高中生物数字化实验教学应用的不足及策略研究

第一篇：高中生物数字化实验教学应用的不足及策略研究

题目：

高中生物数字化实验教学应用的不足及策略研究

姚梦萍

2017年6月

1.文献综述

1.1 高中生物实验教学研究现状

生物学是一门自然科学，一定要以实验为基础。生物学实验是生物学研究的基础，更是生物这门学科的一个重要组成部分。生物实验教学是生物教学的开端，任何生物学上的新发现都依赖于科学家无数次的相关实验探索。

生物实验教学在生物教学中的地位举足轻重。一方面实验的思想和过程是学习重点内容之一，另一方面，实验教学是生物学教学的重要方法和手段之一[1]。生物教学中很多重要的概念都是从实验中分析得出来的。例如：在人教版高中生物必修1第5章第4节“能量之源——光与光合作用”一节中，虽然光合作用的概念提出在前，但是学生不能很好的理解其中的含义，无法了解其中的过程及原理。通过总结历代科学家的实验，进而得出光合作用的探究历程，让学生能够像科学家一样去慢慢思考其中的过程，从而能够真正理解光合作用的概念，准确地说出光合作用的原料、场所、条件、产物等，并写出其化学反应方程式。但是，如果没有对这些科学家所做的实验进行学习和讲解，就会使得光合作用的概念较为抽象，学生也不容易理解，对于其内含，学生更难以去挖掘，只能停留在表面的记忆。因此，很多一线教师从高中生物的教学开始就不断的强调实验原理、实验思路、实验步骤、实验设计的原则、实验结果和对结论的分析等内容，并且花费了比较多的时间来给学生做相应的训练，足见其重要性[2]。

但是笔者在实际教学中以及翻阅大量文献后发现，传统实验教学其实也面临一些问题：(1)生物教师的实验教学观念落后，大部分高中生物教师没有正确的实验教学观念，没有意识到实验教学的重要意义，认为做实验浪费课时，影响教学进度，还不如让学生直接背实验现象、实验结论，即“做实验”还不如“看实验，讲实验，背实验”；(2)课时紧张，现在很多高中学校认为生物是“副科”，学校安排课时只能完成学校要求的教学任务，一个班一周只有 2~3 节生物课，导致教师无法给学生安排单独的实验课；[3](3)传统实验教学实验现象不能够量化、等待结果的时间较长、教学方式单

一、实验教学无评价方法、现有实验室难以满足实验教学的要求等等[4]。1.2 数字化实验的概述 1.2.1 数字化实验的含义

数字化实验，广义上指所有使用数字化技术或仪器的实验，不仅包含使用数字化仪器的实验，还包括以计算机为基础的虚拟仿真实验、多媒体展现的动画实验等等[5]；狭义上指利用现代传感技术的实验，传感器感受到相应的信号，然后由与计算机配套的软件将信号转化为数据形式输出，从而使实验数据准确、可靠且

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共 8 页 没有繁琐的计算，从定量的角度揭示实验的本质。

尽管数字化实验的称谓不尽相同，但是所指实验系统的基本组成与特点是大致相同的，即它们均是通过采用传感器实验设备将实验数据转入电脑，进行实验分析与探究的新型实验形式，主要设备由“可控源+传感器+数据采集器+计算机+处理软件”组成，因此，我们可以认为利用“传感器+数据采集器+计算机”这样基本组成的实验系统开展的实验均可称之为数字化实验[6]。故数字化实验是指一般由传感器、数据采集器、计算机及相关数据处理软件等构成的测量、采集、处理设备和与之配套的相应的实验仪器装备组成的实验系统[7]。

当今知识和信息爆炸的社会，以传感器为主的数字化实验室仍以学生的真实实验为基础，很好地抓住了信息处理的三个重要环节：采集、处理和表达，从而有效实现了信息技术与理科学科的整合[8]。数字化实验与传统实验不同，它拥有强大的后期数据处理功能，能够实现数图的结合，图像自动生成，数字化实验应用于教学中，有助于加强学生信息获取、加工、处理等方面的能力。此外，数字化实验还具有以下显著特点：实验过程直观可视[9]、数据处理实时自动、操作并行数据准确。

