优化实验,提高效率,培养生物科学素养

摘 要： 在高中生物实验教学过程中优化课时、优化教学模式、优化探究实验的实效、优化实验方法、优化实验评价、优化实验室配置等，有利于提高实验效率和生物科学素养。

关键词： 实验教学 生物科学素养 实验效率

生物科学素养是指公民参加社会生活、经济活动、生产实践和个人决策所需的生物学知识、探究能力及相关的情感态度与价值观。提高学生的生物科学素养是高中生物教学的核心任务。生物学是以实验为基础的自然科学，实验教学是生物学教学的一种重要形式，能培养学生兴趣，落实知识和能力目标，因此优化实验教学，提高实验效率是提高学生生物科学素养的主要途径。

高中生对生物课非常有兴趣，更喜欢做实验，但是实验水平参差不齐，他们对实验课的认识有很大误区，认为实验课就是可以自己动手“玩”，很容易出现形式上热闹、实质上低效的问题，同时就很难落实培养学生主动参与、乐于探究、勤于动手，搜集和处理信息、获取新知识、分析和解决问题及交流与合作的能力。而且对于很多学校来说，实验课教学存在诸多问题，如实验课的课时不够、教学效率不高、教学效果不佳等。而且学生动手能力不强、创新意识缺乏，因此，实验教学是生物课堂教学最薄弱的一环。优化实验教学，提高实验效率显得尤为重要。

一、优化课时安排

人教版高中生物必修教材中实验多，可以对教材上的实验进行整合，当繁则繁，当简则简，以期实现在有限的课时里高效完成教材上安排的实验。具体见下表：

二、优化实验教学模式

生物教材中呈现的实验主要有以检验已知事实、概念或原理为主的验证性实验和以引导学生参与并发挥主动性，从中可获得新知识和接受科学方法训练的探究性实验。因此，针对两种实验类型，可采用不同教学模式。

比如细胞器教学中，我们就采用“识图―学习新知识―实验观察―解决问题”的教学模式。即利用教材的插图指导学生认识细胞内主要的细胞器，学生独立完成“用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体”的实验，思考老师提出的各种细胞器是如何完成细胞的生命活动的等问题。这种模式适合那些验证性的实验。

对于“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的教学就采用“实验观察―感知科学过程和方法―解决问题”的教学模式。通过进行有关的实验和探究，学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，以及设置对照组和重复实验。之后理论课教学就可以直接从实验的现象引入，让学生描述实验结果，得出相关实验结论。这种模式适用于探究类的实验。

三、优化探究实验的实效

必修教材中安排了多个探究实验。探究就是让学生亲自经历从发现问题到分析解决问题的过程。对于这类实验我们并不刻意强调形式（如发现问题，提出问题，作出假设等），不拘泥书中的实验要求，更注重的是实验方案设计的引导，从而培养学生判断思考分析的能力，努力让实验更有价值。

1.化“验证”为“探究”

验证实验对于学生而言是没有经历过的内容，在一定程度上可以把它当做是探究实验对待，但探究的重点是实验的原理，从材料的选择、试剂的选择都值得学生思考。

如在“还原糖和蛋白质的鉴定”中，提供梨汁、苹果汁、橙汁、豆浆、稀释的鸡蛋清、稀释的奶粉、纯牛奶等未知样液让学生探究其主要成分。在“提取和分离色素”实验中，提供浓绿的菠菜叶、白菜叶、幼嫩的青菜叶、枯黄的菠菜叶等做实验材料的探究。在“植物细胞的吸水和失水”实验中，提供葡萄糖溶液、盐酸、硝酸钾溶液等使细胞失水。以上列举的材料或试剂并不都是适合的，在课堂小结上，学生分析用自己所选择的实验材料进行实验得到的结果并尝试对结果进行分析。这样有利于学生对实验原理和实验过程的理解，也能让学生从比较系统的角度思考实验的意义。

2.“探究”之外的“探究”

在探究影响酶活性的条件时，我们先要求学生预先完成实验设计，具体包括：选择哪一种酶？为何选择这种酶？选择哪一个条件（温度/pH值）进行探究？你设计的自变量是什么，有几个？对应的因变量是什么，如何检测？你预计的结果是什么？有了这些指引，学生就能目的明确地开展实验了。

