“三新”背景下高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略探究

摘要：新課程、新教材、新高考視域下，基于生物學(xué)科的特點(diǎn)，積極開展生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力、促進(jìn)核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。鑒于此，教師必須要立足生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)，基于學(xué)生的發(fā)展需求，積極推進(jìn)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新，使得學(xué)生在多樣化的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，內(nèi)化知識(shí)，并促進(jìn)科學(xué)探究素養(yǎng)的發(fā)展。本文就以此切入，簡(jiǎn)述了“三新”背景下高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的原則，并結(jié)合課堂教學(xué)實(shí)踐，針對(duì)高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展策略展開了詳細(xì)探究。關(guān)鍵詞：三新；高中生物；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；核心素養(yǎng)生物是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上的自然學(xué)科，實(shí)驗(yàn)是生物課堂教學(xué)中不可或缺的部分。與理論知識(shí)相比，實(shí)驗(yàn)具備實(shí)踐性、探究性、綜合性，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力、科學(xué)探究能力、高階思維的重要途徑。對(duì)此，在《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版，2020年修訂）中，明確提出了“加強(qiáng)和完善生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)”的建議，要求教師在組織課堂教學(xué)時(shí)，應(yīng)聚焦生物核心素養(yǎng)的要求，組織學(xué)生開展生物實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，使得學(xué)生在實(shí)驗(yàn)觀察和探究中，了解事物的本質(zhì)，并在分析數(shù)據(jù)、表述實(shí)驗(yàn)結(jié)果中掌握科學(xué)探究的方法，最終促進(jìn)生物核心素養(yǎng)的發(fā)展。但在教學(xué)實(shí)踐中，生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)并未受到應(yīng)有的重視，且生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式單一，存在明顯的表面化、機(jī)械化現(xiàn)象，甚至是“講實(shí)驗(yàn)”代替“做實(shí)驗(yàn)”，學(xué)生動(dòng)作操作能力差，致使生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果大打折扣。鑒于此，高中生物教師必須要立足于生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的育人價(jià)值，從不同的視角展開探究，全方位推進(jìn)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新。一、“三新”背景下高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)原則“三新”視域下，鑒于高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所承擔(dān)的育人價(jià)值，教師在設(shè)計(jì)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，必須要遵循以下四個(gè)原則：原則一，科學(xué)性?！叭隆币曈蛳?，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的科學(xué)性集中體現(xiàn)在教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”兩個(gè)方面。對(duì)于教師來說，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的科學(xué)性，要求教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案時(shí)，應(yīng)結(jié)合新課程標(biāo)準(zhǔn)和教材內(nèi)容中的相關(guān)要求，基于學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展區(qū)設(shè)置教學(xué)目標(biāo)；同時(shí)，還應(yīng)遵循教學(xué)原理和學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，積極做好教師的引導(dǎo)工作，給學(xué)生充分的自主探究空間；對(duì)于學(xué)生來說，教師在開展生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，應(yīng)立足于生物實(shí)驗(yàn)中蘊(yùn)含的育人價(jià)值，基于學(xué)生基本知識(shí)和原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案，確保學(xué)生在生物實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，獲得知識(shí)、思維、綜合能力的發(fā)展[1]。原則二，開放性?！叭隆币曈蛳?，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開放性集中體現(xiàn)在：給學(xué)生極大的自由度，允許學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中提出問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。