1.2.2 数字化实验室的含义

数字化实验室，即配备了能够完成所需数字化实验的一切器材、资源、教师的实验室。这样的实验室不仅要拥有足够数量和质量的计算机，更要有优质的多种配套传感器、视频或图片等资源，而经过培训并且能够完全掌握数字化实验器材使用的一线教师也是实验室不可缺少的一部分。数字化的仪器和资源在不断进步，那么我们的教师也要不断的进行培训、不断的适应新的技术和新的教学方法。现在很多大学都在推进数字化校园，其中一个重要内容就是数字化实验室，它是涉及到数字化教室、办公室、图书馆、网络工作室的一种模式[10]，在这种模式下的数字化实验室是指一种新的实验室信息管理系统，其包含的内容比较多，是一种利用计算机网络、分布式数据库技术、数据采集与数据处理技术和数据存储技术实现对实验室进行全面管理的计算机应用系统[11]。这种实验室最大的优势在于集合了大量数字化的教学资源，并且方便管理[12]。1.2.3 数字化实验教学的含义

数字化实验教学，即延续了传统实验的教学理论，但是能够利用传感器、计算机等新型设备，在教师的指导下完成教材已有实验或者设计进行探究创新实验的教学方式。这种教学方式相较于传统实验教学，有着科技上的优势：尽管理论上来说，这样的实验教学跟传统实验教学一样，都是在实验室里完成的真实的实验，要记录实验结果并得出实验结论。但是，记录的媒介变了：从传统仪表换成第 2 页

共 8 页 了新型传感器；记录的方式也变了：由学生手写记录变成了计算机自动生成，学生可以短时间内获得相应的数据，进而分析得出相应的实验结论。再者，数字化实验更具有准确度、速度、数量、创新性上的优势，更受师生的喜爱[13]。

但是并不是所有高中生物实验都能够利用数字化实验教学来完成的，有研究表明，在科学探究过程中，主要有以下3类实验比较适合运用数字化实验仪器[14]：(1)是用常规实验看不到的东西。有一些实验现象无法靠眼睛进行观察，也就无法利用传统实验进行操作。现在可以借助数字化实验仪器帮助我们看到，这样就扩大了实验的范围。这是非常重要的一方面。(2)是有关变量的实验。原来做实验，我们只能孤立地看到什么，借助数字化实验室，我们可以研究事物或现象之间的关系，比如什么改变了、引起了什么改变、是什么规律等等，这些都是靠传统实验比较难以做到的，特别在化学生物等学科，几乎放弃了开展某些实验。现在，借助数字化实验仪器，可以研究变量之间的关系和规律，这是非常强大的作用。(3)是复杂实验。复杂实验有它的独特性，比如说野外采样，如果不利用数字化实验仪器，数据采集、处理和分析等在有限时间和有限手段中是难以实现的。因此，数字化实验教学在这一方面也存在了一定的局限性。1.3 数字化实验国内外发展现状 1.3.1 国外关于数字化实验的研究现状

20世纪80年代，美国和英国率先引入了基于传感器的数字化实验室，由于效果显著，随后在以色列、澳大利亚、日本、新加坡等发达国家的推广[15]。最开始的引入是针对大学的实验室，培养了许多优秀的大学生，受到老师和学生的喜爱。随着数字化实验技术的成熟发展，逐步被引入到中小学自然科学的教学中。这些实验室，不仅可以完成学生们课本上己有的实验，更可以让学生在老师的帮助下设计完成实验，大大促进了欧美学生对实验探究能力的提升及相关科学理论知识的掌握[6]。以美国为代表的发达国家早在上个世纪就已经全面铺开了数字化实验室，并且鼓励学生亲自动手去体验自然科学的奥秘，适当的运用已掌握的科学原理甚至现场查阅资料来解决问题，从而培养学生创造性思维、批判性思维。而这正是我国学生所缺乏的并有待提高的能力。在自然科学的教学中，美国教师带领学生从多角度设计和观察实验，充分利用数字化实验仪器，促进讨论，不仅激发了学生的学习探索兴趣，最重要的是让学生毕业之后走上社会具有较强的社会行为能力，能够用科学的思想看问题，能够从多角度去理解社会生活，能够辩证的看待问题。同时，美国学生并没有被刻意的培养创造力或者想象力，而主要侧重于与生活实际更相关的探究能力和对问题的解决能力[5]。1.3.2 国内关于数字化实验的研究现状

