新课程理念下高中生物实验教学中学生能力的培养

新课程理念下高中生物实验教学中学生能力的培养

李志涛

［摘要］生物实验是高中生物教学中的重要内容，是培养学生思维能力和实践能力的重要手段。随着新课程改革的深入，教师必须解放思想，更新观念，从注重对学生的知识传授向注重对学生能力的培养转变，通过实验提高学生的综合素质，培养学生的多种能力(以实践能力为基础的实验观察能力、实验操作能力、科学探究能力、思维能力和创新能力等)，为学生将来的发展奠定良好的基础。

［关键词］新课程高中生物实验教学

在生物教学中，学生的实验、实习和观察等实践环节对学生掌握生物学知识与科学方法、培养能力和形成科学素质都有至关重要的作用，新教材中增加了许多实验内容，因此如何利用课本实验培养学生实验与探究能力是生物教学成败的关键之一。但是过去由于太注重教材和书本知识，使生物实验变成了知识的简单验证和再现，学生做实验往往是在现有的、固定的模式下机械化地重复实验。实验教学成为我国生物科学教育中最薄弱的环节，是生物教学最需要解决的问题之一。因此，必须优化高中生物实验教学，改进实验教学方法和教学手段，通过实验提高学生的综合素质，培养学生的多种能力(以实践能力为基础的实验观察能力、实验操作能力、收集和处理信息的能力、思维能力、科学研究的能力和创新能力)，为学生将来的发展奠定良好的基础。

一、利用观察类、鉴定类等常规实验培养学生以下几方面实验能力

(一)掌握实验原理和分析实验程序的能力

实验原理的掌握是开展实验的基础。例如，“叶绿体色素的提取和分离”，学生必须掌握叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同:溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快;溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢。

一个较为复杂的实验过程是设计人员长期辛勤劳动的结晶，它往往经过几十次甚至上百次的反复摸索。所以，在学生实验中不能单纯地按照实验指导进行“按方抓药”出现结果就行了。而要指导学生去分析实验中每一个步骤的作用、意义以及各步骤之间的联系，从中学习解决问题、研究事物的方法。例如，在“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中，装片的制作流程为:解离→漂洗→染色→制片。要让学生了解根尖放在15% HCl溶液中是为了溶解细胞间的果胶质，使根尖细胞间变得松散，易于相互分离，否则根尖细胞很难压散，不利于在镜下观察。另外，通过盐酸和酒精的处理，使细胞迅速死亡，并让细胞分别保留各自的分裂状态。漂洗是为了冲洗解离液，防止解离过度，利于染色。又如，用龙胆紫或醋酸洋红溶液染色的目的是，这两种染料易使核内的染色体着色，从而增大细胞核与周围部分的反差，便于观察染色体分布和变化。压片的目的是使细胞分散开，变成单层，否则光线无法透过会影响观察。压片时在盖玻片上再加一片载玻片的目的是防止手指与盖玻片直接触压，会将极薄的盖玻片压碎(在镜下观察前应将载玻片取下，并注意不要让盖玻片移位)。

(二)学会选择实验材料

要观察到植物细胞的质壁分离和复原的现象，细胞必须具备什么样的条件?

为什么选择紫色洋葱?可以用其他的植物材料来做实验吗?观察叶绿体时，实验材料为什么选择黑藻?用菠菜行吗?应该怎样操作?通过师生、生生互动探究使学生真正明白实验材料选择方法。

(三)重视实验技能的提高

包括实验方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用。比如，熟练使用显微镜，尤其是高倍镜的使用，临时装片的制作等，正确地使用仪器和配备药品，规范实验操作，独立认真地完成实验。要求教师细分小组，做好分工，使每一个学生都有动手操作的机会。

(四)对实验现象和结果的观察、解释、分析和处理能力

学生能通过观察实验现象，对实验信息进行收集，并能运用简单归纳原理的方法对数据进行分析并得出结论。这是培养学生具有独立的分析、总结能力和处理实际问题能力的重要环节。例如，在观察植物有丝分裂的实验中，在显微镜的某个视野中，要让学生了解为什么看到的细胞多数为间期的细胞。原因是在细胞分裂周期中，间期所占的时间长。在“环境因素对光合作用强度影响”一节，学生分组进行探究实验，学生以小组汇报的形式分别展示实验结果后。教师点评，归纳总结，然后提出问题:请同学用曲线图表示不同光照强度下植物光合作用的强度(即实验结果)，使学生学会用数学方法处理、解释数据。另外，在实验中因各种各样的原因，学生的实验结果有明显的、不明显或失败的，老师应指导学生分析结果出现的原因。例如，在叶绿素的提取和分离实验中，有的色素颜色过浅，有的色素带分离不明显，有的色素带弯曲等，老师通过指导学生查找原因，提出改进的措施。

