創(chuàng)新高中生物實驗教學(xué)的實踐與思考

1、    創(chuàng)新高中生物實驗教學(xué)的實踐與思考    王更強【摘 要】實驗是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要方法，創(chuàng)新實驗教學(xué)設(shè)計，提出了教師創(chuàng)新實驗教學(xué)方法與策略;選擇合適的實驗內(nèi)容，創(chuàng)新開發(fā)高中生物實驗，創(chuàng)新拓展教材實驗、創(chuàng)新開發(fā)野外生態(tài)考察實驗、創(chuàng)新開發(fā)家庭廚房實驗室微課程、創(chuàng)新開展steam特征的生物實驗和科技活動，促進了高中生物實驗教學(xué)從育分走向育人，從參與走向體驗，從體驗走向模仿，從模仿走向創(chuàng)新。【關(guān)鍵詞】高中生物;實驗教學(xué);創(chuàng)新g633.91       a2095-3089（2019）06-02

2、36-01實驗是科學(xué)之基石，實驗是一個學(xué)生觀察、發(fā)現(xiàn)、思考、辯論、體驗和領(lǐng)悟的過程，是學(xué)生逐步掌握知識提升實驗?zāi)芰蛣?chuàng)新能力的過程。高中生物實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力，啟迪創(chuàng)新意識，提高創(chuàng)新能力的重要途徑。如何充分發(fā)揮生物實驗的優(yōu)勢，如何讓核心素養(yǎng)在高中生物實驗課堂中落地，如何創(chuàng)新實驗教學(xué)實現(xiàn)學(xué)習(xí)方式和教學(xué)模式的根本轉(zhuǎn)型，有效培養(yǎng)培養(yǎng)學(xué)生的自主、合作、探究和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生終身發(fā)展所需的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，是生物實驗教學(xué)改革的著力點。下面將我校進行高中生物實驗教學(xué)的創(chuàng)新與實踐的研究成果進行總結(jié)，希望能為一線教師提供一些有價值的參考。一、創(chuàng)新高中生物實驗教學(xué)的方法與策略以高中生物教材實驗

3、為基石，優(yōu)化實驗教學(xué)設(shè)計，創(chuàng)新高中生物實驗教學(xué)的方法主要有四類：一是根據(jù)教材實驗的內(nèi)容，對檢測試劑、材料、實驗裝置進行改進創(chuàng)新;二是改進實驗教學(xué)模式，將驗證性實驗改為探究性實驗;三是將探究性實驗從定性研究發(fā)展為定量研究;在一次課中實施二次探究，實現(xiàn)探究的質(zhì)的飛躍;四是創(chuàng)新設(shè)計開發(fā)“圖表式”學(xué)案，實驗前，以“圖表式學(xué)案”的方式幫助學(xué)生進行知識回顧和實驗準備，實驗中，以引導(dǎo)實驗探究過程為目的，以互動研學(xué)和合作交流為手段，提高學(xué)生的探究能力，培養(yǎng)其合作精神和增強其創(chuàng)新意識，實施高效實驗教學(xué)。為了不斷創(chuàng)新實驗探究教學(xué)的思路和方法，構(gòu)建高效生物實驗課堂。我們搭建實驗平臺，進行不同層次的探究，開展引導(dǎo)式實

4、驗探究，從引導(dǎo)探究到自主探究、從局部探究到整體探究，從而實現(xiàn)基于創(chuàng)新實驗在理念、思維和操作三個層面的發(fā)展。我們找到了創(chuàng)新高中生物實驗教學(xué)的7條策略：從“指定”到“指向”，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗步驟;從“給予”到“創(chuàng)造”，引導(dǎo)學(xué)生改進實驗裝置;從“事實”到“問題”，引導(dǎo)學(xué)生分析實驗現(xiàn)象;從“確認”到“質(zhì)疑”，引導(dǎo)學(xué)生分析實驗結(jié)論;從“單一”到“發(fā)散”，引導(dǎo)學(xué)生拓展探究新實驗;從“驗證”到“探究”，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗;從“經(jīng)典”到“普通”，引導(dǎo)學(xué)生挖掘科學(xué)史中的實驗探究創(chuàng)新思想。二、創(chuàng)新開發(fā)高中生物課外實驗1.創(chuàng)新拓展教材實驗。教材常規(guī)實驗所包含的實驗原理、思想和方法是學(xué)生在新情境中設(shè)計實驗的基礎(chǔ)，它為學(xué)

