高中生物学实验教学中实验素养的培养，本文主要内容关键词为：生物学论文,素养论文,高中论文,教学中论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
在高中生物学实验教学中，关于实验素养的教学实践值得探讨改进，以使学生在达成知识、能力和情感态度价值观三维目标的同时，提高自身的生物科学素养，从而提升生物学教学的整体价值。
1 在教学中的问题
实验素养是科学素养的重要组成部分，是实验品质、实验思维、实验能力、实验科学习惯的综合。但是，在实际教学中实验教学是我国生物科学教育适应新课程中最薄弱的一个环节。由于长期以来我国中小学科学教育重知识、轻能力；重结果、轻过程；重间接经验的传授、轻亲身体验的获得，造成了学生实验素养亟待改善的现状。例如，对实验教学不够重视，学生实验习惯差；“画实验”“讲实验”“背实验”多，学生动手实验机会少，缺少实验意识；验证性实验为主，探究性实验较少，实验思维较弱；学生对实验的兴趣停留在低层次感知和操作层面，多数未形成相对持久的探究兴趣和创造兴趣；实验局限于书本，缺乏与生活、生产、社会的联系，导致学生解决实际问题的能力较低，创新精神和实践能力的培养受到抑制；用计算机模拟实验代替具体实验等等。
2 教学建议
2.1 训练实验技能 明确实验室规则，并且专门进行实验技能的训练。例如对学生进行显微镜的使用、如何做观察记录、如何绘生物图、如何写实验报告等实验技能的训练。
2.2 挖掘课本实验 实验教学是一个以学生已有的知识和经验为基础的主动的建构过程。教材中的实验内容是课程标准要求学生掌握的最基本的内容，是学生进行其他实验的基础。
科学实验在探索真理和发现真理的过程中起着非常重要的作用，它不仅意味着某种精确的操作，而且是一种思维方式。教师在分析教材实验内容时，可以着重分析实验设计的思维过程，帮助学生学会实验设计的思维方式。例如“DNA是主要的遗传物质”一节中，肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验是证明DNA是遗传物质的两个经典实验，通过指导学生分析实验设计的思维过程，从而理解这两个著名实验的设计思想和原理，即设法将DNA与其他物质分开，单独地直接地去观察研究它们各自的作用。学生通过分析实验变量和相互对照，养成实验思维和培养实验设计分析能力。
又如，在“物质跨膜运输实例”一节的问题探讨中，关于渗透装置的演示实验，通过补充一个有关物质扩散的问题情境：如何利用现有的材料及试剂：半透膜淀粉溶液，葡萄糖溶液、蒸馏水、I[,2]-KI溶液、少量班氏试剂（班氏试剂能跨膜扩散，葡萄糖遇班氏试剂形成砖红色沉淀），证明下图图解（图1）是成立的。并且让学生根据自己的设计方案，预测一段时间后，透析袋内外的颜色变化？通过师生合作演示实验检验学生的实验设计和预测。然后再设计问题：若想明显观测到水分子扩散的结果，装置应如何改进？还有没有其他能做半透膜的生物材料？学生提出改进和修改意见，通过演示实验再检验效果。
图1 物质扩散的图
根据具体教学实际，可以有选择地将教材中演示实验改变成为学生实验、对于学生所提出的有一定创造性的设计方案，教师要给予足够的重视和适当的鼓励。实验结束后，教师还可以要求学生重新审查自己的实验过程，并以书面形式整理出一份较详细清晰的设计方案。这一方案应包括：目的表述、原理说明、方案概要和步骤等。
2.3 重视经典实验 经典实验闪耀着科学家的智慧，包含着科学的设计思想、巧妙的思维要素、正确的研究方法。因此，实验教学中要重视对经典实验的深层次教学，以启发的形式进行教学。
在“孟德尔的豌豆杂交实验（一）”一节中，通过指导学生学习孟德尔一对相对性状的杂交实验和分离定律，尝试掌握假说—演绎法（图2）。
图2 孟德尔遗传研究方法——假说－演泽法