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共 8 页 我国的数字化实验室建设发展较晚，进展也不那么迅速。在我国建设数字化实验室较早的上海等城市，也是在2002年以后才真正进入这个领域，并且经历了比较漫长的发展才逐渐被认可壮大起来。目前，仅有上海、广州等少数沿海城市开展了较长时间的数字化实验教学工作，中部和西部地区还几乎处于空白地带，资源的不均衡、投入的不均衡使得中部和西部地区难以开展。同时，我国的应试教育极大地限制了实验教学的开展，即使引进了数字化实验室，也可能沦为摆设。因此，数字化实验室虽然已经在部分城市推广并开展了十余年的教学，但是离真正的重视实验、进而到接受新的数字化的实验室，还需要一些投入的增加和观念的转变，还需要国家、社会、学校、教师的共同努力[16]。

国内相对比较成熟的数字化实验系统当属朗威的DIS-Lab设备。此产品由上海市中小学数字化实验系统研发中心领衔开发，包括上海、北京等地的几十位实验教学专家参与，融合了国际国内实验教学改革的先进理念，应用了国际领先的软硬件技术[17]。研发历时三年，经历了上海市53所“二期课改”试点学校的严格测试，现已进入上海市“二期课改”的物理教材[18]。现如今，国家和地方对教育的投入都很大，很多原来只有大学才有的先进实验设备都逐步进入中小学，教材也在试图紧跟时代的步伐，2004年人教版新课标高中物理教材必修1中出现了使用位移传感器和力传感器做实验的介绍，标志着数字化实验己经被教材接受并意图推广[16]。2.选题缘由

随着新课改的不断推进，数字化实验教学已经是大势所趋。数字化实验室最早还是在大学的实验室里，它是进行大学科学研究和教学的一部分，之后才逐步引入到中小学教学中。因此，数字化实验室要想顺利与中小学教学相融合，就必须要有足够的调研。

鉴于此，笔者就“数字化实验教学”这一方面相关的问题，查阅了大量文献。目前，我国在中学数字化实验室的建设及软件开发方面己经取得了一定的成绩，并且已经有了相对完善的理论作为支持，同时，一线教师也针对一些具体的课题开展了数字化实验并取得了一定的效果，尤其是在物理和化学学科。但是，数字化实验教学同样也存在着一定的不足之处：对于数字化实验室的建设及数字化实验的理论研究尚未充分考虑到一线教学的实际问题及需求[19]，往往就造成数字化实验室使用率不高。而且，就目前研究结果来看，对于数字化实验室的应用及研究主要集中在物理学科，也有不少在化学学科，但对其在生物学科的应用研究相对较少[20]。

今年我校也配备了数字化实验室，并且已有其他兄弟学校来我校参加、交流，第 4 页

共 8 页 意图在自己学校创建数字化实验室。但是，数字化实验教学在国内并未全面开展，那么在开展的过程中会出现什么问题？教师和学生又该如何应对并解决这些问题？再者，数字化实验室并非所有学校都有足够的资金去创建，那么数字化实验教学是不是就具有很大的局限性呢？于是，本课题将尝试从高中生物教学中有关细胞代谢这一角度的探究性实验教学为例，探讨数字化实验教学在中学生物学教学中应用的不足以及相应的策略研究。3.研究意义

目前，我校已经引入数字化实验室，并且正在进行一些探索性数字化实验教学，因此我们需要更多的有关数字化实验教学的理论和实践，故本课题希望通过对本校数字化实验教学的应用研究，找到数字化实验教学这个新鲜事物在高中生物实际实验教学过程中遇到的问题和困难，帮助教师和学生提出解决方法，从而也可以为即将开展数字化实验教学的兄弟学校提供参考借鉴；其次，本课题也希望针对部分教师对数字化实验教学坚定的赞美或者坚决的否定进行客观公正的评价，将其优势和局限性同时呈现出来，相互交流；第三，本课题中所探讨的数字化实验并非必须要在数字化实验室中才能够完成的，因为数字化实验室的建设需要有大量的资金投入，而在一般学校是没有这个财力的。因此，我们仅仅是基于传感器和计算机平台来完成的实验教学，而传感器、计算机等都是可以带出实验室的，而且价格并没有那么昂贵。这样的情况下，数字化实验教学可以走出实验室，走进课堂，甚至走进学生的生活中去。而且没有建设数字化实验室的普通学校，同样可以完成数字化实验教学。我们可以以最少的资金投入，提高学生的实验思维能力，还可以创新性的开展一些实验，激发学生对探索未知领域的兴趣。4.研究内容

