谈义务教育生物学实验及其教学的分析与评价，本文主要内容关键词为：生物学论文,义务教育论文,评价论文，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。
实验是义务教育生物学教学中的重要组成部分。《义务教育生物学课程标准（2011年版）》在具体内容标准中专门列出了活动建议，其中的大多数是关于实验和探究活动的，这固然与“倡导探究性学习”的课程理念直接相关，但也与实验教学在生物学教学中的重要地位有直接的联系。 一、生物学实验在三维教学目标中的价值分析 没有实验就没有生物学，更没有现代生物学及其技术的飞速发展。生物学中重要的学说、原理，规律、定律等无一不是建立在实验的基础之上的，生物学实验体现了自然科学是建立在实验基础上的这一共同特点。下面列出的一些科学事实足以说明这一观点（见表1）。 （一）从获取知识的角度看生物学实验 重视重要概念的传递和建构，是中学生物学教学的核心内容。从概念建构的模式来看，主动探究，从实验中观察现象，获得事实或数据，得到相应的结果和结论，这些结论就是一些重要的概念。这种通过实验建构概念的模式，是学生学习生物学知识的重要模式之一。 从实验中获得重要的概念，是科学家进行科学研究，发现科学原理和规律的重要方法。学生学习生物学时，尽管不可能重复所有重要的科学实验，但选择其中一些经典的实验，让学生经历科学家的研究历程，不仅可以加深对重要概念的理解，还能学习科学家进行科学实验的一些重要的科学方法。 （二）从技能培养的角度看生物学实验 学生实验操作技能的培养是中学生物学教学的重要任务，也是学生必备的基本技能。操作技能是一种动作技能，动作技能的提高需要实践。实践不仅仅提高了学生的操作技能，更为学生将来走入社会，完成生产和生活中的一些必要的实践活动奠定了基础。
实验技能分生物学专业技能和各学科共有的技能两部分。初中生物学专业技能主要有如下内容：制作临时装片和徒手切片、使用显微镜、绘制生物简图、水浴加热、采集并制作植物标本、培养微生物等。各学科共有的技能是：观察、调查、记录、分析和处理数据、推理、判断、综合、归纳等。 无论是生物学专业技能还是各学科共有的技能，都可以在实验中得到很好的训练，特别是生物学专业技能。如果离开生物学实验，仅靠教师的讲解和纸笔的训练，实验技能是不可能得到真正的提升的。 （三）从能力培养的角度看生物学实验 生物学实验能够训练学生的观察能力、探究能力和思维能力。认真仔细地观察，是实验成功的基础；从现象中发现有价值的问题，并设计方案进行探究，是探究能力的重要内容；真实地记录数据，对数据进行认真分析和处理，从中得出相应的结论，是思维能力的集中体现。 （四）从兴趣培养和科学精神、科学态度培养的角度看生物学实验 兴趣是最好的老师。生物学实验中呈现的仪器、设备，观察到的现象和事实，都是日常生活中很少甚至不可能接触和观察到的。新奇的事物往往会激发学生动手操作和探究的兴趣。实验中提出的问题是值得探究的问题，也可能与学生的日常概念有差异，但这更容易激发学生深层次的求知欲，为他们主动学习提供良好的平台和载体。 在美国科学协会颁布的《2061计划》中，提出通过科学教育，儿童应该具有的科学态度是：（1）好奇心：善于提出问题，并且积极地去寻求答案；（2）尊重实证：思路开阔，积极主动地去考虑不同的、有冲突的实证；（3）批判地思考：权衡、观察和对观察到的事实进行评价；（4）灵活性：积极主动地接受经证实的结论和重新考虑自己的认识；（5）对变化世界敏感：有尊重生命和环境的觉悟。科学实验正是培养学生良好科学态度的最好的载体。 实事求是、勇于探索和创新，是科学精神的两个最为重要的方面。科学精神可以分为理性、实证、求实、求真、探索、可重复和可检验、协作、创新等具体方面。科学精神正是科学实验的精髓所在。 实验意识和实验能力是教师必不可少的基本功之一，教师只有认识到实验的重要地位和作用，认识到实验是建构重要概念的重要方式，才能有意识地提高自己的实验技能，在实际的教学活动中有效开展生物学实验。 二、义务教育生物学教材中的实验类型分析 科学方法论中的实验是指根据一定的研究目的，在人为控制或干预研究对象的条件下所进行的观察活动。中学生物学中的实验，通常是指在实验室中利用仪器设备进行的各种探究活动。这里所说的实验，更加广泛，除了学生的操作活动，如实验、探究、调查、制作和设计之外，还包括教师的演示实验。具体来说，可以分为以下7种类型（见下页表2）。 按照以上标准，统计人教版义务教育四册生物学教材，共涉及实验及探究活动47个（见下页表3）。 由上表的统计数据可知，由于各年级生物学教材内容不同，实验的数量也不相同。七年级上册教材的实验数量（20个）要多一些，这主要是基于学习内容为细胞的结构与功能，生物体的结构、层次，特别是植物体的结构、层次等基础知识容易安排实验的原因。 总体来看，中学生物学的实验类型和数量的设计符合学生的年龄与认知特点：（1）以观察、鉴别类实验和探究实验为主，反映了通过探究活动，帮助学生建构概念的教学理念。一是通过观察等活动，让学生认识观察的对象，从而获得感性的认识，这是学生获取生物学知识的最主要的方式；二是探究能力的培养，让学生学习科学家的研究方法并开展探究活动，为将来的自主学习和研究打好基础。（2）操作技能是生物学实验的基本功，七年级上册是学生学习生物学的开始阶段，安排这类实验让学生进行训练顺理成章。（3）制作或设计活动类实验以培养学生的动手实践能力为主，是学以致用、训练技能、拓展视野的比较好的活动类型，因此，四册教材都设置了相关的实验活动内容。 三、正确理解教材中实验的教育价值 调查发现，中学生物教学中实验教学普遍存在以下问题：（1）不做实验，只讲实验，以讲代做；（2）集中做实验，将实验教学与课堂教学剥离，这种做法只看到了实验操作技能上的价值，忽视了实验对建构重要概念的重要作用；（3）所有实验教学平均用力，统一要求；（4）用教学大纲的视角和要求看待课程标准下的实验。这几种做法反映了教师对教材中实验的地位和作用有着不正确的看法，这些看法，既有教师个人素质的问题，也有实验条件有限的问题，这都是不可取的，亟待纠正。