在此基础上，指导学生观察1个班级里的学生关于双眼皮和单眼皮、有耳垂和无耳垂、有卷舌和无卷舌、有美人尖和无美人尖、拇指竖起时挺直和拇指向指背面弯曲、食指比无名指长和食指比无名指短、双手手指嵌合右手拇指在上和左手拇指在上、脸颊有酒窝和无酒窝等相对性状，根据观察到的现象及数量提出问题，尝试作出假设，并设计实验验证，最后得出结论。通过模仿经典实验的研究方法，有助于学生逐步发展独立的原创创新，有效地提高提出假设、设计实验的能力，并有效地促进了学生实验兴趣的提高。
2.4 精选相关实验 国外生物学课程高度重视实验，实验在教学内容中占了较大比例。例如，英国1996年出版的《GCSE生物学》全书分为83节，每节都有“动手做做”栏目。美国1993年出版的《现代生物学》全书分为53章，每章都有一个实验，实验内容大致占教材的50%，并以探索性实验为主。国外高中生物学实验学术性较强，实验的形式多种多样，如观察、实验、模拟、调查等。这些实验类似科学研究过程，需要学生通过探索获得结论，对于培养学生的实验素养有很大的帮助。
因此，笔者精选美国BSCS教材、《科学探索者》和《科学发现者》中与高中相关生物知识联系的实验内容，作为课堂实验教学的补充和扩展。例如，在教材中的实验“探究酵母菌细胞呼吸的方式”之后，补充实验“温度是否会影响酵母菌的呼吸作用”。首先提出问题：你如何判断温度是否会影响酵母菌的呼吸作用？学生分组讨论后，提出假设，比如说“低温会减弱酵母菌的呼吸作用”或“高温会加速酵母菌的呼吸作用”等。第二步，学生模仿教材中的实验，“探究酵母菌细胞呼吸的方式”进行讨论：设置哪些变量？怎样控制？对照组是什么？如何比较CO[,2]产生的多少？第三步，确定验证本组假设的实验方案，写下实验步骤，列出所需的实验器材，并设计一张记录表以记录观察数据。第四步，根据实验方案完成实验，并收集其他几组同学的数据资料进行比较分析，最终得出结论并进行误差分析。
2.5 完成实验项目 学生以小组合作活动的方式，一个学期完成一个实验项目活动。
开展实验项目活动之前，首先由学生自主确定探究的问题，实验项目可以来自于教材知识的拓展加深，也可以来自于生活中发现的问题。然后由教师对学生所提出的问题在课堂上进行总体的规划，随后学生根据自己所学的生物学知识和技能，独立地、灵活地、创造性地对所提出的问题制定解决方案并实施。
例如，2007学年度开展的实验项目活动就有：通过观察蝌蚪发育过程中体积变化、观察鸡蛋孵化过程中的体积变化等来探究高等动物卵裂过程中囊胚体积的变化情况；建构细胞结构模型活动；开展班级成员关于相对性状的调查；高中学生的饮食结构的调查研究分析、食用菌的培养等等。通过开展实验项目活动，使学生初步具有发现问题、提出研究课题的实验能力；使学生能正确观察和如实记录实验现象和数据，从而养成实事求是的实验精神；使学生在实验过程中学习与他人合作交流；使学生对实验方案和实验结果进行评估和反思，具有对结果进行质疑、改进方案的实验意识。
2.6 尝试实验评价 评价能力是实验能力的一个重要方面。教师首先要转变观念，把评价的机会让给学生。
首先是对已有实验的评价：对于科学家设计的经典实验，让学生反思其中的巧妙，如“能量之源——光合作用”一节中，让学生分析光合作用的探究历程中的经典实验设计的巧妙之处；对让学生归纳科学家成功的原因，如“遗传因子的发现”一章，让学生归纳孟德尔成功的原因；对教材中的实验，让学生评价操作步骤的合理性，如“降低化学反应的活化能”一节中，请学生思考关于酶实验的步骤是否可以互换，为什么？
其次是对自己实验的评价：通过自制的实验评价表，注重评价实验过程和实验结果；由学生自己编写实验报告，除了普通实验报告的内容外，每个学生都可以以自己的理解来创造性地编写实验报告，可以有实验观察记录，实验日记、实验照片、对实验的成败原因的分析，进一步探究的设想或者困惑等。实验评价表和实验报告每次实验结束后，以实验作业袋的形式上交老师，由全体学生参与，评选出优秀实验者。