基于核心素养高中生物实验高效教学模式初探
张澍斌
摘 要：在深化课程改革，加快“核心素养体系”建设的背景下，如何使高中生物实验教学模式更有效是高中生物教学的重要研究课题。高中生物实验教学模式以“验证性实验”和“探究性实验”为主，这两种实验各有特点，教师都需要完成小组学习的组织，重视激发学生的学习兴趣，保证探索能力的提升，同时在总结教学经验的过程中进一步探索全新的实验模式，实现实验的全面拓展。本文分析了当前高中生物实验教学模式中存在的问题，提出了高中生物实验教学模式，总结了高中生物实验教学模式的拓展方向。
关键词：高中生物；实验教学模式；拓展
生物学是一门实验科学，在生物学中，每个概念的建立，每个定律的发现，都有其坚实的实验基础。因此高中生物教学要重视实验模式的规划，不断拓展实验内容，分析实验结论。笔者在分析当前高中生物实验教学模式中存在的问题基础上，提出了高中生物实验教学模式，并对高中生物实验教学模式的拓展进行初探。
1 制约高中生物实验教学模式有效性的影响因子
在《普通高中生物课程标准》中明确指出，实验教学的实施是高中生物课程改革的重要环节，同时也是提升学生核心素养的重要途径。特别是在新课程改革的过程中很多教师都转变了传统教学观念，充分认识到生物实验教学的重要性，但在具体的实验课堂教学设计方面却仍缺乏有效的教学模式。具体表现在：第一，由于教学任务重、教学时间紧、实验器材不足等问题，在实际开展的实验教学中，教师仍普遍按照书中已有的实验步骤或提示进行相关“实验探究”，使本应让学生亲自参与、体验的环节被省略了。让本应该是实验课主角的学生变成了配角，老师反而成了主角[ 1 ]。这样的教学模式，尽管教师在课堂上顺利完成了教材中的各项实验教学任务，而且实验过程表面也很热闹。但是新课程标准所要求的实验教学的相关教学目标难以实现，需要通过实验教学来培养学生的各种能力也无法落到实处，学生核心素养的构建也就无从谈起。教师必须要明白：实验课既要让学生体验到生物学的趣味，也要注意让学生了解生物是个严谨的学科。所以实验课很重要，既要满足他们的好奇心，也要完成教学计划。第二，课堂教学过程中教师对实验的组织过于简单，没有考虑到实验活动与其他课堂教学模式的不同，仍然按照常规课来安排活动，在实验过程中无法让每个学生都积极参与其中，最终导致实验活动流于形式。学生无法在实验室内和实验课堂上掌握实验技能，并形成熟练的知识运用能力，为了转变这个状况必须探索出切实可行的生物实验教学模式。
2 高中生物实验教学模式分析
2.1 验证性实验教学模式
验证性实验教学是指在初步了解研究对象的基础上，对其形成一定认识或提出某种假说，为验证这种认识或假说正确与否而开展的一种实验。这种教学模式特别适合高中课堂，因为高中课堂上学生学习了很多已经有结论的生物学理论和知识，这些知识内容的验证都需要通过生物实验来完成。目前，设计验证性生物实验的模式程序包括：第一步，教师指导实验。教师要明确教学目标，设计学习小组，重点讲解生物实验的要点，并适当操作示范。第二步，小组进行验证实验，学生分组完成实验，获取小组实验数据，对比分析，得出自己的结论。第三步，教师评讲，归纳总结，并对优秀的小组进行奖励。
案例：《显微镜的使用》实验设计
教师活动：指导回忆显微镜构造的书本知识，请同学们回答出所知道的对显微镜的了解。
学生回答。
教师活动：演示显微镜的使用方法。提出问题：请各小组自己用显微镜观察标本，然后写出显微镜使用的注意事项[ 2 ]。
学生活动：分组完成显微镜观察树叶细胞的实验，得出各小组结论。
教师活动：进一步观察洋葱表皮细胞，请同学们注意显微镜的正确使用（一移二转三调），能观察到洋葱表皮细胞，注意中央液泡的大小并指出原生质层的相应位置。
