重視生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提升生本學(xué)科素養(yǎng)

郭信

摘? ?要：在高中生物學(xué)教學(xué)中，教師借助實(shí)驗(yàn)開展課程設(shè)計(jì)，并對實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行優(yōu)化處理，對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行科學(xué)組織，能夠?qū)W(xué)生形成思維沖擊，由此學(xué)生形成的學(xué)習(xí)體驗(yàn)會(huì)更為深刻、豐富。待進(jìn)入實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)后，學(xué)生要對實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)效果等做出評估，并主動(dòng)開展實(shí)驗(yàn)研究和探索，如此可促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)探究等學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。而教師在此過程中則應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際需要，及時(shí)做出輔助和干預(yù)，以此為學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)提供更多支持，進(jìn)而有效提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：高中生物;實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì);學(xué)科核心素養(yǎng)

中圖分類號：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-010X（2022）20/23-0098-03

在進(jìn)行生物學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，教師需要有教學(xué)研究意識，即對教材中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)篩選，對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作學(xué)情和基礎(chǔ)進(jìn)行客觀調(diào)查，以此提升生物學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的適切性，進(jìn)而讓學(xué)生在實(shí)踐操作中建立學(xué)科認(rèn)知基礎(chǔ)。高中生已具備一定的實(shí)驗(yàn)操作能力，對實(shí)驗(yàn)有主動(dòng)研究的意識，對此教師要做出有針對性的指導(dǎo)，以讓學(xué)生自然進(jìn)入實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，如此可在深入探索的過程中使學(xué)生形成實(shí)驗(yàn)認(rèn)知。生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容眾多，因此如何進(jìn)行科學(xué)篩選，如何開展優(yōu)化組織，是生物教師需要重點(diǎn)研究的課題。

一、篩選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

人教版高中生物學(xué)教材中有豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，對此教師需要做好整合優(yōu)化處理，以篩選出適合的實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生主動(dòng)操作的熱情。生物學(xué)實(shí)驗(yàn)大多對實(shí)驗(yàn)操作條件有比較高的要求，特別是實(shí)驗(yàn)器材、藥劑的應(yīng)用，因此需要在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。如果教師能夠?yàn)閷W(xué)生匹配一些生活化實(shí)驗(yàn)，即讓學(xué)生在生活條件下也能夠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，那必然能激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性，提升實(shí)驗(yàn)的助學(xué)效果。

教師對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行梳理，以此給學(xué)生提供進(jìn)行自主選擇的機(jī)會(huì)，這樣能夠創(chuàng)造更多學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，幫助學(xué)生主動(dòng)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，使其訓(xùn)練價(jià)值更為豐富。例如在講授人教版新教材高中生物學(xué)選擇性必修一“內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)”時(shí)，教師可組織學(xué)生深入閱讀教材內(nèi)容，以對實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)提出更多建議，并依據(jù)這部分內(nèi)容設(shè)計(jì)出更多的實(shí)驗(yàn)，如觀察實(shí)驗(yàn)，利用顯微鏡觀察血液中的紅細(xì)胞等;生理鹽水的配制實(shí)驗(yàn);人體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的調(diào)查活動(dòng)等。為確保實(shí)驗(yàn)操作順利進(jìn)行，教師還應(yīng)先做好實(shí)驗(yàn)方案的選擇，然后再成立實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)，對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行搜集、準(zhǔn)備。待學(xué)生開始對比分析，確定實(shí)驗(yàn)方向后，其會(huì)主動(dòng)建立實(shí)驗(yàn)合作團(tuán)隊(duì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和組織，而教師在此過程中則適時(shí)做出指導(dǎo)，為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)器材。經(jīng)過一番努力，學(xué)生大多順利完成了實(shí)驗(yàn)操作，并在具體的探究過程中建立了學(xué)科認(rèn)知。

教師可推出一些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，供學(xué)生自主選擇，如此能夠提升實(shí)驗(yàn)的成功率。學(xué)生對實(shí)驗(yàn)有選擇意識，對此教師可做出匹配設(shè)計(jì)，以為更多的學(xué)生創(chuàng)造進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的機(jī)會(huì)，這體現(xiàn)出因材施教的教學(xué)原則，其組織效果相較其他教學(xué)原則而言更為突出。學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，對此教師要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)探索，以成功激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思維，如此可使學(xué)科學(xué)習(xí)進(jìn)入關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

二、創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，調(diào)動(dòng)學(xué)生的探索思維