（一）研读课程标准，认清实验在课标中的位置和地位 课程标准中的“具体内容”是教师教学时必须完成的教学目标，“活动建议”中的内容是提供教师参考的教学活动案例，不要求教师必须完成。因此，能够研读课程标准，认清每个实验在课程标准中的具体位置，理解这些实验的具体要求并在教学过程中具体落实，是教师必备的基本功。 例如，“使用显微镜和制作临时装片”位于“具体内容”之中，这就说明，这两个实验必须由学生亲自完成。从目标要求上看，“使用”是技能性目标中的独立操作水平，“制作”是模仿水平，因此，前者的要求高于后者，在教学落实中的要求不同；再如，“观察某种原生动物（例如草履虫）的取食、运动、趋性”位于“活动建议”之中，从课程标准的角度看，该实验不是必做的实验，教师可以根据教材的安排及教学的具体情况灵活决定。因此，研读课程标准是理解和把握教材中实验的第一步。 （二）正确理解编者的设计意图 教学时，抛开教材只研究课标，显然是不切实际的做法。教材中的每个实验都是编者精心设计的结果。例如，从“探究非生物因素对某种动物的影响”的实验题目来看，教材中没有明确提出探究哪种动物，但在探究的背景材料中，教材提供了鼠妇、黄粉虫和金鱼三种动物，可以分别从光照条件和温度两个角度进行探究。教材这样做的目的，一方面为全国各地的生物学教师提供了可参考的实验材料和探究问题，另一方面表明，如果有更好的实验材料，教师也可以根据具体情况选择其他生物进行探究，这种实验设计的灵活性应该体现在教师组织实验的灵活性上。再如，“探究二氧化碳是光合作用必需的原料吗？”这个实验，教材只是呈现了一些提示和讨论，让学生自行设计实验方案并进行交流。“探究非生物因素对某种动物的影响”是初中生物学的第一个实验，教材以鼠妇为例呈现了比较完整的探究方案，其目的是让学生体验探究活动的全部过程和环节，而“探究二氧化碳是光合作用必需的原料吗？”这个实验，则是在教材中其他探究活动和众多实验的基础之上，要求学生根据探究活动的方法和流程，独立地设计实验方案并进行探究，检测学生习得的探究方法和探究能力，这种编排体现了探究活动能力要求循序渐进的设计思想。 只有真正理解编者对每个实验设计的意图，并认真分析这些设计意图的科学性和合理性，教师才能真正地用好教材，组织好实验活动。 （三）分析每个实验突出的教育价值 不是每个实验都有完整的三维目标。一般情况下，大多数演示实验只有知识目标，即演示实验是为了帮助学生理解重要概念而设置的；验证性实验以知识目标为主，但实验中的技能训练非常重要；探究性实验以技能性目标为主，但知识性目标同样重要，而且探究性实验一般都会渗透情感态度目标。分析清楚每个实验重要的教育价值，正确理解这些教育价值，是有效性地实现实验教学关键环节。 例如，“探究非生物因素对某种动物的影响”的教学目标是：（1）亲历科学探究的一般过程；（2）尝试控制单一变量和设置对照实验；（3）用实验说明非生物因素对某种动物的影响；（4）能够认真观察和记录，并与小组其他同学合作与交流；（5）对小动物轻拿轻放，实验后将动物放回大自然。这5条涉及知识、能力和情感态度价值观目标，其中的第一条和第二条目标最为重要，第一条目标有助于学生认识探究活动的基本步骤，第二条目标是学习科学探究中最重要的科学方法，这两条目标是后续探究活动的基础，因此教学时应该给予极大的重视。 不同的实验有着不同的教育价值，调查实验要注意让学生学习调查方法，观察和鉴别类实验要注意训练学生专业的生物学技能，验证性实验要注意让学生学习科学方法和重要的概念。教学时有意强化实验突出的教育价值，避免面面俱到，这是组织好实验教学的重要环节。 四、改革实验评价，促进实验教学 传统的实验评价是以纸笔测验为主，即考查学生对实验的实验原理、实验方法、实验步骤、实验现象和结果的理解程度。这种评价有其优点，它方便、快捷，在一定程度上强化了实验所涉及的知识目标。不足之处是弱化了实验操作技能的考核。实验操作技能是大多数实验教学的核心目标，动手操作实验，不仅训练了学生的操作技能，而且还有利于重要概念的形成。因此，仅仅用纸笔测验的方式对学生进行实验考查，显然是不全面的，应更多地评价学生的实验操作技能，鼓励学生多做实验，做好实验。 表现性评价是评价学生掌握实验技能的一种重要的评价方法。下面以“练习使用显微镜”为例，呈现该实验评价时需要制定的量规（见下页表4）。表现性评价既可用于评价学生的实验学习情况，也可应用于教学过程，促进学生对实验的学习。 表现性评价的最大优势是评价了实验的各个环节，做到了评价的全面、准确和客观，是值得尝试的一种评价方法。
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