■曹衛(wèi)芳

一、問(wèn)題的提出

生物學(xué)科是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)學(xué)科，它和學(xué)生的健康生活及未來(lái)的社會(huì)生活、實(shí)踐密不可分。把握學(xué)科教育功能，重視學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的生命體驗(yàn)，力求使學(xué)習(xí)者能力發(fā)展、情感態(tài)度價(jià)值觀進(jìn)一步形成，為學(xué)生適應(yīng)未來(lái)社會(huì)生活奠基，這樣的教學(xué)才是高效益的教學(xué)。生物課是中學(xué)的必修課，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)是生物課程標(biāo)準(zhǔn)的基本要求，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是落實(shí)課標(biāo)要求的重要載體。通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究的學(xué)習(xí)過(guò)程，不但可以加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，提高探究能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，提高教學(xué)的實(shí)效性。

有調(diào)查表明，中學(xué)生物學(xué)科還存在實(shí)驗(yàn)開(kāi)出率不足、實(shí)驗(yàn)教學(xué)狀況不夠理想的情況。學(xué)生缺乏動(dòng)手實(shí)踐活動(dòng)，生活實(shí)踐常識(shí)貧乏，收集和處理信息的能力、自主創(chuàng)新能力、人際合作能力較差。這樣，沒(méi)有很好地將課程賦予我們的“提高學(xué)生對(duì)科學(xué)和探索未知的興趣，提高生物科學(xué)素養(yǎng)；注重與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系，養(yǎng)成科學(xué)精神和態(tài)度，樹(shù)立創(chuàng)新意識(shí)，學(xué)會(huì)探究的方法，提高探究的能力”等要求落到實(shí)處。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施策略

（一）轉(zhuǎn)變思想，加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的認(rèn)識(shí)

教學(xué)是學(xué)校實(shí)施素質(zhì)教育的主渠道，但是，在目前的中學(xué)教學(xué)中，還存在功利思想。還存在著只關(guān)注會(huì)考、學(xué)業(yè)水平考試和高考內(nèi)容，重知識(shí)輕實(shí)踐的傾向。

在現(xiàn)有的班級(jí)授課制條件下，45分鐘課堂教學(xué)，大班教學(xué)，一個(gè)教師面對(duì)幾十名學(xué)生，條件有限，實(shí)踐活動(dòng)的開(kāi)展缺乏。另外，由于生物學(xué)科的很多實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長(zhǎng)、學(xué)校實(shí)驗(yàn)室資源有限、很多探究性試驗(yàn)結(jié)果多樣，在中學(xué)現(xiàn)有的教學(xué)條件下全面實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在著一定的困難。

所以，要轉(zhuǎn)變思想，加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的認(rèn)識(shí)，探索將課程目標(biāo)要求與教學(xué)實(shí)際相結(jié)合的教學(xué)策略和模式，求得學(xué)生知識(shí)、能力以及情感態(tài)度價(jià)值觀的和諧發(fā)展，把提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)等課程目標(biāo)要求落實(shí)到常規(guī)教學(xué)中。

（二）梳理教材實(shí)驗(yàn)題材和類(lèi)型，分類(lèi)確定實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施的教學(xué)策略模式

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是探究活動(dòng),是以動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)探究等為載體的探究活動(dòng)，是生物教學(xué)的基本形式。實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)是學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、動(dòng)腦動(dòng)手解決問(wèn)題，師生、生生和生本（文本或電子資料）互動(dòng)學(xué)習(xí)、交流的過(guò)程。

1.實(shí)驗(yàn)分類(lèi)例舉。

高中教學(xué)主要以分子和細(xì)胞、遺傳和變異、穩(wěn)態(tài)和環(huán)境三個(gè)模塊組成必修內(nèi)容，許多內(nèi)容按照生物科學(xué)史的發(fā)展順序進(jìn)行編排，呈現(xiàn)了諸多科學(xué)家科學(xué)研究、實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程的資料。另外，許多實(shí)驗(yàn)的呈現(xiàn)方式也是以探究實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的。如，“酶的發(fā)現(xiàn)”“探索生長(zhǎng)素類(lèi)似物促進(jìn)插條生根的最適濃度”“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化”等，通過(guò)梳理，根據(jù)類(lèi)別特點(diǎn)、課標(biāo)要求和教學(xué)具體時(shí)間空間條件，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分類(lèi)，確定教學(xué)策略。如，探究類(lèi)實(shí)驗(yàn)“探索生長(zhǎng)素類(lèi)似物促進(jìn)插條生根的最適濃度”，具有學(xué)生自己制訂探究方案、學(xué)生自主探究的特點(diǎn)，學(xué)生探究的空間大，旨在全面提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。

