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1、刍议高中生物实验教学的重要性摘要：生物学是一门以实验为基础的自然科学，现代生物科学的发展尤其依赖于科学实验。在生物教学中，学生实验、实习和观察等实践环节对学生掌握生物学知识、科学方法、培养能力和形成科学素质都有至关重要的作用。关键词：生物实验 高考 探究 能力各国的中学生物课大都极为重视实验教学。而结合近几年高考命题来看，设计和完成实验的能力是培养与选拔创新人才的关键。所以目前我国的生物学教学非常注重生物学的实验教学。一方面新教材中增加了许多实验，包括观察、探究和调查等实验；另一方面，教师的教育教学观念也强化了实验教学的意识。教学中教师在落实理解能力的基础上，还加强了实验设计、探索研究的训练，
2、并且紧密结合工农业生产和生物科学发展的实际，灵活应用，使学生充分理解生物学知识的重要性。一、透析教材经典实验，建构科学思维方法 将教材中的经典实验加以透析，不仅有利于学生掌握实验设计的基本方法，更有利于学生深刻理解生物学的基本原理、规律，形成规范、严谨、科学的思维方法。1掌握实验设计的一般方法在生物学的发展史上，观察和实验是获取经验材料的基本方法，归纳是广泛使用的整理经验材料的科学一般方法。生物学的许多概念都是通过归纳得到的事实性概念，如环节动物、被子植物等；许多理论也是以归纳为主要方法得出的，如自然选择学说、生物进化等。因此，在传统的生物学课程中，通过观察和实验等实践活动来认识自然。在生物学
3、发展史上，还存在另一种获取经验材料的方法，就是“提出问题做出假设设计实验完成实验分析现象得出结论” 1。例如，孟德尔通过豌豆的杂交试验发现了遗传性状的分离现象和自由组合现象，如何解释？他提出了一套关于“遗传因子”的假设，利用这个假设解释了分离现象和自由组合现象，再用测交试验对假设进行了验证，最后得出了基因（遗传因子）的分离定律和自由组合定律。20世纪，这种方法在生物学研究中已经处于主导地位，也就是我们现在学习中涉及较多的探究性实验方法。2受到科学态度和科学精神的熏陶传统教材过于强调知识的传授和积累，对经典科学实验只是简单地介绍其实验结果，而对实验过程和研究者所具有的人文精神、科学素养以及知识背
4、景等都很少介绍，致使学生产生科学研究不需要付出太多努力的错觉，这显然不利于学生科学精神和科学态度的培养。但事实上，生物科学的每一项研究都是一个不断向前发展、曲折上升的历程，科学成果的获取除了依赖科学的研究方法以外，还需要科学家们献身科学的精神和严谨的科学态度。因此，新教材加入了一系列科学探究的过程。比如光合作用的探究历程2，从普里斯特利（J.Priestley，17331804）发现植物可以更新空气、英格豪斯（J.Ingen-housz）发现植物更新空气需要阳光和绿叶、梅耶（R.Mayer）指出植物光合作用把光能转化成化学能、萨克斯成功证明绿色叶片中产生淀粉、鲁宾(S.Ruben)和卡门(M.
5、Kamen)用同位素标记法证明光合作用释放氧气全部来自水，到卡尔文(M.Calvin，1911)最终探明卡尔文循环以及后来许多科学的其他实验。这些经典实验都是科学家精心设计、辛勤探索、反复实践得到的。在教学中教师让学生在理解实验设计思想的基础上，还应对实验材料的选择、实验条件的控制、对照实验的设计、实验结果的分析验证等方面作深入剖析。通过对教材经典实验的剖析，一方面打破了学生认知过程中的思维定势，发展了学生的创新思维，引导学生亲身经历与体验科学的发展过程，给学生一个轻松、愉悦而又富于开拓创新的氛围，启迪其思维；另一方面在学生获得现成的、具体的科学知识的同时，还可以培养他们学习的主动性，形成客观
6、而实事求是的科学态度，严谨的科学思想方法，不懈的进取精神和坚忍不拔的意志等。特别是在剖析的过程中及时对学生的发现和创新给予肯定和赞扬，更能让学生体验到成功的喜悦，强化自信和对创新的渴望。二、进行实验完善与探究，培养生物学综合能力生物课程标准指出生物科学不仅是众多事实和理论，也是一个不断探究的过程。探究性实验在生物学教学中的地位日益突出。它的基本步骤一般可分为3个阶段：问题情境阶段、实施体验阶段和表达交流阶段。具体地说，又可以从以下7个方面来论述：发现问题提出问题做出假设制定计划实施计划得出结论讨论交流等1。这些探究的基本步骤，不仅仅是一种形式上的东西或方法上的东西，而是反映了人们认识事物实质和
7、提示事物规律的本质要求的，它们是符合人类认知的一般规律的。因而，也是科学的思路或步骤。加强实验的探究，不仅能提高学生的实验操作技能，更能促进学生领会实验设计思路，学会用实验验证规律的方法。2009年江苏生物高考目标对学生实验能力的要求是3：a.了解相关实验的目的、原理、方法和操作步骤；b.初步具备验证生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理；c.具备初步探究一些生物学问题、恰当评价和完善实验方案的能力。而“实验完善与探究”是考查学生生物学综合能力的适合形式之一。考查主要体现在3个方面：一是教材中的基本实验（含演示实验、学生实验、实习、部分研究性课题及初中生物学实验）；二是教材
