换个角度来研究生物实验教学
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作者: 陈建筠
摘要 主要阐述实验教学设计的研究应从如何改进实验的硬件条件转向如何培养学生的科学探究能力的观点。该课题的目的是转变教师的教育观念，探索新课程理念下的生物实验教学设计方案；所采用的主要方法是行动研究法：形成了《生物实验教学设计案例集》等成果；重要结论是：实验教学中培养学生科学探究能力的关键思路是提供机会，给学生做每一件能做的事情。
关键词 生物学教学 实验教学 科学探究能力
中图分类号 G633.91
文献标识码 B
文件编号：1003―7586(2011)02―0009―02
1 把研究的视角从实验结果转向实验过程
基于对实验教学在中学生物教学中重要性的认识，以及实施我国新一轮基础教育课程改革的需要，本教研组于2007年11月-2009年5月开展了市级课题《生物实验教学设计的研究》。本课题的主要目标是转变教师的教育观念，研究新课程理念下的生物实验教学设计方案，形成一系列较为成熟的实验教学设计案例，为新课程改革的实施，探索理论指导和有效途径。
怎样的实验教学才是符合新课程理念的?这样的实验课应该怎样设计?本课题的研究者对这些问题并不是一开始就十分清楚的。研究初期发现，教师们对实验教学改革的研究，更多是致力于实验材料、用具、方法的改进，从而使实验更容易进行，或实验现象更明显。不能完全否定这种改进的意义，但这种改进是由教师提供现成的方法，学生只是照着来做而已，并没有从根本上起到改变学生的学习方式、培养学生的科学探究能力的作用。研究表明，影响实验效果的因素中，更多的是来自学生的科学探究能力，而转变学生的学习方式、培养学生的创新精神和实践能力、为学生的终身发展打基础，正是本次课程改革的重要目标。这一发现，让笔者看到了自身的症结所在，同时明确了进一步研究的方向，那就是，应该把研究重点放在如何培养学生的科学探究能力上。或者说，把研究的视角从如何改进实验的硬件条件转向如何培养学生的科学探究能力，从实验结果转向实验过程。
如何培养学生的科学探究能力呢?研究得出的结论是：实验教学中培养学生科学探究能力的关键思路是是启发学生思考、鼓励学生探究，也就是，提供机会，给学生做每一件能做的事情。
在这一原则的基础上，进一步确立了课前预习、课堂实验、课后小结等实验教学环节的设计思路和基本内容，制定了编写实验教学设计案例的基本体例。
2 开发预习环节，提高课堂效率
预习是教学的一个常规环节，对实验课尤为重要。学生通过预习，可以初步理解实验目的、原理、方法和操作步骤，逐步形成设计实验方案、对实验方案作出评价和修改的实验探究能力。实验预习可让学生带着问题来参加实验课的学习，是课堂上少讲多做、提高实验成功率的前提之一，也是培养学生自主学习方式和探究性学习能力的重要途径。通过调查发现，学生中有实验预习习惯、懂得预习方法的人不多，教师中对预习也很少有一贯的要求和指导，因此，开发预习环节对于提高实验课堂效率是十分有意义的。
要做好预习环节，教师要有明确的要求及具体的指导，可通过给出预习提纲来实现。设计预习提纲时，教师必须明确重点，所提问题必须有选择，而不是事无巨细、随便罗列一番，应考虑学生能在较短的时间内完成，且对其学习过程有较大意义。教师可侧重于以下方面：
①理解实验原理；
②分析找出可能影响实验成败的主要因素，实验中应注意的主要问题；
③有的实验让学生尝试进行实验设计；
④让学生记下在预习中产生的问题。
比如，在“比较过氧化氢酶和Fe2+的催化效率”实验中，课题研究组是这样设计的：
①本实验是通过观察、比较什么现象来判断过氧化氢酶和Fe3+的催化效率高低的。预期结果如何?
②你认为观察本实验现象时应注意什么?请设计一个记录实验结果的表格。
③要使得出的结论正确，在按照教材上的实验步骤进行时，应注意什么问题?
④你认为本实验成功的关键是什么?
