“三新”背景下高中生物实验教学策略探究

摘要：新课程、新教材、新高考视域下，基于生物学科的特点，积极开展生物实验教学，是培养学生实验探究能力、促进核心素养的关键。鉴于此，教师必须要立足生物实验教学的特点，基于学生的发展需求，积极推进生物实验教学创新，使得学生在多样化的生物实验教学中，内化知识，并促进科学探究素养的发展。本文就以此切入，简述了“三新”背景下高中生物实验教学的原则，并结合课堂教学实践，针对高中生物实验教学开展策略展开了详细探究。关键词：三新；高中生物；实验教学；核心素养生物是建立在实验基础之上的自然学科，实验是生物课堂教学中不可或缺的部分。与理论知识相比，实验具备实践性、探究性、综合性，是培养学生实验操作能力、科学探究能力、高阶思维的重要途径。对此，在《普通高中生物学课程标准》（2017年版，2020年修订）中，明确提出了“加强和完善生物实验教学”的建议，要求教师在组织课堂教学时，应聚焦生物核心素养的要求，组织学生开展生物实验活动，使得学生在实验观察和探究中，了解事物的本质，并在分析数据、表述实验结果中掌握科学探究的方法，最终促进生物核心素养的发展。但在教学实践中，生物实验教学并未受到应有的重视，且生物实验教学方式单一，存在明显的表面化、机械化现象，甚至是“讲实验”代替“做实验”，学生动作操作能力差，致使生物实验教学的效果大打折扣。鉴于此，高中生物教师必须要立足于生物实验教学的育人价值，从不同的视角展开探究，全方位推进生物实验教学创新。一、“三新”背景下高中生物实验教学设计原则“三新”视域下，鉴于高中生物实验教学中所承担的育人价值，教师在设计生物实验教学时，必须要遵循以下四个原则：原则一，科学性。“三新”视域下，实验教学的科学性集中体现在教师的“教”和学生的“学”两个方面。对于教师来说，实验教学的科学性，要求教师在设计实验教学方案时，应结合新课程标准和教材内容中的相关要求，基于学生的认知发展区设置教学目标；同时，还应遵循教学原理和学生的学习需求，积极做好教师的引导工作，给学生充分的自主探究空间；对于学生来说，教师在开展生物实验教学时，应立足于生物实验中蕴含的育人价值，基于学生基本知识和原理设计实验教学方案，确保学生在生物实验活动中，获得知识、思维、综合能力的发展[1]。原则二，开放性。“三新”视域下，实验教学的开放性集中体现在：给学生极大的自由度，允许学生在实验过程中提出问题、设计实验方案。在开放性原则下，教师在设计实验方案时，还应允许学生出现实验效果不理想、实验失败等现象。另外，在开放性原则下，教师在设计实验方案时，不应拘泥于教材和校内，而是基于学生的学习需求，积极开发校外课程资源，使得学生走进自然，探索生命奥秘，最终产生浓厚的学习兴趣。原则三，安全性。“三新”视域下，教师在设计实验教学方案时，应始终坚持“安全第一”的原则，尽量不使用危险的实验方法和实验试剂。同时，在安全性原则下，教师在开展实验教学时，还应在可能出现安全隐患的地方，提醒学生注意，如：刀具、酒精灯、强酸强碱试剂、易燃药品、用电安全等，将其列入到实验安全的注意事项中。另外，如果在开展校园专题实验活动中，在安全性原则下，教师需要在活动之前召开说明会，着重强调安全出行、组织纪律等。原则四，探索性。“三新”视域下，基于生物实验中蕴含的育人价值，教师在优化实验教学时，必须要遵循探索性的原则，凸显学生的主体性，使得学生在自主探索活动中，构建知识，并由此获得基本知识、态度、理解、经验等方面的发展。因此，教师在设计实验教学方案时，必须要将学生从“老师讲什么就听什么、老师让做什么就执行什么”的被动学习者的身份中，逐渐转变成为学习活动的主动者，引领其在学习中生成自己问题、在自主探索中建构自己需求的知识和科学思维等[2]。