8、中具有可操作性的基本原理，如应激性、植物组织培养、动物克隆、单克隆抗体的制备等；三是一些生物学经典实验，如生长素的发现、人鼠细胞的融合实验等。因此在生物学教学中，有条件的就要尽可能让学生动手设计、亲自体验，没有条件的也可以让学生观看配套的视频材料，要让学生学会设计实验并进行相关分析。教师也可以指导学生改变实验条件，把教材中的验证性实验改为设计性实验，把单一实验方法变为多种实验方法，变演示实验为探究实验，有关实验探究内容如：探究双缩脲试剂的使用，如探究双缩脲试剂A液和B液放入顺序对蛋白质鉴定的影响、双缩脲试剂能否用于对尿素的鉴定、斐林试剂与双缩脲试剂的比较等；探究影响酶活性的因素，设计影响酶活性
9、的因素探究方法和得出结论；探究糖尿病人尿糖的几种检验方法，如斐林试剂、班氏试剂、尿糖试剂对还原性糖不同方法的鉴定等等。学生通过自主操作，亲身经历科学探究的过程，阅读、观察、比较、思考、设计、试验和完善。在这其中学生会提出不同的假设、设计不同的实验方案、采用不同数据处理的方法等，在思维和实验操作过程中都留有较大的自由度，为训练学生的发散性思维提供了可能。比如我们在探究酵母菌细胞呼吸的方式的时候，有的学生提出：这个实验装置能否用来收集酵母菌呼吸作用所产生的CO2呢？有的学生问是否可以让它吹气球？这时教师可以给予鼓励与帮助，让学生课后去寻找答案，使课堂具有开放性。学生在实验实施过程中必定会遇到多方面
10、的困难和挫折，比如在探究光照强弱对光合作用强度的影响的时候，有的小组实验效果不理想，但浓厚的兴趣和强烈的责任感促使他们想方设法去战胜困难，尽量寻找解决问题的新途径。比如，有的学生考虑到天气比较寒冷，可能影响了光合作用有关酶的活性；有的同学认为可能是光照强度不够，应换用瓦数更高一点的灯泡等等。许多学生课后强烈要求再进行实验，并且还要继续探究其他因素对光照强度的影响。这无疑是在锻炼和培养他们的意志和毅力，拓展开他们的思路，增强其自信心，大大提高了学生创新实践能力。并且通过小组间的合作，分析讨论和自主设计实验的过程，可以培养学生多方面的能力：与他人的合作意识、分析综合的思维能力、表达与交流的能力、实
11、事求是的科学态度、自我评价与评价他人的能力、创新能力等。三、适时引导点拨，保持对关键问题的关注学生在探究过程中一方面通过学生之间的讨论、思维的碰撞、实验的操作来发展能力，另一方面则需要教师的引导和点拨。如在巡视过程中，可以提出一系列与实验相关的问题，以引导学生思考与探究。如：实验原理的运用是否科学；实验材料的选用是否容易，实验效果是否明显；实验手段和方法是否简便易行，效果是否明显；实验变量确定的原则和控制；实验是否需要设置对照，对照实验设置的方法和目的；实验步骤是否科学，能否改变；实验结果的预测和分析；实验是否具有其他的途径等。从而保证课堂教学的高效优质。教师在操作过程中巡回指导，若发现具共性
12、的问题，要让全班停下来，统一纠正后再继续实验。最后教师总结实验，指导学生完成实验报告，从而进一步培养学生独立实验的能力。当然，进行实验设计和探究对教师驾驭课堂和教学内容的能力都提出了更高的要求。在实验过程中，要很好地把握教师的主导作用和学生的主体作用，避免出现盲目而无序，热闹而无获的情况。因此在授课前教师必须精心准备，要预见到可能发生的所有情况，尤其是实验安全性问题。但是在实验中教师应该注意自己所扮演的不是高高在上的知识的传授者，而是和学生平等的学习者、参与者、结论的共同形成者。在营造宽松和谐的学习氛围的同时，有时候教师也可能从学生那里获得更多的灵感和信息，反过来促进自己的教学。因此，实验探究
13、过程也是师生互相促进、共同提高的过程。对近几年的生物高考实验题的粗略分析可知，高中生物实验仍应是高考的一大重点。从2009年江苏高考生物考试说明看3，实验考查内容仍然是20项，其中“检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质”、“通过模拟实验探究膜的透性”、“叶绿体色素的提取和分离”、“植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用”、“果酒和果醋的制作”、“DNA粗提取与鉴定”等6个实验内容的等级要求由A提高到B，在20项实验中，A等级的有7个，B等级的有10个，C等级的有3个，使实验考查的能力要求有了很明显的提高。而考查的内容往往既蕴含于课本之中，又凌驾于课本之上。这就要求在实验教学过程中，对于课本中包含有
14、实验素材的内容，教师应引导学生对其中的实验内容进行由浅入深、由点及面的分析与探究，尤其应让学生学会用新教材、新方案来再认识课本中已有的实验，鼓励学生能时时用“另类”的设计或分析来解决已有的实验问题。在教学中，若能长此以往地坚持如此引导，学生的创新能力与探索能力一定会有快速提高，在结合规范的文字描述，我们就一定能在高考乃至学生的以后的发展中收获成功！参考文献：1 郑春和.浅谈高中生物学的探究性实验J.生物学通报，2003，38（9）：31.2 朱正威,赵古良.生物1分子与细胞S.江苏:人民教育出版社,2007:101-102.3 2009江苏省普通高中学业水平测试生物说明.江苏：教育出版社，2009：62-68.6