近几年的高考试题中也很重视这方面知识的应用。如何分析实验现象处理实验数据，如何将获取的实验数据转化为实验结论是对实验数据处理能力的一种考查，只有在实验教学过程中有意识培养学生的这种能力，才能很容易得到实验结论。

二、利用探究性实验，培养学生的探究能力和思维能力

探究性实验教学与传统教学模式最大的不同，就在于学生不再是一味听教师讲、看教师做，而是将生物学知识融入对问题的解决之中，学生在教师的指导下，积极主动地发现和提出问题、自主搜集资料、设计实验方案、自主进行实验、得出结论，并在自主的前提下进行讨论与交流。这样的实验探究活动，充分发挥了学生在实验教学中的主体作用，使他们能够在实验教学中认真实验、主动观察、大胆提问、积极思考，极大地调动了学生的积极性、主动性和创造性。对于教师而言，就要积极改变自己的教学行为和学生的学习方式，优化教学组织形式、精选探究问题、巧用现代教学媒体等，不断启发学生自主思考，把学生引导到探究性学习上来。对于教材专设的探究实验课我们一般采用自主探究模式:提问、假设——实验设计——方案交流——实验操作——讨论总结——延伸拓展——交流评价。

例如，探究“环境因素对光合作用强度影响”，该实验是一个开放性实验，探究的问题和实验设计的思路可以有多种选择，为此课前布置学生思考讨论:

(1)影响光合作用强度的环境因素有哪些?这些因素与光合作用强度有何关系?

(2)光合作用强度如何测定?

(3)如何设置对照实验探究各种因素对光合作用强度的影响?选择其中的一种因素，尝试设计实验来探究它对光合作用的影响。

每位学生独立设计实验，然后相互交流、评价，每组评选出最佳实验设计方案。并由课外小组同学进行预实验，课上学生展示并带领大家分组进行探究实验，并填写探究实验记录表，然后进行表达交流，最后请同学用曲线图表示不同光照强度、温度、CO₂含量影响光合作用强度的曲线图(即实验结果)。这样既让学生亲历思考和探究的过程，领悟科学探究的方法，又提高了课上实验效率，节约时间。通过让学生自己动脑思考、动手写出实验方法步骤，培养学生科学探究能力和思维能力，并通过自主学习和讨论，培养学生合作意识、质疑、创新的科学精神与科学态度。

三、利用创新设计实验培养学生的质疑能力和创新能力

生物实验设计能力是实验能力的重要内容，是实验能力的最高层次，具有较高的综合性、创造性和灵活性等特点。在这个过程中，学生可以从不同角度、不同层面，采用不同的方法进行设计，其中蕴含着学生创新和探究的意念。这种能力，不是一朝一夕能培养出来的，也不是只通过课本上的几个探究性试验就能完成的，而且书上的探究实验大多都有设计案例供学生参考，还不是真正意义上的创新设计。所以，教学中需要教师创造机会积极引导学生学习科学家的伟大创新精神，努力引导学生养成多思善问、质疑问题的良好习惯，充分发展学生的思维想象能力，培养其创新能力，引导学生大胆质疑、敢于质疑、善于质疑，并进行创新实验设计。例如，对“植物生长素的生理作用”的探究，可以放开让学生设计。可以使用不同种属的植物、同一种植物的不同器官、同一器官进行不同的处理，从而了解不同生长素浓度对植物同一器官作用不同，同一浓度生长素对植物不同器官有不同作用。

另外，教学中可以将验证性的实验改成探索性的实验，至少是带有探索成分的验证性实验。以培养学生的质疑能力和创新能力。例如，“观察植物细胞的质壁分离和复原”可以改为“植物细胞质壁分离和复原的材料和试剂选择的探究”。

总之，生物实验是高中生物教学中的重要内容，是培养学生思维能力和实践能力的重要手段。随着新课程改革的深入，教师必须解放思想，更新观念，从注重对学生的知识传授向注重对学生能力的培养转变，只有这样，才能培养出适应社会发展的合格人才。