本课题主要是立足于高中生物实验教学，探讨高中生物数字化实验教学过程中的不足以及应对策略，主要研究内容为：

(1)对高中实验教学的现状以及所面临的问题、高中生物数字化实验教学的含义和特点进行整理、分析，进而探讨如何利用数字化实验教学解决传统实验教学中存在的不足之处，例如：在人教版高中生物必修一中“探究环境因素对光合作用强度的影响” 这一实验教学中，教材中是利用“单位时间内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量”来判断不同光照强度下光合作用强度的大小，但是利用数字化实验教学中的传感器就可以直观、准确的量化不同光照强度下光合作用强度的大小以及变化曲线图[21]。以此类推，师生还可以创新实验内容，开发出更多适于教师演示和学生操作的实验方案。同时，对于数字化实验教学在实践过程中存在的不足之处也需要改进，这就必须要进行相关的数字化实验教学，才能够发现并

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共 8 页 解决相应的问题。

(2)本课题主要以人教版高中生物必修一中细胞代谢类相关的探究性实验教学为例，展开分析学生在学习该部分内容过程中遇到的相关案例，重点分析学生提出的在该方面的一些值得探究的问题，引导学生做出相关的数字化实验设计，进而教师做出实验教学设计，在数字化实验教学过程中解决相应的问题。在此过程中，学生通过自主设计实验，以及自己动手完成实验，体验生物实验的乐趣，提高生物实验的思维能力。并且，生物数字化实验教学仍然处于发展初期，在摸索的过程中，势必会出现各种各样的生成性的问题，那么这些问题是什么？学生面对这些问题又是如何解决的？这将是一个值得探讨的问题。如果我们把这些实际操作过程中出现的问题，以及解决的办法分析、综合整理在一起，就可以为其他学校，甚至是一些农村学校开展类似的实验提供一些理论和实践上的依据。

(3)对数字化实验教学的评价：设置实验班（数字化实验教学）和对照班（传统实验教学），最后考察两个班级学生的实验设计、实验操作、实验分析等方面的能力，做出相应的判断，得到相应的结论。5.研究方法

本研究采用了文献研究法、案例分析法、实验研究法、调查研究法相结合的研究方法。

(1)文献研究法：查找相关内容的著作、研究生毕业论文、各种期刊上的学术论文、浏览相关网页，对搜集的资料进行研读，了解高中生物实验教学过程中数字化实验教学的研究现状、发展方向以及相关研究成果。参照别人以往研究过程中的方法和思路，结合自身教学实践活动，积累相关案例、材料，为研究课题做准备。

(2)实验研究法：组织所带对照班的学生进行传统实验教学，实验班的学生进行数字化实验教学。笔者进行现场观察、记录，获取第一手教学资料，发现在此过程中的生成性问题，分析现象和原因，提出解决方法和策略，并进行实验验证。

(3)案例分析法：通过对人教版高中生物必修1教材以及高考题或模拟题中出现的与细胞代谢相关的探究性实验案例进行分析、研讨，学生发现问题并设法在教师的帮助下解决问题，做出相应的实验设计，教师在考虑实验的科学性、可行性和适用性等因素后，进行相应的实验。

(4)调查研究法：对学生进行问卷调查，了解高中学生生物数字化实验与传统实验对促进生物学习的情况，并进行深入分析和总结。6.研究思路和设计

首先，对生物兴趣小组介绍有关的数字化实验的情况，展示一些比较容易完

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共 8 页 成的数字化实验，激起学生对数字化实验的兴趣和好奇心；其次，鼓励这些学生设计并完成教材中的可利用数字化实验来完成、改善的探究性实验，由他们在课堂上演示并讲解，并作为笔者在数字化实验教学设计中的一个环节，如果同时能够引发更多的学生对数字化实验的热情就再好不过了，接着就可以辅助学生们逐渐开展高中生物教材中以外的其他的可利用数字化实验完成的实验；最后，记录、分析并总结在具体实践过程中出现的问题，以及解决问题的具体操作情况。7.预期目标

通过在高中生物这一学科上进行一系列的数字化实验教学，解决传统实验教学中不能够很好的解决的一些实际问题；其次，发现并记录数字化实验教学中存在的问题以及解决方法，为数字化实验教学能够大范围的开展和实施提供理论和实践上的建议；再者，通过学生亲身设计和完成相关的实验，提高学生的实验探究能力和动手操作能力。8.参考文献