在開放性原則下，教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，還應(yīng)允許學(xué)生出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)效果不理想、實(shí)驗(yàn)失敗等現(xiàn)象。另外，在開放性原則下，教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，不應(yīng)拘泥于教材和校內(nèi)，而是基于學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，積極開發(fā)校外課程資源，使得學(xué)生走進(jìn)自然，探索生命奧秘，最終產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。原則三，安全性?！叭隆币曈蛳?，教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案時(shí)，應(yīng)始終堅(jiān)持“安全第一”的原則，盡量不使用危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)試劑。同時(shí)，在安全性原則下，教師在開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，還應(yīng)在可能出現(xiàn)安全隱患的地方，提醒學(xué)生注意，如：刀具、酒精燈、強(qiáng)酸強(qiáng)堿試劑、易燃藥品、用電安全等，將其列入到實(shí)驗(yàn)安全的注意事項(xiàng)中。另外，如果在開展校園專題實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，在安全性原則下，教師需要在活動(dòng)之前召開說明會(huì)，著重強(qiáng)調(diào)安全出行、組織紀(jì)律等。原則四，探索性?！叭隆币曈蛳?，基于生物實(shí)驗(yàn)中蘊(yùn)含的育人價(jià)值，教師在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，必須要遵循探索性的原則，凸顯學(xué)生的主體性，使得學(xué)生在自主探索活動(dòng)中，構(gòu)建知識(shí)，并由此獲得基本知識(shí)、態(tài)度、理解、經(jīng)驗(yàn)等方面的發(fā)展。因此，教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案時(shí)，必須要將學(xué)生從“老師講什么就聽什么、老師讓做什么就執(zhí)行什么”的被動(dòng)學(xué)習(xí)者的身份中，逐漸轉(zhuǎn)變成為學(xué)習(xí)活動(dòng)的主動(dòng)者，引領(lǐng)其在學(xué)習(xí)中生成自己?jiǎn)栴}、在自主探索中建構(gòu)自己需求的知識(shí)和科學(xué)思維等[2]。二、“三新”視域下高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略研究（一）樹立以生為本的教育理念“三新”視域下，新教材、新課程、新高考的共同特點(diǎn)就是緊緊圍繞學(xué)生進(jìn)行，真正實(shí)現(xiàn)了“以生為本”的育人理念。但是在傳統(tǒng)的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教學(xué)內(nèi)容過分依賴教材，教學(xué)活動(dòng)則過分依賴教師，忽視了學(xué)生在生物實(shí)驗(yàn)中的參與，致使學(xué)生完全處于被動(dòng)接受的狀態(tài)下。同時(shí)，在這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)下，生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程枯燥乏味，不僅難以激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的積極性，也制約了學(xué)生核心素養(yǎng)的形成。鑒于此，面對(duì)“三新”要求，教師必須要及時(shí)革新教學(xué)觀念，將“以人為本”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念全部融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中，確保學(xué)生能夠積極主動(dòng)發(fā)揮自身的主觀能動(dòng)性，促使其積極主動(dòng)思考、深入探索與研討，使得學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中，獲得核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展。例如，在“DNA分子結(jié)構(gòu)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中，為了滿足“三新”教學(xué)要求，教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案時(shí)，就尊重學(xué)生的主體地位，對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行了創(chuàng)新，使得學(xué)生通過小學(xué)學(xué)習(xí)的方式，觀察DNA分子的直觀三維結(jié)構(gòu)模型，使得學(xué)生在此輔助下，理解抽象的生物知識(shí)。同時(shí)，根據(jù)以生為本教育理念的指導(dǎo)，教師在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式時(shí)，再次聚焦學(xué)生難以理解的知識(shí)點(diǎn)，為學(xué)生設(shè)計(jì)了探究性問題：結(jié)合DNA分子結(jié)構(gòu)模型，對(duì)DNA鏈條之間存在何種關(guān)系？如此，學(xué)生即可在探究性問題的引領(lǐng)下，更好地完成生物實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)，并在實(shí)驗(yàn)探究中促進(jìn)核心素養(yǎng)的落地。（二）積極開發(fā)多樣化生物實(shí)驗(yàn)資源實(shí)驗(yàn)資源是開展實(shí)驗(yàn)探究的外部保障。面對(duì)“三新”視域下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，教師在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，必須要緊緊圍繞具體的生物實(shí)驗(yàn)，結(jié)合各個(gè)學(xué)生的生物知識(shí)掌握情況，從以下兩個(gè)方面開發(fā)、拓展生物實(shí)驗(yàn)資源。