学生活动：分组完成任务，得出各小组结论。
教师活动：奖励表现好的小组，请小组发言人进行经验介绍，总结小组成功的原因。
从这个案例之中可以看出，验证性实验活动中学生往往缺乏兴趣，因为学生认为很多结论书本上已经有了，为了解决这个问题，教师必须在验证性实验的过程中让学生发现通过实验活动，能够探索出书本中没有详细介绍的现象，面对众多的实验结论要有总结、分析、概括的能力。
2.2 探究性实验教学模式
探究性实验教学是指学生在未知实验结果的情景下，通过教师引导和配合，使学生运用自己已有生物知识及实验技能，自己实验、探索、分析、研究得出结论，并对结果进行交流的一种实验形式。实验教学中教师应多开展探究性实验教学，课题选择以与生活联系密切的、学生有興趣的、愿意且可以探究的问题材料。以实物、图片、多媒体动画、文本文件等为课题研究载体，精心组织课堂教学内容，学习方式以教师引导、学生讲解、自主相互讨论和辩论等为主[ 3 ]。
案例：证明哪种温度是淀粉酶的反应最适温度
教师活动：提出实验内容，请学生以小组为单位进行讨论，确定探究课题、实验原理、实验目的，提出实验假设、设计实验方案。
学生活动：根据实验方案进行相关操作，填写学案或实验报告。同组成员互相指出不正确的实验操作；对不同小组的实验结果进行比较、分析讨论并相互评价各小组的实验结果。
教师活动：进行巡视，解答学生的疑问。在学生实验活动结束时， 请他们深入研究温度对生物实验的影响。
学生活动：拓展学习，结合网络。
探究性实验是通过实验来回答一个感兴趣的问题，激发学生的好奇心，引导学生主动参与探究过程。当教学进入认知形成阶段时，课堂教学可以再次回归小组交流心得、形成小组意见、小组代表阐释、教师组织引导，进而形成统一的认识。这样不但有利于教学目标的实现，也有利于学生综合能力的培养。此外在探究性实验教学中，教师还可以引导并鼓励学生在已有的知识经验背景下，将探究继续。如继续深入研究或翻转已掌握的知识，改进实验装置，将探究性实验方案重新设计，使课堂教学得以不断延伸放大[ 4 ]。由此可见探究性的实验教学模式既可以充分体现了教学的双边互动，让课堂生机盎然，又确保课堂教学的高效性，生物核心素养的构建也就水到渠成了。
3 高中生物实验教学模式的拓展
从上面的实验教学模式分析可以看出有效的实验教学模式既能培养学生能力，又能激发学生兴趣。但是为了更好地完成高中生物实验教学，必须要更进一步地拓展实验模式。
3.1 尝试开放生物实验室
生物教学模式的改革目前还局限于在课堂这个领域。教学模式的更新必然带来了新的理念，让学生的学习从传统的课堂、教室这有限的空间里面彻底超越出来，走向更高、更广、更大的领域。生物实验室的开放内容和范围应严格按照“因材施教、因人而异、实效第一”的原则，根据学生层次和要求的不同，确定开放内容和范围。内容和范围包括：设计性、综合性和研究性实验；小发明、小制作、小论文等课外科技活动实验[ 5 ]。倡导学生自拟探究课题，激励学生参与教师研究的课题，尝试解决科学探究和生产实践问题。学校为了实现这个拓展目标，也要结合自身学校特色，整理实验室相关材料，初步设定实验室开放方案和管理内容，组织管理人员进行培训使用，组织学生小规模测试，培养学生自主实验的能力。
3.2 让生物实验活动信息化
随着现代信息技术手段发展的飞速发展，信息技术手段在学科教学中的应用已经越来越引起人们的高度重视。通过信息技术手段的引入，让信息技术与课程有机结合，从而实现传统教学模式的改变，让课堂教学更有趣、更直观、更有效。实验是高中生物学科教学的基础，实验的教学过程是让学生自己动手，收集、处理信息并获得新知识，提升自身科学素养和创新能力的有效途径，与信息技术有着共同点。在实验模式拓展过程中，教师可以以一个单元计划的设计为主，组织学生学习。