通过这些问题的预习，可促使学生认真了解和思考实验，对实验中要及时观察气泡的多少和火焰的大小以及对照实验的两支试管要同步操作等实验原理和方法，做到心中有数，提高课堂效率。
3 营造开放性课堂，培养创新思维和动手能力
首先，教师要少讲，给学生留出思维的余地和动手的时间。以往，教师的课前讲解往往讲得较多，总想把实验完整地告诉学生，以免学生不能准确地按照既定方案去进行，不能得出正确结果。但是，教师的讲解用时过多，必然缩短学生动手实验的时间，同时，教师的过多讲解可能会限制学生的思维，养成学生的依赖性，从而出现这样的结果：教师讲到的地方，学生就完成得好，教师哪次少讲一点，学生就容易出错。在课题研究过程中，笔者进行了少讲多做的课堂改革尝试，从课堂观察及课后调查结果看，实验的完成情况很不理想，例如，在“观察植物细胞的有丝分裂”实验中，只有9％的学生找到了洋葱根尖临时装片上的分裂细胞，竟然没有一个学生能看全永久装片上有丝分裂的5个时期，而有53％的学生竟没有看到任何一个时期。
实验课上，教师应该只讲最必要的，比如一些学生暂时无法自己考虑到的注意事项等，最好控制在5min之内，留出尽可能多的课堂时间给学生进行实验操作，去掌握操作技能，以及对实验涉及的方法和技能进行综合的运用。
其次，教师要创造条件，为学生拓宽自主探究的空间。由于时间、知识等因素的限制，学生通常很少会主动去对教材中的实验进行改进或重新设计，对于实验中遇到的问题，也很少主动再去探究。所以，教师可通过有意识地提出要求、示范引导并提供条件，营造浓郁的探究氛围，训练和培养学生的求异思维和实践能力。比如，给实验失败的学生重做的机会，鼓励学生按照自己事先改进或设计的方案进行实验，鼓励学生在完成原实验后进行拓展实验……在“温度对酶活性的影响”实验中，本课题组进行了开放性教学试验，设计了四组不同的探究实验，分别由不同的实验小组去完成，然后全班交流讨论。学生课堂表现活跃、参与积极，但由于有些细节考虑不周，有些措施没有跟上，因而造成了实验过程耗时较长，延迟下课。所以，在实际教学中，教师还要将教学方案再细化、合理化。
4 强化课后总结，提升认识水平和思维层次
实验操作后的分析归纳是从实践到认识、从感性认识到理性认识、从形象思维到逻辑思维的过程。通过归纳总结，可使学生深入理解实验原理、掌握实验材料和试剂的选择、实验步骤的设计、处理和解释数据、根据数据作出合理的判断等实验的基本方法和原则，用以指导再实践。
总结的内容可大致包括几个方面：①解释实验结果，得出实验结论；②分析失败原因，找出解决方法；③深入分析实验原理；④探索实验改进或拓展。
总结时，教师可以设计讨论题以引导学生分析，或学生自由发言、提问等形式进行。在“比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率”实验中，笔者设计了如下讨论题：
①根据实验结果，你得出的结论是什么?
②产生气泡的多少是指整个过程产生的气体总量吗?
③哪支试管中卫生香燃烧的时间较长?
④你是如何使两支试管的操作同时进行的?
⑤假如实验结果为1号试管比2号试管内的气泡少、卫生香燃烧不够猛烈，能说明过氧化氢酶的催化效率比Fe3+的低吗?为什么?
⑥还可以设计哪些实验来探索酶的高效性?试举一例。
⑦选择本实验来探索酶的高效性有哪些优点?
⑧如何设计实验验证土豆中含有过氧化氢酶?
这样，不仅使学生对本实验有完整、清晰的认识，还给学生留下了新的思考，使实验课延伸出去，使学生在探究氛围中科学素养和探究能力不断积累加强。
综上所述，新课程理念下的实验教学，应体现学生自主学习、合作学习和探究性学习的学习方式，有利于培养学生的科学素质、创新精神和实践能力，有利于学生的个性彰显和终身发展。实验教学的研究应从如何改进实验的硬件条件转向如何培养学生的科学探究能力。实验教学中培养学生科学探究能力的关键思路是启发学生思考、鼓励学生探究，提供机会，给学生做每一件能做的事情。同时，需要注意的是，实验教学改革应遵循学生的认知规律，要循序渐进，每次实验着重解决几个问题，通过系统的训练和积累来达到教学目的。
在《生物实验教学设计的研究》课题研究中，在上述理念指导下，以团队与个人相结合的方式，通过专题研究、应用检测、总结反思、改进优化等过程，形成了一系列较为成熟的实验教学设计案例。
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