提升中学生物学教师实验教学能力的应对策略

摘 要 通过例析中学生物学教师实验设计和操作技能比赛试题，对比赛过程中参赛教师所存在的实验问题进行剖析，来探究提升中学生物学教师实验教学能力的应对策略。

关键词 中学生物学教师 实验设计及操作技能 实验教学能力

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

中学实验教学的顺利实施，离不开一线生物学教师实验教学能力的提升。在实际的教研活动中，教研部门往往通过开展实验研究和创新实验设计等活动，鼓励教师参与各类实验技能比赛，以提升中学生物学实验教学的整体水平。下面以一道实验设计和操作技能比赛试题为例，探究如何提升中学生物学教师的实验教学能力。

1 生物学实验试题与方案分析

1.1 试题展示

试题内容：请在20 min内，根据所给实验材料和用具，完成实验方案设计和操作后，将观察结果呈现给评委确认，再根据实验结果判断A和B两种植物所属的植物生态类型即阴生植物、阳生植物和耐阴性植物，并表述结果及其分析过程。

1.2 试题分析

该试题考查的是通过植物叶的组织结构特点来判断植物的生态类型，需要在规定的时间内完成以下3个方面的内容：① 写出实验方案设计；② 准确完成实验操作过程；③ 表述实验结果及其分析。

1.2.1 实验方案设计

实验方案设计1：通过徒手切片法完成植物叶片A和B的临时装片制作，再通过显微镜观察A和B两种叶片的组织结构，根据叶的结构特征如表皮组织及叶肉组织的分化程度、叶的外部结构特点，判断出植物A和B的生态类型。

实验方案设计2：通过双刀片法完成切片，其他同方案1。

1.2.2 实验操作步骤

方案1：① 将马铃薯块茎切成长方体小块，以此作为支持物。把A和B叶片切成小的长方形，夹在马铃薯小块的切缝中。② 左手捏紧夹着叶片的支持物，右手拿刀片，向自己身体方向连续水平斜向拉伸，可重复多次切取薄片。③ 用毛笔把切下的薄片轻轻刷到盛有清水的培养皿中。④ 用毛笔挑选厚薄适中的薄片，放在已滴有一滴清水的载玻片上，制成临时装片A和B。⑤ 在显微镜下找到清晰的视野，观察叶的结构。

方案2：① 将A或B叶片平放在载玻片上，用手指压住叶片。② 右手捏紧并排的两片双刃刀片，沿和主脉垂直的方向切割材料。③ 每切一次后将刀片放入盛有清水的培养皿中沾水一次，将切下的叶片薄片放入培养皿中。实验操作步骤④、⑤同方案1。

1.3 实验结果及其分析

① A叶片的叶肉组织分化明显，栅栏组织发达且细胞呈长柱形、排列紧密且层数多、较海绵组织厚度大，外部形态特征中叶片较厚、表皮有角质膜和毛被等附属物，A植物为阳生植物。

② B叶片的叶肉组织分化不明显，组织内细胞排列松散、层数少，外部形态特征中叶片较薄、表皮光滑无角质膜和毛被等附属物，B植物为阴生植物。

2 对生物实验命题立意、特点及操作预期的思考

2.1 试题命题的立意

试题的考点在于植物叶片的临时装片制作、叶的横切结构显微观察、判断植物的生态类型，旨在考核教师的实验设计能力、基本的实验操作技能以及运用知识解决实际问题的能力等。实验的手段和方法是教师们较熟悉的部分，但知识的迁移是难点，如叶片的哪些结构特征是与其生存环境相适应的？这需要教师运用已有的专业知识进行解答。考点的设置让教师既熟悉又陌生，这恰恰是试题设计的精妙所在。通过此类活动，推动教师积极开展实验教学研究，以促进中学生物学实验教学水平的提升。

2.2 试题本身的特点

本题作为初中生物学教师的实验设计和操作大赛的考题，其实验设计思想源于苏科版《生物学》教材中“观察植物叶片的结构”探究活动内容，实验目的是通过植物叶的组织结构特点判断植物的生态类型。

试题涉及的实验内容都是教师所熟悉的。但如何把植物叶的形态解剖特点与其所生存环境的适应性进行综合分析和思考，以对植物的生态类型做出正确的判断，这有一定难度。试题的设计体现了立足于教材且高于教材，注重专业知识与实验能力相结合的设计理念。

2.3 试题的预期与实测

本试题偏重于实验技能的考查与生活实际问题的解决，是一道知识迁移性很强的开放性试题。根据试题要求，在规定时间内教师需要审题、设计实验方案，完成实验操作和结果分析。由于实验的研究对象是两种不同的植物叶片，如何有序精准地完成实验操作，这要求参赛者具备熟练的实验操作技能。此外，如何克服心理紧张等临场因素对参赛者的挑战更大。

