新高考下高中生物实验教学的困难与措施研究.docx

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新高考下高中生物实验教学的困难与措施研究生物实验是生命科学形成和发展的基础，对于提升学生学习思考的主动性和实践探究能力有重要作用。在新高考模式的改革背景下，要认识到当前高中生物实验教学中存在的困难，积极探索高中生物实验教学的有效措施，进一步培养学生的实验能力和科学探究素养，推进高中生物实验教学的顺利实施。一、新高考下高中生物教学存在的困难分析（一）高中生物实验教学理念尚未更新当前高中生物实验教学理念还较为落后，长期的应试教育束缚了教师的思路，在教学实践中缺乏对实验教学的充分重视，主要是相较于物理、化学等学科而言，生物学科计入的高考成绩最低，暴露出高中生物学科的较低地位。（二）忽视对学生实验能力的培养高中生物实验教学对于培养学生的实验探究能力有重要作用，能够通过实验教学发展学生的学科核心素养。然而，不少教师因课时少、教学任务重而过分关注实验知识的传输和讲解，而没有合理设计高中生物实验内容和过程，忽略了对学生科学实验思维和实验能力的培养。同时，在高中生物实验教学中大多开设的是验证性实验和技能型实验，而缺少学生主动探究的实验，学生在实验过程中大多是带着结论开展实验，而没有积极主动地在探究性实验中思考、分析和实践，难以提高学生的科学实验探究素养。另外，教师对于生物实验教学资源的开发利用明显不足，生物实验课堂的对外延展较为狭窄，缺乏生物实验教学与生活实际的紧密联接，不利于发展学生的综合实验能力。（三）实验教学硬件配置不足新高考改革实施后的高中生物实验教学设备配置明显不足，实验设备和试剂相对匮乏，难以为一些特定的实验提供基础支撑。尤其是在高中生物探究性实验教学之中，由于缺乏硬件设备的支持，导致实验教学实施效果差强人意，不利于培养学生的高中生物学科核心素养。（四）教师的实验素养有待提升新高考下的高中生物实验教学离不开师资力量的支持。然而，当前高中生物实验教师队伍的软实力不足，对生物实验教师的后续实验教学能力培训明显存在欠缺，缺乏生物实验教学培训时间和机会，导致教师的生物实验素养整体偏低。同时，高中生物实验教学评价方式不够合理，学生积极参与生物实验的能力不强，主要是采用识记性的实验方法，而没有对实验步骤、原理和过程进行深入细致的思考和分析。 二、新高考下高中生物实验教学的措施分析（一）更新生物实验教学理念学校要重视高中生物实验教学，积极购置生物实验设备和器材，协调各年级的生物实验时间，确保生物实验合理有序的实施。教育主管部门要强调新高考模式对生物实验的要求，增强学校及教师对生物实验的重视度，全面调查和了解学校生物实验室设备、实验工作人员配置的相关情况，对其及时给予帮扶。并利用教师交流学习的契机，合理配置高中生物教师，全面更新高中生物实验教学观念。（二）探索多样化的高中生物实验教学方法1.结合实际生活开展生物实验教学。新高考下的高中生物实验教学要与学生的日常生活相联系，教师要精心创设生活化的实验教学情境，鼓励学生在生活中学习，在学习中生活，更好地优化生物实验方式和实验步骤，进一步陶冶学生的情操。在“通过模拟实验探究膜的透性”的生物实验之中，可以选取具有生活气息的实验材料，可以将玻璃纸改进为鸡蛋膜等生活中随处可见的材料，引导学生在生物实验中获得真实的学习体验。在学习“叶绿素的提取与分离”的生物实验中，可以让学生从生活中随机提取绿叶作为实验材料，学生自己动手操作实践，在动手动脑中明白叶绿素提取的原理和方法，理解叶绿素提取的有机溶剂是无水乙醇，从而增强学生对高中生物知识的理解和体悟。