5、生的實驗設(shè)計提供依據(jù)和模仿的基本框架。師生在完成教材實驗后，讓學(xué)生選擇合適的實驗內(nèi)容模仿課本實驗的程序進行實驗設(shè)計，讓學(xué)生進行開放式自主實驗探究，培養(yǎng)學(xué)生的實驗探究能力。我們以學(xué)生熟悉和感興趣的材料為主題，以高中生物學(xué)知識和原理為出發(fā)點，組織學(xué)生以小組的形式，利用課余時間開展一些實驗探究，逐步提高學(xué)生的實驗設(shè)計能力和創(chuàng)新能力。我們創(chuàng)新開展了以下多個課外實驗：生物膜選擇透性的觀察，探究酵母菌發(fā)酵速度跟環(huán)境、溫度的關(guān)系，探究外界溶液的濃度跟細胞吸水的關(guān)系;植物頂端優(yōu)勢的觀察;生長素對種子萌發(fā)和幼苗生長的影響;讓短日照植物提早開花的簡易方法;激素對色素細胞影響的觀察;人體遺傳性狀的觀察人體形態(tài)性狀的

6、遺傳;大麥對雜草他感作用的觀察;生態(tài)球的制作和觀察;蘇丹紅誘發(fā)洋蔥根尖細胞微核的效應(yīng)。2.創(chuàng)新開發(fā)野外生態(tài)考察實驗。結(jié)合本地獨特的生物資源和生態(tài)資源優(yōu)勢，開展豐富多彩的生物實踐活動，實現(xiàn)鄉(xiāng)土資源與生物教學(xué)的有機整合，可以開發(fā)大量的野外生態(tài)考察實驗。近年來，我們以東莞同沙生態(tài)公園為基地，充分利用生態(tài)公園里豐富的自然資源。開展了系列野外生態(tài)考察實驗活動18個：同沙生態(tài)公園野生動植物棲息地破壞情況的調(diào)查;同沙生態(tài)公園入侵植物種類的調(diào)查;同沙生態(tài)公園入侵植物薇甘菊生態(tài)位特征研究;探究同沙生態(tài)公園適合莎草生長的土壤;群落最小表現(xiàn)面積的調(diào)查;用樣方法調(diào)查群落的數(shù)量特征;生態(tài)系統(tǒng)中鱗翅目昆蟲多樣性調(diào)查及蝴蝶

7、標本制作;路線統(tǒng)計法調(diào)查鳥類的數(shù)量;探究水生植物的適應(yīng)性特征;同沙生態(tài)公園常見植物認種比賽;同沙生態(tài)公園內(nèi)植物種類多樣性的調(diào)查及植物的電子標本的制作;同沙生態(tài)公園某種植物種群密度的調(diào)查;同沙生態(tài)公園內(nèi)生物種間競爭關(guān)系分析;同沙水庫水質(zhì)污染的調(diào)查;不同庫區(qū)水質(zhì)的酸堿性測定;同沙生態(tài)公園的白色污染物的情況調(diào)查及清除活動;水域生態(tài)系統(tǒng)的組成調(diào)查;東莞市東江水務(wù)有限公司市區(qū)污水處理廠參觀學(xué)習(xí)。這些活動以“體驗、實踐、創(chuàng)新”為宗旨，融體驗、調(diào)查、實踐、實驗為一體，讓學(xué)生體驗了科學(xué)探究的樂趣，讓學(xué)生寓學(xué)習(xí)于活動之中，可謂真正的創(chuàng)新探究。3.創(chuàng)新開發(fā)家庭廚房實驗室微課程。高中生物學(xué)是一門實踐性很強的學(xué)科，利

8、用假期讓學(xué)生在家中一展一些有趣的生物實驗活動，讓學(xué)生和家長從旁觀到參與，從模仿到創(chuàng)新，讓學(xué)生感受體驗“學(xué)以致用”、“在做中學(xué)”的生物學(xué)魅力。將高中教材選修1“傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用”延伸，從2016年暑期開始我們開設(shè)了家庭廚房實驗室的微課程，本課程的設(shè)計主題是運用微生物發(fā)酵技術(shù)制作食品，課程內(nèi)容富有知識性、趣味性、科學(xué)性。主要有7個實驗，“你好，乳酸菌！”酸奶的制作;“干杯，酵母菌！”酒釀的制作;“干杯，酵母菌！”釀制葡萄酒;“膨脹吧，酵母菌！”紅糖發(fā)糕;“膨脹吧，酵母菌！”饅頭成形記;“膨脹吧，酵母菌！”關(guān)于面包你需要知道的事;“你好，乳酸菌！”泡菜的制作。教師確定實踐項目內(nèi)容，篩選實驗材料，進