二、“三新”视域下高中生物实验教学策略研究（一）树立以生为本的教育理念“三新”视域下，新教材、新课程、新高考的共同特点就是紧紧围绕学生进行，真正实现了“以生为本”的育人理念。但是在传统的生物实验教学中，教学内容过分依赖教材，教学活动则过分依赖教师，忽视了学生在生物实验中的参与，致使学生完全处于被动接受的状态下。同时，在这种实验教学活动下，生物实验教学过程枯燥乏味，不仅难以激发学生的实验学习的积极性，也制约了学生核心素养的形成。鉴于此，面对“三新”要求，教师必须要及时革新教学观念，将“以人为本”的实验教学观念全部融入实验教学活动中，确保学生能够积极主动发挥自身的主观能动性，促使其积极主动思考、深入探索与研讨，使得学生在实验探究活动中，获得核心素养的形成与发展。例如，在“DNA分子结构”的实验教学活动中，为了满足“三新”教学要求，教师在设计实验教学方案时，就尊重学生的主体地位，对传统实验教学模式进行了创新，使得学生通过小学学习的方式，观察DNA分子的直观三维结构模型，使得学生在此辅助下，理解抽象的生物知识。同时，根据以生为本教育理念的指导，教师在创新实验教学模式时，再次聚焦学生难以理解的知识点，为学生设计了探究性问题：结合DNA分子结构模型，对DNA链条之间存在何种关系？如此，学生即可在探究性问题的引领下，更好地完成生物实验探究学习，并在实验探究中促进核心素养的落地。（二）积极开发多样化生物实验资源实验资源是开展实验探究的外部保障。面对“三新”视域下的实验教学要求，教师在优化实验教学时，必须要紧紧围绕具体的生物实验，结合各个学生的生物知识掌握情况，从以下两个方面开发、拓展生物实验资源。一方面，以教材为基础，充分挖掘生物教材中的实验资源，引导学生开展多样化的生物实验活动，促进学生核心素养的发展。鉴于此，教师在优化生物实验教学时，即可以此切入，对生物教材中的实验资源进行改进，将教材中的固定实验改编为开放性实验，以便于学生在实验探究中促进探究和创造能力的发展。另外，教师在优化实验资源时，应鼓励学生从身边收集实验资料和素材，开展自主化、个性化的实验探究活动[3]。例如，在“生物膜”教学中，虽然教材中给出了“制作生物模型”的实验，旨在引领学生通过生物实验，对细胞膜的结构形成直观认知，明确细胞膜结构和功能之间的关系。鉴于此，教师在优化生物实验教学时，即可从实际生活出发，鼓励学生利用生活中废旧的中药丸球形蜡纸包装盒、金属丝制作磷脂分子模型，使得学生在熟悉的实验素材中，感受生物膜的特点；另一方面，教师还应积极拓展生物实验资源。这就要求教师在设计实验教学方案时，应遵循就地取材的原则，充分利用学校或者学校周边的资源开展丰富的实验活动。以“种群的特征”教学为例，教师引导学生在自然中开展种群的调查活动，通过实践调查深入理解种群的概念，明确种群年龄特征、出生率、死亡率之间的关系，提高学生的学习体验，最终使得学生在拓展性资源中，习得相关生物知识，并促进核心素养的发展。（三）联系生活创设问题情境“三新”视域下，教师在优化生物实验教学时，必须要关注学生的学习动机、培养学生的实验学习兴趣，使得学生从内心产生实验探究的欲望，真正实现实验学习的化被动为主动。鉴于此，教师在优化生物实验教学时，应立足于生物学科和实际生活的内在联系，将生活中的生物现象融入生物教学课堂，创设问题情境，引导学生运用生物实验的方法探究生活现象背后的规律，在情境中思考、分析，最终在实验的过程中，促进核心素养的形成与发展。