实验的预测是大多数参赛者能够较准确地完成的实验操作，但准确判断结果会有些难度。实际比赛过程中，参赛教师都给出了合适的实验设计方案，但选择方案2的选手很少；虽然部分选手在实验的操作上出现了一些问题，导致实验结果错误或结果分析不正确，但大多数选手都在规定时间内完成了比赛试题。

3 认识和解读生物实验操作过程中存在的问题和误区

实验技能比赛试题既立足于平时的知识积累又注重知识的应用，思维迁移跨度大，具有一定的区分度。比赛过程中，大部分参赛教师基本操作规范且符合要求，但也有选手出现了各种错误的实验操作。现将主要问题分析如下。

3.1 实验操作动作的完成不够准确

在切片时，为了获取薄片要求选手使用臂力连续向自己身体方向水平斜向拉伸，且拉伸过程中使用的是臂力而不是腕力，而很多参赛教师操作中依靠的是腕力。还有的参赛教师实验操作动作没有严格按照要求进行横切，导致切取的薄片中不含主脉的维管束结构，影响实验结果。

3.2 实验操作的步骤还不够规范

在使用双刀片法切取薄片时，有的参赛教师连续横切，选不出足够薄的切片。原因就是他们没有按照规范步骤来操作，即每切一次材料后，刀片放入培养皿内沾水一次，这导致所切取的材料越来越厚。还有的参赛教师显微镜的使用不规范，观察不到清晰的视野，导致实验结果失败。

3.3 实验操作的步骤不够熟练，缺乏实验操作的基本经验

在制作临时装片过程中，为了区分两种实验材料，有经验的参赛教师会提前在装片或实验用具上做好标记A或B。然而有的参赛教师就忽略了这一步骤，制作的装片A、B混淆，影响到了实验结果的准确性。还有的参赛教师缺乏实验操作经验，切取薄片材料时用力不均，导致叶的组织结构被破坏，得到的叶横切面因缺失部分表皮组织或海绵组织而结构不完整，影响显微观察。

4 探究培养和提升生物教师实验教学能力的策略及措施

通过比赛情况分析，可以看出教师在实验教学能力上还有很多需要学习和深入的空间，开展和加强中学生物学教师实验技能培训是非常必要的。中学生物学实验教学水平的提高离不开中学生物学教师学科专业知识的积累、实验操作技能的培训和实验研究开发能力的提高。

4.1 正视实验教学，教学过程中教师灵活转变角色

在长期的教学工作中，教师习惯于担任教授者、管理者和指导者的角色，认为教师的任务就是指导和纠正学生出现的错误操作。往往忽略了教师还是科学探究活动的参与者和引导者。在实验教学中，教师的教授和指导性作用不容质疑，但也需要加强自身的教学评价能力、数据分析能力、实验设计和研发能力，以在实验教学过程中采取多样的教学手段和方法，积极引导学生主动开展科学探究活动，促进学生实验能力的提升。

4.2 重视预实验，加强综合实验教学技能培训

教师在组织实验教学时，仅仅关注理论上的教学难点和重点是不够的，还需要重视自身在实验操作过程中的亲身体验以及对实际问题的反思。特别是在实验教学前，需要进行预实验。教师通过预实验，对活动过程中容易出现的问题进行共同研讨，以澄清实验过程中似是而非的实验现象、培养教师解决问题的能力。同时，预实验也会大大提升中学实验的教学效果。

生物教师实验技能培训是一种实验技能综合性和拓展性的培训，其根本措施是围绕中学生物教师的学习需要，开展多种具有针对性的实验培训。例如，以培养教师实验设计、实验研究等方面能力为主的探索实验培训，针对实验教学的规范性和科学性为主的操作竞赛培训等。

4.3 创新实验设计，提高实验研究开发能力

教师在进行实验教学的同时，还要具备一定的实验开发能力，通过对实验设计、实验条件和实验方法等的创新，或者将验证性实验改为探究性实验等途径，开发出好的实验探究活动，促进学生实验技能、思维能力的提高。如对实验材料的创新，实验材料往往受季节的影响，不易购买到。教师可以进行不同实验材料的筛选，寻求适合当时当地的实验替代材料。另外，在中学生物实验教学中进行实验创新，能够发挥学生的学习主体地位，有助于学生理解和掌握生物理论知识和实验操作技能，培养学生的创新意识，不断提高学生的创新能力。

参考文献：

[1] 蒋梅兰，高枫.适应中学生物教师需要加强生物实验技能培训.赤峰：赤峰教育学院学报[J]..2001（2）：81-82.

[2] 杨晓峰.高中生物创新实验研究[M].西安：陕西师范大学出版社.2013：21-27.