又如：在《植物细胞质壁分离》的生物实验中，让学生观察生活中的现象，如：观察并思考鸡蛋中蛋黄和蛋清的分界是否是由于半透膜的存在；花儿的叶片在几天不浇水后会出现枯萎现象；在家中做的西红柿片上撒上白糖之后，过了一会盘碟底部会出现西红柿汁。通过上述生活中的现象激发学生的探究兴趣，对生活再进行讨论和科学探究，如：了解植物叶片萎蔫是由于植物细胞失水过多而导致的；西红柿汁的出现是因为植物细胞失去水分而到了盘子中。2.基于问题驱动的学生自主学习和探究。要善于在高中生物实验教学中发现新的问题，提出问题，激发学生对既有知识的认知冲突，引导学生积极主动地参与到高中生物实验过程之中，进行自主学习、探究和思考。在《探究植物细胞的吸水与失水》的生物实验之中，教师先抛出问题：“植物细胞会发生吸水和失水的现象吗？”由此激发学生的学习欲望，回忆植物细胞的结构构成，获取成熟植物细胞的相关信息。进而，教师进一步提出相关问题串：（1）植物细胞吸水和失水的状况是怎样的呢？（2）植物细胞在什么情况下会失水和吸水？（3）植物细胞能否构成一个渗透系统？其哪些结构与半透膜的原理相一致？在上述具有关联性的问题之中，教师可以引导学生围绕问题进行自主思考和学习，根据上述问题相互讨论实验方案，进行生物实验的自主设计和实施。 在《体验制备细胞膜的方法》生物实验之中，为了让学生对细胞膜有一个直观形象的认知和了解，教师预先准备三种细胞：高等植物细胞、红细胞和肌细胞，并向学生提问：“上述三种细胞之中，哪一种细胞比较适合提取细胞膜呢？”学生对问题进行思考后回答：“应当选择红细胞用于提取细胞膜，其原因是在于动物细胞没有细胞壁，且不具有细胞核与众多的细胞器。”紧接着，教师提出问题：“那么是否能够选择鸡的红细胞？”并向学生提示：鸡不是哺乳动物，属于鸟类，具有细胞核及其他细胞器。对此，在教师的提示之下，学生思考并得出结论，应当选择哺乳动物成熟的红细胞，因为哺乳动物成熟的红细胞没有细胞壁，细胞内没有细胞核和其他众多的细胞器。之后，教师再提出问题引导学生进行自主思考：“如何制备细胞膜，是否能够使用镊子夹取或用针挑破细胞膜呢？”3.运用多媒体教学引导学生分析和讨论。多媒体教学是一种直观形象的教学策略和方式。在高中生物实验教学之中，教师可以精心创设多媒体情境，导入新课，激发学生的学习兴趣和热情，让学生快速进入到生物实验过程之中。在《探究植物细胞的吸水与失水》的生物实验教学中，教师可以通过多媒体展示相关情境：在蔬菜上洒水、糖拌西红柿等，学生通过多媒体视频或图片看到腌萝卜条时洒上一些盐会出水、向青菜上洒水能够让青菜变得更加硬挺。通过直观形象的多媒体展示情境，让学生认识到植物细胞也会吸水和失水，引导学生进入到新课之中。同时，还可以利用多媒体向学生展示质壁分离和复原的动画，引导学生观察植物细胞发生的形态变化，并播放预先录制的关于植物细胞发生质壁分离的微课，学生可以根据自己的学习需求进行自主观看、思考和分析，讨论相关问题：“植物细胞内的吸水或失水主要是指哪一结构中水分的进出？”“植物细胞的细胞壁对水分进出是否有影响？它与原生质层有什么不同的特性？”“成熟的植物细胞发生质壁分离的原因有哪些？”……从而引导学生加深对生物知识的理解和记忆。（三）引导学生自主开展实验探究在新高考背景下的高中生物实验教学要增设拓展性实验课程，引导学生自主开展实验操作，让学生在探究性实验中进行分析讨论和科学探究，培养学生的科学思维和探究能力。 以人教版高中生物教材必修一第五章《探究酵母菌细胞呼吸的方式》实验教学为例，考虑到酵母菌是一种单细胞真核生物，学生对于酵母菌具体的细胞呼吸方式并不清楚。