9、行預(yù)實驗，評估實驗的科學(xué)性和可操作性，課前進行重復(fù)實驗論證，原創(chuàng)清晰優(yōu)質(zhì)的圖文介紹，并提供全程在線指導(dǎo)。通過利用“互聯(lián)網(wǎng)+”的教育技術(shù)，指導(dǎo)學(xué)生假期在家中完成實踐活動，收集實驗過程的照片、視頻、實物、參考資料等。并將成果通過網(wǎng)絡(luò)進行發(fā)布、分享和收集。讓學(xué)生在實驗中學(xué)會觀察、實驗、探究生命現(xiàn)象的各種方法，提升科學(xué)探究能力和實驗創(chuàng)新的能力。（1）創(chuàng)新活動實施。制作微課：教師針對每一個實驗項目制作一個獨立微課，以視頻形式上傳到慕課學(xué)習(xí)網(wǎng)站。每一節(jié)微課圍繞實驗內(nèi)容呈現(xiàn)以下環(huán)節(jié)：實驗原理、材料、裝置、步驟、注意事項、知識拓展。實驗前交流：學(xué)生通過網(wǎng)站學(xué)習(xí)微課，確定實踐項目，準備實驗材料和工具，可針對課程

10、內(nèi)容提出問題。實驗操作：學(xué)生在家中完成實驗，拍攝實驗過程照片，記錄實驗結(jié)果。實驗后交流：學(xué)生完成實驗操作后，交流實踐過程中的問題、分享經(jīng)驗;可進行重復(fù)實驗，改進實驗效果。撰寫學(xué)習(xí)報告：教師通過“學(xué)習(xí)指南”闡述學(xué)習(xí)報告的明確要求，包括學(xué)習(xí)報告的內(nèi)容（表1），鼓勵多樣化個性化風(fēng)格，形式不限（word、視頻、flash、手抄報、手繪拼貼等）。（2）創(chuàng)新活動展示。實物作品展示：本課程活動由學(xué)生在暑假進行，開學(xué)后第一周內(nèi)舉行交流會，學(xué)生可攜帶部分便于儲存的發(fā)酵成品進行展示或者互相品嘗，并交流實踐過程中的心得體會。學(xué)習(xí)報告展示：學(xué)生通過在線方式提交學(xué)習(xí)報告，教師收集后以專題宣傳欄形式在校園內(nèi)展出。家庭廚房

11、實驗室微課程的開設(shè)，讓學(xué)生和家長參與實驗，感受生物實驗教學(xué)的魅力，提升自主學(xué)習(xí)的能力，創(chuàng)新的巧妙，學(xué)以到用，關(guān)注現(xiàn)代化發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展，就食品安全問題表明觀點并展開討論。本課程被學(xué)生評為最受學(xué)生喜愛的校本課程。4.創(chuàng)新開展steam特征的生物實驗和科技活動。steam教育起源于美國，即科學(xué)（science）、技術(shù)（technology）、工程（engineering）、藝術(shù)（arts）和數(shù)學(xué)（maths）的首寫字母，由于steam教育方式能培養(yǎng)學(xué)學(xué)科思維和綜合實踐能力，steam教學(xué)有利于培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考、自由探索、勇于創(chuàng)新、解決問題的能力，受到我國及世界各國的普遍關(guān)注。將steam教育的先進

12、理念和方法融入生物學(xué)教學(xué)，從源于課本或真實生活的生物視角出發(fā)，以項目式學(xué)習(xí)或?qū)嵺`活動為載體，引導(dǎo)學(xué)生進行跨學(xué)科的項目研究，創(chuàng)造性的開展steam特征的生物實驗，是當前中學(xué)生物實踐活動的熱點和趨勢。如何開展和實施steam特征的生物科技活動的項目？現(xiàn)在國際上比較流行steam教育是將問題聚焦為完成某項具有指定要求的作品，在完成作品過程中培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。我們探索總結(jié)了steam特征的生物實驗活動的兩種模式。模式一的特點：成果是以研究結(jié)論呈現(xiàn)，主要體現(xiàn)理論價值。我們按照學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，提出實驗方案，反復(fù)實驗，實驗結(jié)果分析與討論，撰寫研究報告的程序進行。如我們開展的實驗和活動：復(fù)方大蒜夾竹桃提取液對吹棉蚧殼蟲生物防治的研究、紅托竹蓀幼擔子果菌蕾生物保鮮作用的研、蘇丹紅誘發(fā)洋蔥根尖細胞微核的效應(yīng)、“我為地球擦拭碳足跡”環(huán)?？萍蓟顒拥?。模式二的特點是：成果是以實物呈現(xiàn)，主要體現(xiàn)其使用價值的。我們是根據(jù)作品要求進行創(chuàng)意設(shè)計、作品制作實驗、作品成果展示的程序進行。如“方便”帳篷簡易衛(wèi)生間研究報告、“如”你“所”愿應(yīng)急衛(wèi)生間研究報告、一種基于圖像識別尋跡的新型故障標志小車、太陽能智能背包。教師創(chuàng)新實驗教學(xué)方法，選擇合適的實驗內(nèi)容，開展創(chuàng)新高中生物實驗教學(xué)的實踐，可促進高中生物實驗教學(xué)從育分走向育人，從參與走向體驗，從體驗走向模仿，從模仿走向創(chuàng)新。參考文獻1