由于學(xué)生對生物學(xué)實(shí)驗(yàn)有特別的探索興趣，所以教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)情境設(shè)計(jì)時(shí)，不妨多推出一些媒體展示、問題設(shè)計(jì)、演示操作等設(shè)計(jì)方案，以對學(xué)生形成感官?zèng)_擊，如此可為進(jìn)一步推進(jìn)教學(xué)程序創(chuàng)造良好條件。即教師可先利用媒體展示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)程序，然后由學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)材料的布設(shè)等準(zhǔn)備任務(wù)，如此能夠順利啟動(dòng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思維，進(jìn)而可使其在主動(dòng)參與的過程中建立探索認(rèn)知基礎(chǔ)。

教師組織學(xué)生深入閱讀教材內(nèi)容，并對一些概念進(jìn)行互動(dòng)研究，如此能夠?yàn)楹罄m(xù)的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。例如在講授人教版新教材高中生物學(xué)選擇性必修一“體液調(diào)節(jié)與神經(jīng)調(diào)節(jié)的關(guān)系”時(shí)，教師可從人體處于緊張狀態(tài)、體溫控制和口渴等角度進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)——當(dāng)你感覺體溫太高時(shí)，需要做什么樣的調(diào)節(jié)呢？當(dāng)你口渴時(shí)，你會(huì)如何操作呢？并說明設(shè)計(jì)原理……學(xué)生對這些生活體驗(yàn)比較熟悉，自然能夠開展關(guān)聯(lián)性分析?！扒榫w緊張需要做神經(jīng)方面的調(diào)節(jié)，同時(shí)因?yàn)榍榫w波動(dòng)，心跳、呼吸都會(huì)加快，血壓也會(huì)上升，所以還需要激素調(diào)節(jié)，以讓心情逐漸恢復(fù)平靜?！薄翱刂企w溫的方法眾多，溫度過高，可以借助外力進(jìn)行降溫處理?！薄翱诳适求w液失調(diào)導(dǎo)致的，這時(shí)及時(shí)補(bǔ)充水分，能夠起到調(diào)節(jié)作用?！比缓蠼處煂W(xué)生的參與情況進(jìn)行歸納總結(jié)，以順利引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入深度學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。

教師利用生活話題開展課程設(shè)計(jì)，可為學(xué)生帶來更多心理觸動(dòng)。因?yàn)閷W(xué)生有豐富的生活經(jīng)歷，所以對這些問題更為敏感，都能夠借助生活常識對其進(jìn)行有效應(yīng)對，進(jìn)而順利進(jìn)入到學(xué)科學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。學(xué)生對直觀性學(xué)習(xí)情境有特殊的敏感性，因此教師推出生活話題，其目的是比較明確的——就是要啟發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)思維，為其進(jìn)一步參與學(xué)科探究活動(dòng)創(chuàng)造條件。學(xué)生對生物學(xué)實(shí)驗(yàn)充滿好奇，如果教師能夠?qū)訉W(xué)生的生活開展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，必然能夠創(chuàng)造出更多的啟迪力量，以促使學(xué)生自然開展學(xué)科探究活動(dòng)。

三、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)組織，提升學(xué)生的操作能力

學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)后，教師要及時(shí)跟進(jìn)指導(dǎo)和組織，以確保實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。學(xué)生對實(shí)驗(yàn)有主動(dòng)探索的意愿，但實(shí)驗(yàn)需要更多知識的支持，也需要做好細(xì)節(jié)處理，所以教師需要做好具體指導(dǎo)，即針對學(xué)生的操作問題進(jìn)行對應(yīng)提示，甚至現(xiàn)場示范，以此為學(xué)生提供更多學(xué)習(xí)啟示，補(bǔ)足學(xué)生在操作方面存在的一些認(rèn)知短板。同時(shí)教師還可組織學(xué)生進(jìn)行集體實(shí)驗(yàn)操作，即借助集體力量進(jìn)行助學(xué)設(shè)計(jì)。

待教師設(shè)計(jì)完實(shí)驗(yàn)方案后，需要對學(xué)生的學(xué)習(xí)操作情況進(jìn)行觀察評估，以確保實(shí)驗(yàn)操作順利進(jìn)行，提升實(shí)驗(yàn)效率。例如在講授人教版新教材高中生物學(xué)選擇性必修二“種群數(shù)量的變化”時(shí)，教師給出的實(shí)驗(yàn)任務(wù)是記錄培養(yǎng)液中細(xì)菌種群數(shù)量的變化情況。這就需要教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)時(shí)，先做出具體規(guī)劃：分好小組，提出問題，然后做出假設(shè)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。待學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)后，教師要跟進(jìn)指導(dǎo)，并重點(diǎn)關(guān)注實(shí)驗(yàn)問題、實(shí)驗(yàn)假設(shè)、實(shí)驗(yàn)步驟等環(huán)節(jié)，由此指導(dǎo)學(xué)生順利進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)核心。經(jīng)過師生的共同努力，各小組的實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行得都比較順利，實(shí)驗(yàn)也取得了豐碩的成果。在展示環(huán)節(jié)，教師可要求學(xué)生集體匯報(bào)實(shí)驗(yàn)操作情況，學(xué)生對此都能夠積極回饋，并對實(shí)驗(yàn)效果進(jìn)行重點(diǎn)歸納總結(jié)。