一方面，以教材為基礎(chǔ)，充分挖掘生物教材中的實(shí)驗(yàn)資源，引導(dǎo)學(xué)生開展多樣化的生物實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。鑒于此，教師在優(yōu)化生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，即可以此切入，對(duì)生物教材中的實(shí)驗(yàn)資源進(jìn)行改進(jìn)，將教材中的固定實(shí)驗(yàn)改編為開放性實(shí)驗(yàn)，以便于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中促進(jìn)探究和創(chuàng)造能力的發(fā)展。另外，教師在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)資源時(shí)，應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生從身邊收集實(shí)驗(yàn)資料和素材，開展自主化、個(gè)性化的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)[3]。例如，在“生物膜”教學(xué)中，雖然教材中給出了“制作生物模型”的實(shí)驗(yàn)，旨在引領(lǐng)學(xué)生通過生物實(shí)驗(yàn)，對(duì)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)形成直觀認(rèn)知，明確細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能之間的關(guān)系。鑒于此，教師在優(yōu)化生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，即可從實(shí)際生活出發(fā)，鼓勵(lì)學(xué)生利用生活中廢舊的中藥丸球形蠟紙包裝盒、金屬絲制作磷脂分子模型，使得學(xué)生在熟悉的實(shí)驗(yàn)素材中，感受生物膜的特點(diǎn)；另一方面，教師還應(yīng)積極拓展生物實(shí)驗(yàn)資源。這就要求教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案時(shí)，應(yīng)遵循就地取材的原則，充分利用學(xué)?；蛘邔W(xué)校周邊的資源開展豐富的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。以“種群的特征”教學(xué)為例，教師引導(dǎo)學(xué)生在自然中開展種群的調(diào)查活動(dòng)，通過實(shí)踐調(diào)查深入理解種群的概念，明確種群年齡特征、出生率、死亡率之間的關(guān)系，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，最終使得學(xué)生在拓展性資源中，習(xí)得相關(guān)生物知識(shí)，并促進(jìn)核心素養(yǎng)的發(fā)展。（三）聯(lián)系生活創(chuàng)設(shè)問題情境“三新”視域下，教師在優(yōu)化生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，必須要關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)興趣，使得學(xué)生從內(nèi)心產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)探究的欲望，真正實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的化被動(dòng)為主動(dòng)。鑒于此，教師在優(yōu)化生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，應(yīng)立足于生物學(xué)科和實(shí)際生活的內(nèi)在聯(lián)系，將生活中的生物現(xiàn)象融入生物教學(xué)課堂，創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用生物實(shí)驗(yàn)的方法探究生活現(xiàn)象背后的規(guī)律，在情境中思考、分析，最終在實(shí)驗(yàn)的過程中，促進(jìn)核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展。如，以“探究植物細(xì)胞吸水和失水”教學(xué)為例，教師在導(dǎo)入環(huán)節(jié)，利用多媒體信息技術(shù)，為學(xué)生顯示了生活中的情境：當(dāng)天氣干旱的時(shí)候，植物的葉片就會(huì)發(fā)蔫，甚至枯萎，而當(dāng)雨后或是澆水后，植物就會(huì)恢復(fù)如初；在腌制黃瓜的時(shí)候，往往將黃瓜切成幾段，并加入食鹽，黃瓜很快就會(huì)滲出水來；在菜市場(chǎng)中，菜農(nóng)為了保持蔬菜的品相，不斷地向蔬菜葉上噴水等。在生活中常見現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，教師向?qū)W生提出問題，使得學(xué)生在原因思考中，逐漸進(jìn)入到“細(xì)胞吸水和失水”的學(xué)習(xí)活動(dòng)中。接著，在具體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中，教師又為學(xué)生設(shè)計(jì)了兩個(gè)問題：水分是怎樣進(jìn)出植物細(xì)胞的？在植物細(xì)胞吸水或失水的過程中，細(xì)胞的原生質(zhì)層起到什么作用？之后，促使學(xué)生在問題的引領(lǐng)下，結(jié)合所學(xué)的知識(shí)，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，根據(jù)教材的提示，結(jié)合蔗糖、清水、紫色洋蔥實(shí)驗(yàn)材料，對(duì)自己的猜想進(jìn)行驗(yàn)證。在這一實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中，教師以實(shí)際生活作為情境載體，以此喚醒學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究欲望。