案例：《生态系统及其稳定性》单元学习
教师活动：列举水体污染问题，如工厂车间的废气排放；沿海滩涂对虾养殖中大范围死虾；近年来农村地区麻雀及灰喜鹊数量减少等现象。请同学分析这些问题。
学生活动：通过网上查寻和搜集相关的资料或报道，并认真地分析讨论。
教师活动：检查各小组的讨论结论，请同学们设计探索实验来验证自己的结论。
学生活动：设计相关的探索性來验证自己的结论。
总之，在拓展实验模式的过程中，教师要保证学生探索的知识不再是单一的、机械性的结论性知识点，而是既包括知识的来源、发展、内涵、内在关系和价值取向，也包括一些方法论和创新发现等自主构建起来的知识网络。从而抓住知识的本质特征，更有利于发现问题的关键，灵活有效地解决问题 [ 6 ]。
综上所述，高中生物实验教学模式以“验证性实验”和“探究性实验”为主，这两种实验各有特点，教师都需要完成小组学习的组织，重视激发学生的学习兴趣，保证探究能力的提升，同时在总结教学经验的过程中进一步探索全新的实验模式，实现实验的全面拓展。
参考文献：
[1]朱沈芳. 高中生物探究性实验教学与学生问题意识培养的研究[D]. 上海：上海师范大学，2012.
[2] 张志侠. 高中生物开放实验室的研究[D]. 上海：上海师范大学，2012 .
[3]王师琼. 高中生物探究性实验教学建模探析[D]. 成都：四川师范大学，2012 .
[4]张洪斌. 高中生物教学现状的调查与反思[D]. 大连：辽宁师范大学，2012 .
[5]李勇. 开放式教学在高中生物实验中的应用研究[D]. 长春：东北师范大学，2012.
[6]朱道立，王康乐，陈佩林，等. 生物实验课程教学模式与学习方式的研究[J]. 理工高教研究， 2008（2）.
摘 要：在深化课程改革，加快“核心素养体系”建设的背景下，如何使高中生物实验教学模式更有效是高中生物教学的重要研究课题。高中生物实验教学模式以“验证性实验”和“探究性实验”为主，这两种实验各有特点，教师都需要完成小组学习的组织，重视激发学生的学习兴趣，保证探索能力的提升，同时在总结教学经验的过程中进一步探索全新的实验模式，实现实验的全面拓展。本文分析了当前高中生物实验教学模式中存在的问题，提出了高中生物实验教学模式，总结了高中生物实验教学模式的拓展方向。
关键词：高中生物；实验教学模式；拓展
生物学是一门实验科学，在生物学中，每个概念的建立，每个定律的发现，都有其坚实的实验基础。因此高中生物教学要重视实验模式的规划，不断拓展实验内容，分析实验结论。笔者在分析当前高中生物实验教学模式中存在的问题基础上，提出了高中生物实验教学模式，并对高中生物实验教学模式的拓展进行初探。
1 制约高中生物实验教学模式有效性的影响因子
在《普通高中生物课程标准》中明确指出，实验教学的实施是高中生物课程改革的重要环节，同时也是提升学生核心素养的重要途径。特别是在新课程改革的过程中很多教师都转变了传统教学观念，充分认识到生物实验教学的重要性，但在具体的实验课堂教学设计方面却仍缺乏有效的教学模式。具体表现在：第一，由于教学任务重、教学时间紧、实验器材不足等问题，在实际开展的实验教学中，教师仍普遍按照书中已有的实验步骤或提示进行相关“实验探究”，使本应让学生亲自参与、体验的环节被省略了。让本应该是实验课主角的学生变成了配角，老师反而成了主角[ 1 ]。这样的教学模式，尽管教师在课堂上顺利完成了教材中的各项实验教学任务，而且实验过程表面也很热闹。但是新课程标准所要求的实验教学的相关教学目标难以实现，需要通过实验教学来培养学生的各种能力也无法落到实处，学生核心素养的构建也就无从谈起。