2.教學(xué)策略和模式。

為了解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的困難和問(wèn)題，要確定針對(duì)性策略。“虛實(shí)結(jié)合”策略，即模擬、虛擬實(shí)驗(yàn)與親身實(shí)驗(yàn)相結(jié)合；“興趣選擇”策略，即學(xué)生根據(jù)興趣自愿選擇課題，組成各種不同小組，參加實(shí)驗(yàn)；“內(nèi)外結(jié)合”策略，即課上課下、課內(nèi)課外、校內(nèi)與校外互動(dòng)結(jié)合，教學(xué)延伸。通過(guò)思考和實(shí)踐，我們采取這些教學(xué)策略模式，以期一定程度上解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)空條件不足及大班教學(xué)中學(xué)生參與體驗(yàn)的廣度和深度等問(wèn)題，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)效性。

3.教學(xué)案例分析。

案例一：“內(nèi)外結(jié)合”探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略實(shí)踐

《種群數(shù)量的變化》中，安排了“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化”這一實(shí)驗(yàn)，結(jié)合了微生物培養(yǎng)、抽樣檢測(cè)、顯微觀察、數(shù)學(xué)模型四個(gè)科學(xué)方法，在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、掌握探究實(shí)驗(yàn)的基本方法技能、提高科學(xué)素養(yǎng)等方面具有重要意義。這個(gè)實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)、對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求嚴(yán)格，由于學(xué)校實(shí)驗(yàn)室條件有限、課時(shí)安排等原因，無(wú)法在現(xiàn)有中學(xué)課堂教學(xué)條件下分組實(shí)施。所以，我們選擇由興趣濃厚的學(xué)生自愿組成小組，在課下完成，課上交流。

教材中沒(méi)有提及本實(shí)驗(yàn)變量的設(shè)置問(wèn)題，屬于開(kāi)放性研究課題，為學(xué)生留出了較大的自主探究空間。學(xué)生們根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)，提出養(yǎng)分、溫度、p H值、氧的濃度、代謝產(chǎn)物等因素都會(huì)影響酵母菌種群數(shù)量變化。學(xué)生按照興趣分組，自由組合，可以分別對(duì)養(yǎng)分、溫度對(duì)酵母菌種群數(shù)量變化的影響進(jìn)行全面探究。興趣小組的學(xué)生利用課余時(shí)間，歷時(shí)兩個(gè)月，歷經(jīng)一次又一次的實(shí)驗(yàn)探索和改進(jìn)，獲得了實(shí)際數(shù)據(jù)。教師再組織學(xué)生課堂交流，共同研討，建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，認(rèn)識(shí)種群數(shù)量變化的整體趨勢(shì)、規(guī)律特點(diǎn)和應(yīng)用意義。

本案例反思：一是整個(gè)探究過(guò)程中，從課前實(shí)驗(yàn)到課上數(shù)據(jù)分析，學(xué)生分階段全員參與，以學(xué)生課前的探究實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，精心設(shè)計(jì)的任務(wù)串為引導(dǎo)，學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)種群數(shù)量變化的數(shù)學(xué)模型，充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體性，既鍛煉了自主學(xué)習(xí)的能力，又注重了創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。二是通過(guò)課堂內(nèi)外結(jié)合以及實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，使實(shí)驗(yàn)在中學(xué)階段更具有可操作性。三是以數(shù)形結(jié)合的方式構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的過(guò)程，體現(xiàn)了學(xué)科整合的思想。通過(guò)一系列啟發(fā)性的問(wèn)題對(duì)學(xué)生進(jìn)行探究性思維能力的訓(xùn)練，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和內(nèi)化。

案例二：虛擬實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)式教學(xué)實(shí)踐

必修二教材的《遺傳與進(jìn)化》，打破了原來(lái)的順序，而是沿著“人類(lèi)對(duì)基因的本質(zhì)、功能及其現(xiàn)代應(yīng)用的研究歷程”，先安排了孟德?tīng)栮P(guān)于遺傳因子的發(fā)現(xiàn)，隨后才是減數(shù)分裂內(nèi)容?！皽p數(shù)分裂中同源染色體分離減半”也是一個(gè)實(shí)驗(yàn)研究探索發(fā)現(xiàn)的過(guò)程。

