冯碧薇 （上海市建平中学 上海 200135）

生物学是一门实验性极强的学科，而实验教学也是高中生物学教学的重要组成部分［1］。我国课程改革高度重视对实验的改革，例如，上海市二期课改新教材将探究体验等生命教育内容放在十分重要的位置上，使实验的教和学成为一个很好的平台和载体，将实验过程变成一种“再认识，再组合，再发现，再探索”的过程，从而提高学生分析和解决实际问题的能力［2］。《普通高中生物学课程标准（2017年版）》也提出：“科学思维”和“科学探究”是重要的学科核心素养。学生科学思维和科学探究能力的培养都离不开实验教学。

常规生物学理论教学强调知识点的记忆和理解，相对忽视了知识的迁移应用和实践体验。这种模式下学生对一些抽象的概念和过程较难形成直观认识，影响学生对生物学的兴趣和对知识的迁移应用能力。而实验教学则更注重学生的实践体验（表1），注重培养学生兴趣和创新思维能力，将实验与教材知识相结合可提高知识的实用性，帮助学生深刻理解生物学的基本原理、规律，形成规范、严谨的思维方法。

表1 生物学实验教学与常规理论教学的主要差异

1 实验教学存在的问题

目前部分高中生物学实验教学存在以下几方面的问题：1）常规教学中演示实验较少。教材中几个实验可用演示实验的方式呈现，例如，观察牛蛙的脊髓反射现象、酵母菌的呼吸方式、探究影响酶活性的因素、小麦胚芽鞘的向光弯曲等，然而由于课时缺乏、实验准备繁琐、教师自身实验水平有限等原因，日常教学中较少进行实验演示。2）实验教学方法相对单一，探究性薄弱，缺少真实情境。目前实验教学通常以教师讲解或演示实验操作步骤，学生按部就班操作的模式为主。这种实验操作一定程度上可减少学生出现错误，但也有可能会使学生完全丧失自主性，科学思维和科学探究能力无法获得提高。3）实验教学课时数明显不足。虽然生物学教学实验的标准和内容在不断增加，但生物学教学的课时却依然未变，一些教师不愿削弱理论知识的讲解，忽视实验操作［3］。4）学校实验室条件欠缺，缺乏仪器和设备，限制了实验教学的进一步发展。5）创新实验较少，激发学生思维不足，实验设计环节也常被忽略。

这些因素最终导致实验教学效果不佳，上课以教师传授实验方法为主，学生自主思考、实验设计、数据处理、综合分析能力不强。

2 促进高中生物学实验教学的实践探究——以“生殖和生命的延续”一课为例

为了解决目前实验教学所面临的困境，同时不影响常规生物学教学，通过自身的实践经验总结了几种方法，例如，在教学过程中，将常规理论课通过实验课的方法呈现，不但可加强实验教学，也不会影响正常教学进度。本文结合课例“生殖和生命的延续”进行详细阐述和分析。

“生殖和生命的延续”是沪教版《生命科学》第2 册第7 章第1 节的内容，通常是一节常规理论课程。由于知识点简单，学生很容易记住各种生殖类型。然而，由于生殖方式抽象，学生很难形成直观认识。若能让学生显微镜下观察到生物的生殖方式，不仅能帮助他们对知识点形成直观认识，更能培养学生学习的兴趣、理性思维、科学探究精神和生命观念，因此设计将此节理论课改为实验课。课前学生阅读教材进行自学，课上让学生亲历实验设计、实验操作、观察分析、理性推理等过程，培养学生的学科核心素养，同时感受实验和前沿科学的魅力。

实验课分为3 个主题探究活动和1 个课后兴趣实验，以下是具体实验教学设计（表2）。

表2 “生殖和生命的延续”实验课教学设计

图1 裂殖酵母和酿酒酵母显微形态

图2 根霉菌孢子囊和孢子显微形态

此实验课是将1 课时理论课“生殖和生命的延续”改为1 课时实验课，课时数没有发生变化。实验课包含了教师演示实验、学生自主实验和学生兴趣实验。课堂上通过实验设计、小组合作实验探究、网络资料查询、材料分析等过程以加深学生对生殖类型的了解，提高实验技能，培养科学思维和生命观念。此外，探究活动改变常规的“教师演示、学生操作”的实验课模式，围绕问题展开，学生带着问题自主设计实验，查阅资料，实施实验，得出结论。由于微生物培养方便、生殖方式观察直观、实验操作简便，使得课程实施和推广可行性强。

