求操作，指导学生完成实验任务，但这只是生物实验教学的一部分功能。在实验的过程中，往往会受到诸多因素的干扰而使实验出现新的情况或者导致失败。如何进行有效的生物实验分析，对实验成效及学生能力的提升显得尤为重要。在生物实验教学过程中，教师必须摒弃过去的机械教学方式，不能将学生的实验思维束缚在教学课本的框架范围内，而要从更高层次的实验思维入手，着力提升学生的全面素质，使实验教学取得事半功倍的成效。

（一）从原理入手，着力培养学生进行生物实验的思维模式

在每一个具体的生物实验中，其实都是一种物质变化的反映，内里必然存在着一定的原理。学生只有掌握实验的原理，才能够通过实验过程和结果进行举一反三，增强学生的生物实验能力。

实验原理不仅是生物现象或者相关生物学反应的基本理论，而且是构建生物理论与实验根基的重要知识体系。无论是实验的目的和要求，还是实验的现象与结果，或是实验的设备、仪器、试剂等的选择，都与实验原理有密切的联系。实验原理的掌握，可以使简单的生物实验进入一个更高层次，以发散的方式指导更多、更新的实验操作，从而使生物实验进入良好发展的状态，同时也有助于高中生生物实验思维的塑造。例如，在进行光合作用的实验教学时，教师可以按照教学大纲的指示，指导学生剪取两块相同的小型叶片，分别放置在装有蒸馏水和 NaHCO 溶液的试管当中。用真空泵将液体中和叶肉细胞间的空气抽干之后放开试管口，可以观察到叶片下沉到试管的底部。此时，教师不必急于让学生进入下一阶段的实验活动，而可以向学生进行提问“为什么抽取空气后叶片就会下沉？”“叶片下沉后，其光合作用会发生什么样的反应？”通过提问并引发学生思考，学生可以理解该实验的原理是利用叶片的光合作用，吸收 CO2 并转换成为 O2 ，而 O2 难溶于水的特征将会导致叶片在水中上浮。

（二）从技巧入手，着力提升运用实验设备的能力。

生物实验离不开各种各样实验设备的操作使用，而为何选取该种设备、该种试剂，以及设备之间的组合搭配，是生物实验中十分重要的内容。在传统教学理念下，学生只需要记下设备的名称和安装顺序，就可以完成实验任务并应对考试。然而在新教育理念要求下，教师应当指引学生着力提升运用实验设备能力，深入思考实验所需的设备、仪器、试剂及相互之间的搭配方式，从而更加深刻地理解实验设备的作用和相互影响，得以在生物实验学习中掌握更多的实验操作技能。

例如，在显微镜的使用过程中，学生往往很难根据被观察的对象特征来选择最为恰当的倍镜，甚至误解高倍镜的性能优于低倍镜，从而盲目使用高倍镜进行生物实验观察。此时，教师不能简单地要求学生必须选择正确的倍镜，而应当对学生进行引导，让学生先后利用高倍镜和低倍镜，对不同的研究对象进行观察，使学生明白高倍镜更加适用于局部或者细节部位的观察，而低倍镜则更加有助于对被观察对象的全面观察。通过对实验设备性能和使用原理的了解掌握，使学生更加懂得实验仪器设备的功能，在以后的实验过程中更加合理有效地利用好实验器材进行实验。

（三）从程序入手，着力强化学生规范有序开展实验活动的意识

在生物实验过程中，往往都需要进行固定程序的操作，才能够观察和获得所需要的实验结果。这些实验的程序，并不仅仅是生物实验的理论研究所能够完成的，而是需要进行长期的反复实验探索、经历无数的失败和挫折之后才得到的。在高中生物实验教学中，教师往往让学生按照既有的实验指导进行操作，虽然可以快速地达成实验目的，且不容易出现实验失败或者实验事故，但影响学生对实验程序的思考和探索。

因此，教师需要转变教学理念，让学生在进行实验前，对实验程序中的每一步操作都进行分析，探讨实验操作的作用和相互之间的联系，必要时可以放手让学生进行非既定程序的实验探索，从而体会到实验程序与非实验程序的差别。例如，在进行植物细胞有丝分裂的观察实验操作中，常规的实验程序是“培养—— 10% HCl 解离—— 漂洗—— 染色—— 压片”，有些学生不理解为什么要将植物根尖放在 HCl 溶液中的目的，教师不必要强行要求学生按规定操作，而是让学生可以先跳过这一步骤进行观察操作，从而发现未经 HCl 解离的根尖细胞难以被压片压散，在显微镜下很难进行有效的观察。借此，学生不仅更加深刻地记住 10% HCl 解离这一实验操作，并且更加理解植物细胞观察的实验原理，对生物实验形成更加深切的认知。

（四）从分析入手，着力增强学生对实验现象及失败原因解剖研究的水平。

在生物实验教学过程中，实验结果是教材上明确给出的内容，也是高中学生在进行实验操作后所能够观察到的情况。然而，生物实验的意义并不仅仅在于实验的最终结果，有时实验过程中所出现的现象，也有着十分重要的意义。特别是对于失败的实验操作，同样可以挖掘出价值，有些失败的实验可能会促成学生更多的思考，从而促进学生生物实验思维的发散式发展。在实践中，许多教师和学生在进行生物实验教学时只顾及实验结果的获取，而忽视实验过程中的数据或现象记录。当出现实验失败现象时急于进行实验的恢复与重新操作，而没有静下心来进行失败原因的思考和查找，这不利于学生实验能力的提高。

例如，在进行淀粉的检测实验中，常规的操作是“取口腔上皮细胞—— 放入盐酸水解—— 冲洗涂片—— 染色—— 观察”，而有的学生可能会忘记进行盐酸水解操作，而直接进行冲洗并染色观察。此时学生可能会向教师发问：“为什么我没有观察到淀粉的染色？”此时，教师不要急于让学生重新进行操作，而应让学生对实验失败这一现象进行反思，对照自己的操作，从而认识到盐酸水解在淀粉染色操作中所发挥的重要作用，以及淀粉的染色原理在于染色质中的 DNA 而不是蛋白质，从而更加深刻地理解生物学的相关知识。

综上所述，生物实验能力的培养不仅是一种科学研究精神与方法的传授，更是科学研究原理与技巧综合应用的过程，对于学生在实验能力方面的综合提升有着十分有价值的帮助，特别是对于学生突破学习过程中的思维障碍、培养学生自主学习的良好习惯，有着积极的促进作用。通过在高中生物实验教学过程中的思维能力培养，不仅可以有效增强学生的生物实验观察、操作及思维能力，而且可以有效培养学生严谨的科学态度和求知的实验习惯，使学生能够更好地解决实际问题，从而为以后的学习和工作奠定良好的基础，逐渐成长为有思想、有能力的优秀人才。

【参考文献】

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（責编 卢建龙）