在課前，興趣小組的學(xué)生構(gòu)建了染色體、染色單體以及細(xì)胞紙片模型，課堂上教師指導(dǎo)學(xué)生探究減數(shù)分裂的發(fā)現(xiàn)研究，模擬、建構(gòu)減數(shù)分裂中同源染色體分離減半的過(guò)程，輔以科學(xué)家實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的顯微照片，讓學(xué)生在一節(jié)課內(nèi)思考、探究、體驗(yàn)、經(jīng)歷科學(xué)家“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題—提出假設(shè)—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—作出結(jié)論—表達(dá)交流”的實(shí)驗(yàn)探究歷程，深刻認(rèn)識(shí)減數(shù)分裂的實(shí)質(zhì)和意義。學(xué)生進(jìn)一步體驗(yàn)了科學(xué)研究的過(guò)程，同時(shí)，解決了微觀實(shí)驗(yàn)操作困難和減數(shù)分裂染色體行為變化這一教學(xué)難點(diǎn)。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的啟示

一是探究實(shí)驗(yàn)的特征為：基于學(xué)生的好奇心，以問(wèn)題為指向，學(xué)生投入大量智力的活動(dòng)。要想實(shí)現(xiàn)教學(xué)的有效，學(xué)生必須高頻率、高質(zhì)量參與教學(xué)過(guò)程的各環(huán)節(jié)。所以，對(duì)那些耗時(shí)長(zhǎng)、需要付出較大精力和較困難的實(shí)驗(yàn)，可基于學(xué)生興趣指向選擇不同的課題為實(shí)驗(yàn)探究課題。

二是在學(xué)生親自參與下的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，學(xué)生于合作探討中解決問(wèn)題，這樣的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)不是教師提出問(wèn)題，不是“強(qiáng)加于”學(xué)生的話(huà)題，在探究進(jìn)程中學(xué)生的知識(shí)、能力和情感態(tài)度價(jià)值觀的生成更加富有實(shí)效性。

三是學(xué)生在校的學(xué)習(xí)主要是建立在間接經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，不能完全靠開(kāi)放式探究，在教學(xué)組織策略中，應(yīng)注意結(jié)合課標(biāo)、課時(shí)計(jì)劃、教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)，靈活采用不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略。實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)活動(dòng)的最終目標(biāo)不是實(shí)驗(yàn)結(jié)果本身，而是促使學(xué)生形成科學(xué)思維，提高探究能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力，為學(xué)生的終身發(fā)展奠基。

四是探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)是集三維目標(biāo)價(jià)值于一身的教學(xué)載體，教學(xué)中應(yīng)賦予它更豐富的內(nèi)涵。如，由單一的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，擴(kuò)展到多元的智能訓(xùn)練、思維品格的培養(yǎng)（如變通性）等；變情感態(tài)度價(jià)值觀的呼喚，為體驗(yàn)中形成情感態(tài)度價(jià)值觀。

五是教師要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中科學(xué)原理等知識(shí)儲(chǔ)備，重視自身實(shí)踐，提高科學(xué)探究能力，通過(guò)學(xué)習(xí)改進(jìn)教學(xué)中的某些限制學(xué)生思考、實(shí)踐的做法，不能包辦、替代學(xué)生的實(shí)踐探究活動(dòng)。

專(zhuān)家評(píng)介：

曹衛(wèi)芳老師從事中學(xué)生物教學(xué)二十余年，是研究型的教學(xué)實(shí)踐者。她先后做過(guò)多次市、區(qū)研究課，完成多項(xiàng)省部級(jí)的科研課題，在天津市中小學(xué)“未來(lái)教育家奠基工程”培訓(xùn)中，得到進(jìn)一步發(fā)展和提高。

她致力于中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究和實(shí)踐。本文從育人的高度，對(duì)中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了理性思考和實(shí)踐探索。這篇文章針對(duì)性強(qiáng)，對(duì)各種原因造成的當(dāng)前某些學(xué)校生物實(shí)驗(yàn)開(kāi)課不足，甚至蛻變?yōu)椤凹埳险劚钡默F(xiàn)狀，為實(shí)現(xiàn)新課標(biāo)“重在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)”的目標(biāo)，并與當(dāng)今國(guó)際科學(xué)課程強(qiáng)調(diào)學(xué)生“做科學(xué)”的教育理念接軌，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施策略、案例分析和啟示等方面探討因校、因人、因?qū)嶒?yàn)制宜，想方設(shè)法，創(chuàng)造條件，讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生去“做”科學(xué)，在“做”科學(xué)過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)作風(fēng)、堅(jiān)忍不拔的科學(xué)毅力和勇于探索創(chuàng)新的科學(xué)精神。

這篇文章對(duì)中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效實(shí)施，具有一定的啟發(fā)和借鑒作用。（天津市教育教學(xué)研究室生物研究室原主任，特級(jí)教師，全國(guó)生物教學(xué)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)理事，享受?chē)?guó)務(wù)院特殊津貼專(zhuān)家董志剛）