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第二篇：浅谈高中生物实验教学

浅谈高中生物实验教学

生物是一门研究人类生产、生活的自然学科。实验在整个生物学科体系中占有非常重要的地位。许多概念与定理都是科学家经历了无数次实验而总结得出来的，这既是人类探索生物世界的研究手段，同时也是我们学习生物知识的重要途径。然而长期以来，受应试教学观念的影响，高中阶段的生物教学中实验一直处于被忽略状态，教师演示实验和学生自主实验的机会比较少。教师将原本的做实验变成了画实验、讲实验，学生大多是看教师做实验，抑或是看教材，使得学生实验技能低下。随着新课程改革的全面推进，更加关注学生生物综合素养的提升，对学生的实验技能也提出了明确的要求，也为我们的生物教学提出了更高的要求。在当前形势下，我们要高度重视实验教学，加强教师演示实验与学生探索实验，以实验为契机来激发学生兴趣，提高教学参与度，实现有效教学。笔者现结合具体的教学实践对高中生物教学中实验的优势与应用原则浅谈如下几点体会。

一、实验在高中生物教学中的重要作用

1.激发学生兴趣。爱因斯坦说过：“兴趣是最好的老师。”兴趣作为一种积极活跃的非智力因素，在学生的智力活动中起着重要推动作用，甚至决定着教学的成败。激发学生学习兴趣，引导学生主体参与是各学科教学中的首要任务。生物有着奇妙的现象，有着很强的操作性，尤其对于处于繁重学习任务中的高中生来说这更是一种新颖的方式，可以调剂学生紧张的学习，缓解学生的疲劳，减轻学生的负担，可以吸引学生注意力，激起高中生浓厚的学习兴趣与强烈的学习行为，使学生主动而积极地投入到生物教学活动中来。因此，在教学中，我们可以充分利用鲜明的实验现象来吸引学生，引发学生的关注，引导学生的主体参与。

2.帮助学生理解。高中生受自身基础知识与认知规律的限制，在学习某些概念、定理等知识点时仅仅依靠教师枯燥的语言讲述与阅读教材很难理解。如何突出重点，突破难点，加强学生的理解与掌握，这一直是提高教学有效性的一大问题。而实验可以再现概念与定理的形成过程，可以让学生亲历知识形成过程，而不是强行将现成的结论型知识灌输给学生，这样更利于学生的理解、掌握与运用。因此，我们要学会在学生难于理解处、知识的重难点处来设计演示实验或探索实验，让学生从直观实验中获取大量感性材料，让学生在主动思考与思维的基础上由感性认知上升为理性认知，这样便可以让学生轻松地理解较为抽象深奥的生物概念与定理。

3.培养探究能力。新课程倡导自主合作探究式学习方法，新课标明确提出要加强学生科学探究能力的培养。在生物教学中，我们要改变以往以教师为中心、学生被动接受的灌输式教学，要实现以教师为中心到以学生为中心的彻底转变，使教师从教者走向学者，成为教学的组织者、学生学习的指导者与引领者，与学生一起参与到探究性学习中来，从而把学习的主动权还给学生，设计更多的探索性实验，让学生亲自设计实验方案、准备实验器材、进行实验操作、记录实验数据、分析实验结果等等。这些全部交由学生，给予学生更大的探究空间与思维空间，使学生有了更多的机会展开探究，从而能在自主探究中增强创新意识，培养学生创造性思维，提高学生科学探究能力。

4.提高实验技能。高中生物新课标对学生的实验技能提出了明确的要求。在实验教学中，我们要加强对学生观察能力、思维能力、操作能力等实验技能的培养，这是现代复合型人才所必须具备的重要素质。在实验中，我们要引导学生认真观察，仔细记录实验数据，要学会思考，当实验现象、结果与预期不一样要让学生思考是实验操作不准确还是自己的预料等。这样将观察、操作与思考结合起来，可以让学生在亲自操作中学会观察、学会思考，培养学生实事求是的严谨求学作风，全面提高学生的实验技能。