在实施的过程中，发现学生目前存在的问题：①由于沪教版《生命科学》实验课程集中在高一第1 学期，而第2 学期实验较少，本次课程实施时学生明显对显微镜使用生疏，技能掌握不熟练；②市属实验性师范类高中的学生中依然有30%～40%的学生无法判断芽殖酵母和裂殖酵母，说明通过学习理论知识，并不能帮助所有学生在真实科学探究过程中建立理论与实际的联系，只有通过实验进行直观观察才能形成正确认知，这更说明了实验教学的重要性；③通过实验教学，学生普遍对本节内容的学习表示感兴趣，相关知识点更容易形成记忆和理解，这表明通过精心设计的材料分析、实验设计、启发式教学和小组讨论，有利于学生形成生命观念，培养对科学的热爱和社会责任。

3 促进高中生物学实验教学的策略

实验教学是生物学课程的灵魂，由“生殖和生命的延续”这一课例的设计和实施，发现实验教学目前面临的困境可通过多种手段加以改进。

首先，对高中教材中的实验课程框架可进行重置，增加演示实验的次数，培养学生的学习热情。以沪教版高中《生命科学》第1 册为例，可设计的教师演示实验如表3，通过演示实验呈现的特定生物学现象，进行观察、提问、进一步实验设计及对结果的交流讨论，逐步形成科学思维。在演示实验时，应当以一个情境引导学生思考，避免单纯以观察现象呈现知识点为主的教学模式。在演示实验时，使用移动多媒体技术，可方便将教师实验过程投影放大呈现给学生，也能增加实验的有效性。

表3 生物学教学中教师演示实验设计（以沪教版高中《生命科学》第1 册为例）

其次，通过设计将理论课改变为实验课程，不但可加强实验教学，也不会影响正常教学进度。除了“生殖和生命的延续”这一课之外，“酶”“原核生物与真核生物的比较”等教学内容也可通过学生实验探究课培养学生的学科核心素养。

再次，学校应加大建设创新实验室，鼓励学生在课外进行生物学课题研究，培养其创新思维和科研精神。同时鼓励教师改革和创新教学实验，使实验教学效果更优。

最后，在实验教学设备和器材欠缺的情况下，也可借助一些虚拟仿真软件进行学习。例如，在拓展型教材微生物章节的学习中，学生通常对特定细菌菌种鉴定感兴趣。国际上微生物菌种鉴定主要采用分子生物学方法，依赖PCR 技术扩增细菌16S rDNA 序列，测序后利用GeneBank 数据库对序列进行比对（https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi）和鉴定细菌种属。整套过程周期长、操作难度较大，高中实验室较难实现，而通过常规的讲授式课程又很难使学生理解整个过程。利用网络现有的学习软件就能很好地解决这一问题。学生可利用iPad 下载移动终端软件“The Virtual Bacterial ID Lab”，模拟整个微生物菌种鉴定的操作过程。整个过程学生如同亲身经历，教师配合讲解可让学生理解如何使用接种环挑取菌落、酶切、PCR 和DNA 测序等原理。

随着教学改革的深入，在北京、上海、深圳等地区实验教学改革已有一定成效。在中国知网的期刊论文中以“高中”“生物”“实验”等关键词进行检索，2010—2017年生物学实验教改论文每年所占比例均在10%以上［4］。此外，根据上海市教委教研室2017年6月的一项调查表明：上海超过

60%的学校建有创新实验室或科学实验室，同时每周开设拓展课或研究型课程。然而，目前生物学基础实验教学依然存在许多问题需要改进，需要教师投入精力并用心揣摩，以有效提高教学效率，提高学生的整体综合素质。