教师还可根据书本上的基本原理，鼓励学生发现预设外的现象，提出新的问题，作为新的实验探究方向。“发现问题比解决问题更重要”。如探究“植物细胞的吸水和失水”实验中，学生在探究完成紫色洋葱外表皮的吸水和失水后，就提出“温度高低对细胞吸水和失水有影响吗”、“死细胞会不会质壁分离”、“细胞吸水失水程度与外界溶液的种类的关系”、“细胞失水到什么程度会死亡”等问题。在实验教学中善于发现问题，不断提出问题是提高学生思维能力的有效途径。

如在“设计并制作生态缸，观察其稳定性”实验中，我们没有局限于课本要求，而是引导学生探究。全班分成几个实验小组，每个小组挑选一个变量，如是否有光照、投放的生物种类等设计对照实验。制作完成后将生态缸放在窗台上，可供观赏、记录，同时可以小组之间对比。在观察到不同小组有差异的时候，教师指导学生分析各组存在差异的原因，运用所学知识，提出改进意见。很多学生家中都有金鱼缸，因此对生态缸的制作有一定经验，也有很大兴趣。教师把学生探究活动和思维品质的培养放在首位，就能充分调动学生的主动性，学生就能自然而然地体会到探究实验的乐趣。

四、优化实验方法

教材上运用的实验方法，如果在不同的地区或不同的季节实验则不一定能达到应用的效果，因此在实验教学中，我们经常做多个预实验，不断改进实验方法，以取得更明显的实验效果，从而提高实验效率。

如“观察花生种子的脂肪粒”，用切片法效果往往不好，我们尝试用“刮沫”法，即用刀片在浸泡的花生横切面上轻轻地刮下少许脂肪沫，然后按常规操作。这样实验更容易染色及观察。

“提取和分离绿叶中的色素”的实验方法步骤很多，注意事项很多，特别是层析时，层析液有挥发性，且滤纸条易贴壁，实验效果不明显。我们改进了部分实验方法，如滤纸条的摆放、滤液细线的画法（用盖玻片的边缘粘滤液，然后在细线上粘一下）等，显著提高了实验成功率。

如“探究酵母菌细胞呼吸的方式”中，我们简化了实验装置，安装好以后置于课室，便于学生随时观察气球的变化（见图）。

五、优化实验评价

教学评价在教学中主要起反馈作用，它是教学手段而不是教学目的。实验评价不仅支配着教师采用何种教学模式、教学方法和教学方向，而且制约着学生的实验动机与实验态度，它已成为影响实验教学实效的重要因素。

1.书面形式评价

这是常用的评价模式。每一次实验我们均要求学生写实验报告，简单一点的验证实验采用填空形式，写出关键的实验原理与实验步骤等。而探究类的实验就在实验报告上留足够的空间，学生可采用表格、流程图、曲线图等表达实验结果。

2.操作过程评价

显微镜观察类的实验，教师明确检查对象，要求学生用指针指出特定的细胞以供检查。有些学生动手能力较强，能很快在显微镜下找到目标，教师可向全班学生展示其结果，起示范作用。

3.实验结果评价

此类评价我们重在交流反思，内容包括探究过程、实验方法、数据结果，成果和结论等实验过程中的所有情况和问题。每次实验都会有学生得不到满意的结果，心中有很多疑问有待解决，因此我们往往会在下一节的理论课用一些时间交流，指导学生进行“当实验结果与预期目标不一致时，我们发现了……我们还可以……”的讨论，养成写实验报告分析实验结果、发现新问题的习惯。

课本上要求“尝试制作真核细胞的三维结构模型”，我们进行了改进。我们给学生提供十种类型细胞，然后每组学生选取其中一种，画亚显微结构图，并说明该细胞特有的结构和功能，再据图出五个小题，给班上的十名学生做。作业是在课外的时间完成，但我们利用一节的时间让各组学生展示自己的细胞图，然后分析答题情况。

表面上看，这些交流的时间可能会降低传授知识的效率，但是因为学生亲身经历过，都会有兴趣参与讨论。我们全面展示了不同的实验结果，学生获得的不仅是知识，而且有丰富的情感体验，更有利于培养学生实事求是的科学态度。

六、优化实验室配置

我校更新了实验室的配置，显微镜与电脑联网，使教师随时看到学生的观察动态，有利于及时指导和相互交流，更进一步提高实验效率，也让学生感受到科技进步带来的优势。

综上所述，要提高实验教学效率，必须积极优化各个环节，真正做到激发学生学习兴趣，增强发现问题的敏感性。学生在解决实验问题的过程中提高了各方面能力，成为具有较高科学素养的人。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准：实验[M].北京：人民教育出版社，2003：4.