对此，可以设计有氧环境和无氧环境下的探究性实验，让学生通过探究性实验获悉酵母菌的兼性厌氧代谢特点，思考并探究有氧呼吸和无氧呼吸的不同产物，从而较好地培养学生的科学核心素养。教师要明确探究性实验的类型——对比实验（相互对照实验），强调学生通过对照组和实验组的方式进行实验，让学生结合已知条件来作出假设：酵母菌在有氧条件下会生成CO2，在无氧条件下会生成CO2和酒精。并开展小组合作探究活动，提出探究性实验思路：第一部分为控制自变量，要为酵母菌分别提供有氧和无氧的实验环境，通过接通橡皮球持续通空气制造有氧环境，通过酵母菌培养液密闭营造无氧环境；第二部分为连接词，如一段时间后；第三部分为检测因变量，检测其产物中是否含有酒精或二氧化碳，必要时要写出检测指标。同时，在实验探究过程中要思考自变量有无氧气，因变量是否有CO2和酒精产生，无关变量主要是温度、酵母菌浓度等影响实验结果的可变因素。学生仔细观察实验现象，教师要对学生的探究性实验给予过程性指导、答疑和点拨。最后，让学生分组进行探究性实验结果的展示，包括实验步骤、实验现象记录表、实验分析等，让学生通过交流自主表达自己的观点和见解，并总结出探究性实验的结论：酵母菌在有氧环境下产生大量的二氧化碳，无氧环境下会产生酒精和少量二氧化碳。又如：在学习高中生物实验《体验制备细胞膜的方法》一课之中，要从观察证明细胞膜存在的小实验入手，培养学生对细胞边界的整体性感知，进而再开展探究性实验，让学生围绕“探究膜的结构——概述细胞膜的功能”这一线索进行实验，选取适宜的实验材料和方法制备纯净的细胞膜，让学生体验制备细胞膜的方法，分析细胞膜的成分，增强学生的科学探究思维和能力。在让学生了解红细胞制备的原理前提下，指导学生按照步骤进行实验操作：制作装片——观察——滴蒸馏水——持续观察红细胞的正常状态、圆涨状态和涨破状态，最后进行实验结果分析，通过上述实验仅能够观察到细胞膜的存在和破裂状态，而并没有真正将细胞膜提取出来，对此教师要进行适当提示和点拨，考虑细胞膜与细胞器、细胞质的密度存在差异，可以采用差速离心的方法单独提取细胞膜，也可以在没有离心机的条件下采用将试管静置的方式提取细胞膜。（四）注重生物实验教学的反思和迁移应用新高考下的高中生物实验教学要注重对实验教学的反思和总结，通过学生自主参与实验思考和探究，培养学生的合作互助意识和科学探究精神，提高学生的生命科学实验探究能力和科学素养。在《探究植物细胞的吸水与失水》的高中生物实验教学之中，重点在于让学生体验到制备细胞膜的方法，培养学生的实验创新思维和素养。教师要引导学生对实验过程进行总结和归纳，在学生明确实验思路后要关注学生的实验过程和表现，放手让学生动手操作和思考讨论，从而让学生在实验过程中获得一种沉浸式的体验。同时，还要引导学生对生物实验进行迁移和应用，培养学生的学科知识迁移和应用能力。以学习《《探究酵母菌细胞呼吸的方式》实验为例，教师可以留出时间让学生针对实验过程中的问题进行提问，发散学生的思维，并将实验知识与日常生活实际相联系，让学生思考日常生活中酸性重铬酸钾能够检测酒精可以用于什么地方，让学生联系生活经验进行思考，并做出回答：交警叔叔在查酒驾醉驾的时候就会用到酸性重铬酸钾。另外，教师还要引导学生思考酵母菌在有氧和无氧状态下的呼吸作用除了能够产生酒精和CO2以外，还能够产生其他的什么物质，要求学生在课后查阅相关资料，并进一步深入探究实验。三、结语综上所述，新高考下的高中生物实验教学要充分体现新课标的理念，发挥学生的主体地位和作用，采用多样化的生物实验教学方法和策略，激发学生的实验探究兴趣和欲望，引导学生深入探究生物实验现象及其内在本质，培养学生的生物学科核心素养。