之后，教師又在生活情境的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)問題，使得學(xué)生在問題的引領(lǐng)下，做出實(shí)驗(yàn)猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、開展實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等，真正提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果[4]。（四）聚焦生物實(shí)驗(yàn)的探究學(xué)習(xí)“三新”視域下，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)，已經(jīng)成為高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要任務(wù)。然而，當(dāng)前高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要以演示類實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生缺乏自主思考和探究的機(jī)會(huì)，降低了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，抑制了學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ陌l(fā)展。以往，教師常常以講述實(shí)驗(yàn)的方式開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生通過記憶的方法掌握實(shí)驗(yàn)原理、目的、現(xiàn)象和結(jié)果。這樣雖然能夠幫助學(xué)生有效地掌握實(shí)驗(yàn)知識(shí)，但是卻忽視了學(xué)生操作能力的培養(yǎng)，不利于學(xué)生思維的發(fā)展，與“三新”理念背道而馳。對(duì)此，教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程，通過實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生形成操作能力和科學(xué)探究能力，引導(dǎo)學(xué)生積極提出假設(shè)，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行驗(yàn)證，通過實(shí)驗(yàn)探究真相，得出結(jié)論，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中經(jīng)歷分析、比較、綜合等思維過程，掌握實(shí)驗(yàn)技巧，形成科學(xué)的探究態(tài)度，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。以“探究酵母菌呼吸方式”為例，為了落實(shí)“三新”視域下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，教師在組織課堂教學(xué)時(shí)，可引入生活中利用酵母菌發(fā)酵的例子，諸如發(fā)面蒸饅頭、制作果酒果醋等。隨后，教師引導(dǎo)學(xué)生猜想，酵母菌在蒸饅頭、制作果酒果醋中起到怎樣的作用，酵母菌是怎樣呼吸的？在這一過程中，學(xué)生結(jié)合所學(xué)的知識(shí)，提出假設(shè)：酵母菌既可以在有氧環(huán)境中呼吸，也可以在無氧環(huán)境中呼吸，但是其產(chǎn)物并不相同，在有氧的條件下，呼吸產(chǎn)物為二氧化碳，這樣就能夠使得發(fā)酵好的饅頭疏松多孔。在無氧條件下，酵母菌的產(chǎn)物是乙醇。在此基礎(chǔ)上，教師給學(xué)生搭建問題支架：如何通過控制酵母菌的生存環(huán)境，驗(yàn)證酵母菌的呼吸方式，并得出酵母菌在不同呼吸方式下的產(chǎn)物？如此一來，學(xué)生就能夠自主提出假設(shè)，并運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行驗(yàn)證，經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)操作、觀察、總結(jié)等過程，完成實(shí)驗(yàn)探究，得出結(jié)論，深入理解教材知識(shí)，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ龠M(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展[5]。（五）關(guān)注實(shí)驗(yàn)方案改進(jìn)與設(shè)計(jì)“三新”視域下，教師在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，還應(yīng)聚焦學(xué)生的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)和自主設(shè)計(jì)能力，使得學(xué)生在改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的過程中，歷經(jīng)完整的實(shí)驗(yàn)探究過程，并從中獲得綜合性發(fā)展。如，在“植物細(xì)胞的吸水與失水”實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中，教師在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)，就聚焦“紫色洋蔥”這一實(shí)驗(yàn)材料，指導(dǎo)學(xué)生分析為什么選擇這一材料。但是在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)撕去洋蔥表皮時(shí)，極容易撕破表皮細(xì)胞，甚至還存在葉肉過多不好觀察等現(xiàn)象。針對(duì)這一現(xiàn)象，教師可指導(dǎo)學(xué)生對(duì)原實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)。學(xué)生在交流與探究中發(fā)現(xiàn)，一些洋蔥的內(nèi)表皮顏色比較淺，不容易觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可以在蔗糖溶液中加入紅墨水的方式進(jìn)行改進(jìn)；針對(duì)新鮮的洋蔥葉肉細(xì)胞與表皮細(xì)胞不易分離的情況，可以先將新鮮的洋蔥葉片剝離，并在太陽下晾曬一段時(shí)間，將葉片上的水分蒸發(fā)掉，使得葉片微微發(fā)蔫，這樣葉肉細(xì)胞與表皮細(xì)胞就很容易分離了。此外，當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)完糖類、蛋白質(zhì)的鑒定方法之后，教