如，以“探究植物细胞吸水和失水”教学为例，教师在导入环节，利用多媒体信息技术，为学生显示了生活中的情境：当天气干旱的时候，植物的叶片就会发蔫，甚至枯萎，而当雨后或是浇水后，植物就会恢复如初；在腌制黄瓜的时候，往往将黄瓜切成几段，并加入食盐，黄瓜很快就会渗出水来；在菜市场中，菜农为了保持蔬菜的品相，不断地向蔬菜叶上喷水等。在生活中常见现象的基础上，教师向学生提出问题，使得学生在原因思考中，逐渐进入到“细胞吸水和失水”的学习活动中。接着，在具体的实验教学活动中，教师又为学生设计了两个问题：水分是怎样进出植物细胞的？在植物细胞吸水或失水的过程中，细胞的原生质层起到什么作用？之后，促使学生在问题的引领下，结合所学的知识，自主设计实验方案，根据教材的提示，结合蔗糖、清水、紫色洋葱实验材料，对自己的猜想进行验证。在这一实验教学活动中，教师以实际生活作为情境载体，以此唤醒学生的实验探究欲望。之后，教师又在生活情境的基础上设计问题，使得学生在问题的引领下，做出实验猜想、设计实验方案、开展实验验证等，真正提升学生的实验学习效果[4]。（四）聚焦生物实验的探究学习“三新”视域下，培养学生的科学探究素养，已经成为高中生物实验教学的重要任务。然而，当前高中生物实验教学主要以演示类实验为主，学生缺乏自主思考和探究的机会，降低了学生的实验兴趣，抑制了学生实验能力的发展。以往，教师常常以讲述实验的方式开展实验教学，让学生通过记忆的方法掌握实验原理、目的、现象和结果。这样虽然能够帮助学生有效地掌握实验知识，但是却忽视了学生操作能力的培养，不利于学生思维的发展，与“三新”理念背道而驰。对此，教师应关注学生的实验过程，通过实验帮助学生形成操作能力和科学探究能力，引导学生积极提出假设，运用实验的方法进行验证，通过实验探究真相，得出结论，学生在实验中经历分析、比较、综合等思维过程，掌握实验技巧，形成科学的探究态度，促进学生的全面发展。以“探究酵母菌呼吸方式”为例，为了落实“三新”视域下的实验教学要求，教师在组织课堂教学时，可引入生活中利用酵母菌发酵的例子，诸如发面蒸馒头、制作果酒果醋等。随后，教师引导学生猜想，酵母菌在蒸馒头、制作果酒果醋中起到怎样的作用，酵母菌是怎样呼吸的？在这一过程中，学生结合所学的知识，提出假设：酵母菌既可以在有氧环境中呼吸，也可以在无氧环境中呼吸，但是其产物并不相同，在有氧的条件下，呼吸产物为二氧化碳，这样就能够使得发酵好的馒头疏松多孔。在无氧条件下，酵母菌的产物是乙醇。在此基础上，教师给学生搭建问题支架：如何通过控制酵母菌的生存环境，验证酵母菌的呼吸方式，并得出酵母菌在不同呼吸方式下的产物？如此一来，学生就能够自主提出假设，并运用实验的方式进行验证，经历实验操作、观察、总结等过程，完成实验探究，得出结论，深入理解教材知识，提高学生的实验能力，促进学生核心素养的发展[5]。（五）关注实验方案改进与设计“三新”视域下，教师在优化实验教学时，还应聚焦学生的实验改进和自主设计能力，使得学生在改进实验方案、设计实验方案的过程中，历经完整的实验探究过程，并从中获得综合性发展。如，在“植物细胞的吸水与失水”实验教学活动中，教师在指导学生学习时，就聚焦“紫色洋葱”这一实验材料，指导学生分析为什么选择这一材料。但是在实验过程中，学生发现撕去洋葱表皮时，极容易撕破表皮细胞，甚至还存在叶肉过多不好观察等现象。针对这一现象，教师可指导学生对原实验进行改进。学生在交流与探究中发现，一些洋葱的内表皮颜色比较浅，不容易观察到实验现象，可以在蔗糖溶液中加入红墨水的方式进行改进；针对新鲜的洋葱叶肉细胞与表皮细胞不易分离的情况，可以先将新鲜的洋葱叶片剥离，并在太阳下晾晒一段时间，将叶片上的水分蒸发掉，使得叶片微微发蔫，这样叶肉细胞与表皮细胞就很容易分离了。此外，当学生学习完糖类、蛋白质的鉴定方法之后，教