教师必须要明白：实验课既要让学生体验到生物学的趣味，也要注意让学生了解生物是个严谨的学科。所以实验课很重要，既要满足他们的好奇心，也要完成教学计划。第二，课堂教学过程中教师对实验的组织过于简单，没有考虑到实验活动与其他课堂教学模式的不同，仍然按照常规课来安排活动，在实验过程中无法让每个学生都积极参与其中，最终导致实验活动流于形式。学生无法在实验室内和实验课堂上掌握实验技能，并形成熟练的知识运用能力，为了转变这个状况必须探索出切实可行的生物实验教学模式。
2 高中生物实验教学模式分析
2.1 验证性实验教学模式
验证性实验教学是指在初步了解研究对象的基础上，对其形成一定认识或提出某种假说，为验证这种认识或假说正确与否而开展的一种实验。这种教学模式特别适合高中课堂，因为高中课堂上学生学习了很多已经有结论的生物学理论和知识，这些知识内容的验证都需要通过生物实验来完成。目前，设计验证性生物实验的模式程序包括：第一步，教师指导实验。教师要明确教学目标，设计学习小组，重点讲解生物实验的要点，并适当操作示范。第二步，小组进行验证实验，学生分组完成实验，获取小组实验数据，对比分析，得出自己的结论。第三步，教师评讲，归纳总结，并对优秀的小组进行奖励。
案例：《显微镜的使用》实验设计
教师活动：指导回忆显微镜构造的书本知识，请同学们回答出所知道的对显微镜的了解。
学生回答。
教师活动：演示显微镜的使用方法。提出问题：请各小组自己用显微镜观察标本，然后写出显微镜使用的注意事项[ 2 ]。
学生活动：分组完成显微镜观察树叶细胞的实验，得出各小组结论。
教师活动：进一步观察洋葱表皮细胞，请同学们注意显微镜的正确使用（一移二转三调），能观察到洋葱表皮细胞，注意中央液泡的大小并指出原生质层的相应位置。
学生活动：分组完成任务，得出各小组结论。
教师活动：奖励表现好的小组，请小组发言人进行经验介绍，总结小组成功的原因。
从这个案例之中可以看出，验证性实验活动中学生往往缺乏兴趣，因为学生认为很多结论书本上已经有了，为了解决这个问题，教师必须在验证性实验的过程中让学生发现通过实验活动，能够探索出书本中没有详细介绍的现象，面对众多的实验结论要有总结、分析、概括的能力。
2.2 探究性实验教学模式
探究性实验教学是指学生在未知实验结果的情景下，通过教师引导和配合，使学生运用自己已有生物知识及实验技能，自己实验、探索、分析、研究得出结论，并对结果进行交流的一种实验形式。实验教学中教师应多开展探究性实验教学，课题选择以与生活联系密切的、学生有興趣的、愿意且可以探究的问题材料。以实物、图片、多媒体动画、文本文件等为课题研究载体，精心组织课堂教学内容，学习方式以教师引导、学生讲解、自主相互讨论和辩论等为主[ 3 ]。
案例：证明哪种温度是淀粉酶的反应最适温度
教师活动：提出实验内容，请学生以小组为单位进行讨论，确定探究课题、实验原理、实验目的，提出实验假设、设计实验方案。
学生活动：根据实验方案进行相关操作，填写学案或实验报告。同组成员互相指出不正确的实验操作；对不同小组的实验结果进行比较、分析讨论并相互评价各小组的实验结果。
教师活动：进行巡视，解答学生的疑问。在学生实验活动结束时， 请他们深入研究温度对生物实验的影响。
学生活动：拓展学习，结合网络。
