优化生物实验教学方式培养中学生实验能力的研究

1、问题的提出

实验在中学生物教学中具有重要地位，从历年生物高考试卷分析看，实验试题所占的比重呈上升趋势，学生实验能力的考核成为高考的热点。那么，在实验教学中如何提高教学效果，培养学生的实验能力呢?本研究通过优化传统实验教学方法，将知识的培养和能力的培养有机地整合，提升学生的整体实验能力。

2、研究的方法与对象

2.1研究的方法

本实验主要采用对比实验法，比较优化后的生物实验教学方式和传统教学方式对培养和提高学生设计能力的教学效果。

目前我国中学生物实验教学模式主要借鉴前苏联，其一般模式如图1是：教师先讲课，然后再安排学生实验。这对培养学生独立设计实验能力极为不利。

笔者以新课程标准对中学生生物实验能力培养的要求为指导，根据自己多年的教学实践经验，并结合他人的研究成果，同时针对高中生的认知特点，对传统的生物实验教学方式进行优化，建构了能有效地提高学生生物实验设计能力的实验教学方式见图2。

2.2研究的对象

选取江西省赣州市第三中学081班和082班的所有学生作为研究对象。其中081班为对照班(61人)，082班为实验班(59人)。为使实验科学准确，两个班的学生在学习成绩和兴趣方面基本一致，男、女生比例基本相同，教学进度完全一样，并且由实验者同时担任两个班的生物教学工作。

3、实验的过程

3.1实验教学程序的设计与实施

以高中生物(人教版)教材第一册中的实验为教学内容，实验班采用优化的生物实验教学方式实施教学，对照班采用传统生物实验教学方式教学来进行对比研究。

在实验过程中，我们在实验准备阶段提出具体的目标，让学生明确实验目标；其二，在操作阶段注重对学生启发诱导，训练科学的思维方法；第三在实验结束阶段注重对学生进行知识的拓展迁移的训练，通过这三个方面对实验班的整个实验过程进行了优化。本文以“观察植物细胞有丝分裂”的实验为例，说明优化的生物实验教学方式的具体实施过程。

实验前提出目标

实验前，教师通过“问题清单”的方式引导学生对实验进行预习。具体问题有：(1)细胞有丝分裂的有何特征，其意义是什么?(2)有丝分裂间期和分裂各期的特点是什么?(3)选用何种材料在何时观察比较适合?为什么?(4)在有丝分裂的细胞中我们要观察什么?(5)我会制作临时装片了吗?(学生已有经验)，临时装片制作有哪些步骤?(6)我会使用显微镜吗?会用高倍镜观察细胞吗?(7)我能只用左眼注视目镜同时绘制细胞的图形吗?

通过“问题清单”，教师提出了该实验项目学生应该达到的目标，即能够熟练操作显微镜、熟悉细胞有丝分裂的特征、能识别有丝分裂的不同时期、能科学地选择实验材料、初步掌握制作装片的技术、初步掌握绘制生物图的方法等。借助“问题清单”，学生可通过查阅书本、实验报告册以及网络资源等明确该实验目的，了解实验原理，选材要求，各实验环节要求，实验重点、难点以及所需的关键知识、技能等。

教师通过抽查实验预习报告册或者课前提问、5分钟小测验等多种形式来检查学生对实验所需知识和技能的准备情况。

3.2实验过程的启发诱导

实验过程中，放手让学生自主实验，主动获取知识、训练技能、发展能力。“放手”不等于“放任”，因此在此阶段对学生观察到的现象、出现的问题，适时地点拨，启发诱导其，以培养学生分析问题的能力以及创造性思维的能力。

具体做法是：在学生动手实验前，发放“问题清单”，让学生边实验边思考清单中的问题，并尽可能借助实验来解决这些问题。问题如下：(1)为什么根尖要长到1?-5cm，而制作装片时切取的洋葱根尖长度是2-3mm?(2)你能试着边绘图边描述出细胞分裂的过程吗?(3)细胞分裂的过程中，染色体变化的结果如何?(4)某同学从生长良好的洋葱根上取得根尖后，进行有丝分裂实验，但镜检时却未发现处于分裂的细胞，请分析原因。(5)细胞分裂间期的时间相对较长，显微镜下看不出变化，那么间期是否可以称为静止期呢?为什么?