二、在高中生物教学中运用实验的原则

1.科学性。对于演示实验，教师一定要做到操作规范，实验现象明显，切忌模棱两可。如果教师本身对实验步骤、现象等不明确，那么学生也会稀里糊涂的。因此，教师在做演示实验时要提前准备，对实验的各个环节全面掌握，提高实验的科学性，这样才能让学生更为形象、准确地掌握。对于一些亲自操作实验现象不明显或是在现实条件中无法完成的实验，我们可以借助多媒体，用多媒体来模拟实验全过程，这样便可以大大提高实验的准确性与科学性，而且大大提高了实验的可见度，使得全体学生都可以清晰明了地进行实验的观察，更利于学生掌握相关的知识。如观察线粒体、探究酵母菌细胞的呼吸方式等现实中难以完成的实验，我们就可以通过多媒体来制作课件，化静为动、化无为有，向学生形象动态而直观地展现实验全过程，这样就可以大大提高实验本身的科学性。

2.探索性。现行教材非常重视实验的作用，验证性实验与探索性实验都有涉及。我们除了要做好教材上的实验，还要为学生设计更多的探索性实验。实验本身具有探索性，才能让学生充分调用所学知识，展开积极的探究，才能实现学生的主动探究与积极思维，为学生的探究开辟更为宽广的空间，延伸学生思维的深度与广度。只有这样的探索性实验才具有探究价值，将学生的思维引向高潮，促进学生探究能力的提高。

3.操作性。实验不仅要贴近学生的基础知识，而且实验材料要容易获取，现象明显，所用时间短，在实验基本就可以完成。这样的实验才能更具可操作性，可以让学生在实验室顺利完成。否则，实验设计得再好，现象再明显，学生无法完成，这样的实验也是徒劳。

4.等量性。也就是说在两个甚至是多个实验中设计一个条件不变，其他条件完全相同，通过这样的实验来让学生理解这个变量对实验结果的影响。如在探究PH值对酶活性的影响的实验时，所设计的实验中PH值设为变量，其他的条件如温度、试管容量、试剂滴量等等完全相同。这样，通过鲜明的对照实验，学生便可以清晰地认识到PH值对酶活性的影响。同样，我们还可以通过设定其他条件为变量来验证。这样的实验便可以验证出PH值对酶活性的影响。

总之，生物是一门以实验为基础的自然学科，实验处于非常重要的地位。对于实验我们要高度重视，不仅要重视演示实验，还要加强探索性实验，这样的生物教学才能成为有效的教学。因此，在教学中我们要加强实践与探索，注重运用实验教学的一般性原则，最大限度地发挥实验的作用，让学生做实验、分析实验，在不断的操作中激发学生浓厚的学习兴趣，加强学生对相关知识的理解与掌握，提高教学有效性。

第三篇：浅谈高中生物实验教学

浅谈高中生物实验教学

在高中生物实验教学中培养学生的创新能力，有利于学生探究能力的提高，有利于学生对知识的理解和掌握，通过对实验的探讨，改进生物教学模式，培养出适应未来社会的创新人才。

当今世界是人才竞争的世界，社会需要更多创新性人才。那么你对创新的理解呢？创新是指人的思维活动或实践活动具有创造性，具有不同于前人或超越自我的途径和方法。生物学是一门实验性较强的学科，高中生物教材中一个显著特点就是极大地突出对学生实验能力的培养，也更充分地体现了学科特点。而实验能力又是一种综合能力，不是让学生简单地做几个实验，或做几道实验题就可以得到的。很多的实验方法、程序、习惯都是在平时实验中一点点学习掌握积累而成的。我结合自身生物教学的实际，浅谈在生物实验教学中学生创新能力培养的尝试。

一、高中生物实验教学的现状分析

实验教学中低效或无效的行为主要有以下几种：

1、部分教师对照考纲的必做实验，对实验的目的、原理、步骤、注意事项等一一进行讲解，导致学生听实验、背实验。

2、实验与生活脱节，学生缺乏学习的价值体验。

3、完全用计算机演示代替生物实验，一张接一张的投影片和动画播放使生物实验中的多种新鲜感觉只剩下视觉和听觉，实验的真实性大打折扣，学生对实验本身的体验几乎为零。

4、教师在进行分组实验教学时，只管让学生信马由缰地实验，而没有指导、交流、反馈和总结，绝大多数教师强调了学生的自主学习，却忽视了教师的主导作用；注重了学生的过程学习，却忽视了方法的指导，使实验带有很大的随意性和盲目性，从而导致实验教学的低效。