探究性实验是通过实验来回答一个感兴趣的问题，激发学生的好奇心，引导学生主动参与探究过程。当教学进入认知形成阶段时，课堂教学可以再次回归小组交流心得、形成小组意见、小组代表阐释、教师组织引导，进而形成统一的认识。这样不但有利于教学目标的实现，也有利于学生综合能力的培养。此外在探究性实验教学中，教师还可以引导并鼓励学生在已有的知识经验背景下，将探究继续。如继续深入研究或翻转已掌握的知识，改进实验装置，将探究性实验方案重新设计，使课堂教学得以不断延伸放大[ 4 ]。由此可见探究性的实验教学模式既可以充分体现了教学的双边互动，让课堂生机盎然，又确保课堂教学的高效性，生物核心素养的构建也就水到渠成了。
3 高中生物实验教学模式的拓展
从上面的实验教学模式分析可以看出有效的实验教学模式既能培养学生能力，又能激发学生兴趣。但是为了更好地完成高中生物实验教学，必须要更进一步地拓展实验模式。
3.1 尝试开放生物实验室
生物教学模式的改革目前还局限于在课堂这个领域。教学模式的更新必然带来了新的理念，让学生的学习从传统的课堂、教室这有限的空间里面彻底超越出来，走向更高、更广、更大的领域。生物实验室的开放内容和范围应严格按照“因材施教、因人而异、实效第一”的原则，根据学生层次和要求的不同，确定开放内容和范围。内容和范围包括：设计性、综合性和研究性实验；小发明、小制作、小论文等课外科技活动实验[ 5 ]。倡导学生自拟探究课题，激励学生参与教师研究的课题，尝试解决科学探究和生产实践问题。学校为了实现这个拓展目标，也要结合自身学校特色，整理实验室相关材料，初步设定实验室开放方案和管理内容，组织管理人员进行培训使用，组织学生小规模测试，培养学生自主实验的能力。
3.2 让生物实验活动信息化
随着现代信息技术手段发展的飞速发展，信息技术手段在学科教学中的应用已经越来越引起人们的高度重视。通过信息技术手段的引入，让信息技术与课程有机结合，从而实现传统教学模式的改变，让课堂教学更有趣、更直观、更有效。实验是高中生物学科教学的基础，实验的教学过程是让学生自己动手，收集、处理信息并获得新知识，提升自身科学素养和创新能力的有效途径，与信息技术有着共同点。在实验模式拓展过程中，教师可以以一个单元计划的设计为主，组织学生学习。
案例：《生态系统及其稳定性》单元学习
教师活动：列举水体污染问题，如工厂车间的废气排放；沿海滩涂对虾养殖中大范围死虾；近年来农村地区麻雀及灰喜鹊数量减少等现象。请同学分析这些问题。
学生活动：通过网上查寻和搜集相关的资料或报道，并认真地分析讨论。
教师活动：检查各小组的讨论结论，请同学们设计探索实验来验证自己的结论。
学生活动：设计相关的探索性來验证自己的结论。
总之，在拓展实验模式的过程中，教师要保证学生探索的知识不再是单一的、机械性的结论性知识点，而是既包括知识的来源、发展、内涵、内在关系和价值取向，也包括一些方法论和创新发现等自主构建起来的知识网络。从而抓住知识的本质特征，更有利于发现问题的关键，灵活有效地解决问题 [ 6 ]。
综上所述，高中生物实验教学模式以“验证性实验”和“探究性实验”为主，这两种实验各有特点，教师都需要完成小组学习的组织，重视激发学生的学习兴趣，保证探究能力的提升，同时在总结教学经验的过程中进一步探索全新的实验模式，实现实验的全面拓展。
参考文献：
[1]朱沈芳. 高中生物探究性实验教学与学生问题意识培养的研究[D]. 上海：上海师范大学，2012.
[2] 张志侠. 高中生物开放实验室的研究[D]. 上海：上海师范大学，2012 .
[3]王师琼. 高中生物探究性实验教学建模探析[D]. 成都：四川师范大学，2012 .
[4]张洪斌. 高中生物教学现状的调查与反思[D]. 大连：辽宁师范大学，2012 .
[5]李勇. 开放式教学在高中生物实验中的应用研究[D]. 长春：东北师范大学，2012.
[6]朱道立，王康乐，陈佩林，等. 生物实验课程教学模式与学习方式的研究[J]. 理工高教研究， 2008（2）.