3.3实验结束后的知识拓展迁移

实验结束后，教师除了简要总结评价实验情况外，及时组织引导学生研讨实验时出现异常现象的原因，总结经验教训，同时指导学生进行分析推理，使知识得到进一步深化。尤为重要的是，教师要注意从实验内容、实验材料、时间等多方面启发学生对实验进行改进、扩展、提升，引导学生对改进后的实验或影响实验的其他因素进行进一步的探究，训练学生对知识进行拓展迁移的能力。例如：引导学生观察植物细胞有丝分裂后进一步观察动物细胞的有丝分裂，并引导学生对两者细胞的有丝分裂过程作比较，分析它们为何有如此大的差异?组织学生讨论细胞形状和大小时将知识点有意识地拓展到细胞分化。

在本学期中除开出“观察植物细胞有丝分裂”外，还有“生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定”、“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动”、“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”等8个实验，在整个实验教学过程中，实验班采用优化后的生物实验教学方式教学，对照班则一直运用传统生物实验教学方式教学。教学结束后，笔者对实验班和对照班采用考核方式对学生实验进行了评测。

4、结果及分析

4.1实验结果

在实施优化的生物实验教学模式前，笔者对081班和082班进行了生物实验设计能力方面的前测。测试结果表明，实验班和对照班总体上实验设计能力水平无显著性差异(见表1)。

在实施优化的生物实验教学模式教学后，实验结果表明实验班和对照班学生的实验设计能力水平有显著性差异(表2)。

由表3可见：对照班学生的实验设计能力水平前测与后测无显著性差异。这表明采用传统的生物实验教学方式进行教学，学生往往模仿教师做实验，导致其自主实验探索的兴趣和积极性得不到有效的调动，不利于实验能力的培养。

从表4可知，实验班学生的实验设计能力水平的前测与后测有显著性差异。这说明了优化的生物实验教学模式对培养和改善学生的自主实验能力是有显著效果的。

4.2结果分析

实验结果证明，对传统生物实验教学方式进行优化后的生物实验教学方式能明显地提高学生生物实验设计能力。原因有：

4.2.1在实验的准备阶段，教师针对性地对实验项目的操作要领、观察重点、探索目标、记录项目等提出具体要求，指出实验操作中的难点及关键环节，让学生明确实验项目在知识、技能、能力等方面的具体目标，提前熟悉实验材料、用具、实验方法、步骤。通过实验准备阶段的目标管理，使学生在实验开始时已具备了相关知识，以及明确了实验应达到的目标。

4.2.2在实验的操作阶段，教师放手让学生自主探索、独立操作，鼓励学生积极思考、大胆质疑；通过实验过程中的“问题清单”，引导学生思考、分析、讨论实验现象、遇到的问题。第二次通过目标管理检验学生的动手能力和培养了学生的创造性思维能力。

4.2.3在实验结束后，教师通过“进一步探究”引导学生对知识、技能等进行拓展、迁移，将所学知识由“死”变“活”，使所掌握的技能由“生”变“熟”，并学以致用，提升了能力。

5、讨论与建议

生物学科实施素质教育需要科学的教学模式，传统的的讲授法不利于学生自主思维习惯的养成，不利于创造性思维的培养。教学实践证明，优化后的教学方式在培养和提高学生的实验设计能力方面是有成效的。具体体现在以下几个面：

5.1优化后的生物实验教学方式从教学程序的设计上充分体现了学生的主体性。运用优化的实验教学方式进行实验教学时，由于教师的“发动”出现了学生的“萌动”，通过教师的“调动”，实现学生的“主动”。学生成为主动的学习者、探究者、发现者，其自主学习的积极性得到了发挥。

5.2运用优化后的实验教学方式教学，提升了教师对学生思维能力的培养。教师通过“设疑”来对学生进行启发，通过清单诱导学生主动思维，培养学生的科研思维。

5.3运用优化后的实验教学方式教学，重视学生生物实验设计方法的训练。教师通过引导学生预习并分析教材中的实验内容，给予了学生适当的方法指导，培养了学生的科研思路。

运用优化的实验教学方式教学时需注意几点：一、师生要充分做好课前准备，避免实验的盲目性和随意性。二、深入研究教材中的实验，探索科学的实验设计方法。三、努力创造条件，将验证实验改为探究实验。

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