教師從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)總結(jié)等角度開展教學(xué)設(shè)計(jì)和組織，能夠讓學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索，進(jìn)而逐漸形成實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練認(rèn)知。優(yōu)化實(shí)驗(yàn)組織，需要教師更多的關(guān)注，以對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行評估，對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行指導(dǎo)，對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行歸納總結(jié)，只有這樣才能讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中建立學(xué)科認(rèn)知基礎(chǔ)。生物學(xué)實(shí)驗(yàn)對操作條件要求較高，對此教師應(yīng)正視實(shí)驗(yàn)操作難度，并及時(shí)做出指導(dǎo)，由此可讓更多的學(xué)生提升實(shí)驗(yàn)操作能力。

四、延伸實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)

教師在實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)信息搜集、實(shí)驗(yàn)效果評價(jià)等方面做出干預(yù)和設(shè)計(jì)，并對學(xué)生提出一些具體的操作要求，如此能夠使學(xué)生自然進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，并在創(chuàng)造性的探索中建立學(xué)科認(rèn)知基礎(chǔ)。信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，可為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供更多選擇。教師組織學(xué)生進(jìn)行媒體模擬實(shí)驗(yàn)，同樣能夠達(dá)成實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練目標(biāo)。

學(xué)生對生活化實(shí)驗(yàn)比較有感覺，對此教師可對實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練設(shè)計(jì)進(jìn)行創(chuàng)新探索，以提升教學(xué)的適切性。例如在講授人教版新教材高中生物學(xué)選擇性必修二“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)”這部分內(nèi)容時(shí)，教師為學(xué)生準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)方案是：深入到生活之中，選擇生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)案例，規(guī)劃食物鏈的能量流動(dòng)示意圖，并進(jìn)行具體分析，然后歸納、總結(jié)分析能量流動(dòng)的方法，參與集體交流活動(dòng)。學(xué)生對生態(tài)系統(tǒng)的概念比較熟悉，對部分食物鏈也有一定的了解，因此都能夠積極開展研究。如“太陽能、水稻、藻類、草食昆蟲、魚類、微生物”組成的生態(tài)系統(tǒng)，“草、兔子、蛇、狐貍”構(gòu)成的食物鏈，這兩者都涉及到生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)問題。再如“生產(chǎn)者、初級消費(fèi)者、次級消費(fèi)者、三級消費(fèi)者、分解者”構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)也蘊(yùn)含能量流動(dòng)的內(nèi)容。教師組織學(xué)生對這些食物鏈的能量流動(dòng)情況進(jìn)行研究，如此學(xué)生的學(xué)習(xí)就帶有了實(shí)驗(yàn)屬性。學(xué)生就這些問題主動(dòng)開展思考和討論，開展課外探究性學(xué)習(xí)，并借助一些信息渠道開展相關(guān)素材搜集，如此可為接下來的研究性學(xué)習(xí)提供更多便利條件。

教師針對學(xué)生的生活、學(xué)習(xí)體驗(yàn)進(jìn)行訓(xùn)練安排，如此可為學(xué)生提供更多進(jìn)行實(shí)踐探索的機(jī)會(huì)。生活中的生態(tài)學(xué)現(xiàn)象十分豐富，對此教師可組織學(xué)生進(jìn)行梳理性研究，如此能夠給學(xué)生帶來更多學(xué)習(xí)啟示。同時(shí)教師還可引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行深度思考，如此可確保研究性學(xué)習(xí)順利開展。生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富多樣，教師對其進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，可使學(xué)生從探索性學(xué)習(xí)中獲得的學(xué)習(xí)體驗(yàn)更為豐滿。學(xué)生的生活經(jīng)歷是可以利用的教學(xué)資源，因此教師要做好學(xué)情調(diào)查，以提升教學(xué)設(shè)計(jì)的適切性。

實(shí)驗(yàn)在高中生物學(xué)教學(xué)中占據(jù)重要位置，教師利用實(shí)驗(yàn)開展教學(xué)，可為學(xué)生創(chuàng)造更多進(jìn)行探索性學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，同時(shí)還能夠使學(xué)生形成豐富的學(xué)習(xí)動(dòng)力，激發(fā)學(xué)生探索的主動(dòng)性，進(jìn)而可促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的健康成長。教師圍繞實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇、實(shí)驗(yàn)情境設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)過程組織、實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練拓展四個(gè)角度開展教學(xué)設(shè)計(jì)，其助學(xué)效果更為顯著，同時(shí)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中獲得的探索認(rèn)知也更為深刻。

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