二、高中生物实验教学的途径

（一）转变教学观念。

实验教学是高中生物教学的重要组成部分，《高中生物课程标准（实验）》在课程理念、课程目标、课程实施建议中对实验教学的开展都有明确的阐述。有的教师认为：实验教学尽管没有开展，但学生的学习成绩并不差，这是明显的观念问题。曾有某地区教研室领导到一所学校检查工作，发现实验室里的显微镜的包装都没有拆封。因此，广大一线生物教师需要进一步认真学习和理解《高中生物课程标准》的相关要求，切实改变重“知识传授”，轻“实验教学”的传统思想观念；不能“以讲代做”、“以电教媒体手段代替实验操作”，应尽可能多的创造条件让学生参与实验的过程和其它实践活动。通过实验或其它实践活动的有效开展，可以促进学生知识性目标、情感态度价值观目标的实现和科学态度的形成。

（二）做好实验准备。

高中生物课堂的实验教学比较多，为了让学生们能更加了解生物知识。教师要进行实验教学。在实验教学前，教师要做好充分的准备，学生们只要在教师的指导下才能完成相关的实验过程，但是在学生们做实验之前也要初步的了解相关的知识。教师就要先提供一些材料让他们熟悉。让其事先学习这些材料，通过学习将其中的一些知识融入到实验当中。在实验中，教师是实验教学的组织者和引导者。所以在实验前教师应该让学生们先认识做实验所需要的器材以及名字等。以方便学生们的知识，让他们在实验过程中对其作用有所认识。能更好的进行实验。

（三）密切联系生活。

生物学在生活中无处不在，与我们的日常生活、医疗保健、环境保护、经济活动等方面都密切相关。“生活即教育”是著名教育家陶行知教育理论的核心，在生物学教学中注意联系生活实际，结合课本知识进行教学，使内容更具实用性，更有利于学生对生物学核心知识和方法的理解，以及将这些知识和方法运用到现实生活中，解决实际问题。

“知识来源于生活，并最终指导生活”是新课程的显著特征，这一特征在各科教材中得到了充分体现。比如，生物、化学、物理、地理课程，许多内容本身就是由问题引出，让学生边学边提出解决问题的思路和设想，引导学生用所学到的知识解决生活中的实际问题，培养学生的社会责任感。而且，每一部分知识学习之后，都设计了综合实践活动，使学生运用课堂所学的知识，向课外拓展。

（四）培养学生思维。

生物学史上的许多重大发现，都闪烁着科学家们非凡的创造性思维的光芒。如生物膜流动镶嵌模型的提出、光合作用发现史、植物生长素的发现过程和孟德尔两个遗传基本规律的创立等。

（五）改进评价方法。

实验教学评价是影响实验教学效果的重要因素，它可以制约学生的实验动机、实验态度和实验策略。不同类型的实验建议采取不同的评价方法或几种评价方法综合采用，做到全面反映学生的能力水平。例如：传统的教学评价方式――笔试，它有在短时间内有效考查实验原理、步骤、结果等理论知识的优点，但在考查学生实验操作、结果记录、合作和交流等方面存在较大局限性。因此，采用多种方法进行综合评价将有利于全面体现学生实验操作和设计能力，做到提高实验教学的有效性和学生科学素质的培养。如借助现代多媒体技术，对实验课进行摄像，用相机记录实验结果；小组汇报的形式进行交流和讨论。

（六）借助媒体教学。

将信息技术与高中生物实验教学有机地整合后，大大优化了实验过程，拓宽了实验教学渠道，提高了实验教学效果。运用现代信息技术，可以解决诸如实验过程太快，只能看到实验结果而无法观察到中间的过程；有的实验耗时而缓慢，在课堂上无法完成；有的因场景太大或常有危险性而无法进行等问题。实验教学与信息技术的整合后在以下?赘龇矫娣⒒幼饔妹飨裕海?1）拆分连续、快速实验。运用“慢放”、“定格”等功能在多媒体操作平台上播放，按需要进行拆分，让学生直观、清楚地分步、分段观察，大大增强实验效果。（2）缩放大型或显微实验。通过录像、照相等形式把一些大型的生态学实验，如植物的群落、大型的生态系统等实验过程记录下来；还可以运用显微摄像技术放大一些微小的形态结构以及生理现象，如草履虫的应激性、细胞有丝分裂各时期的染色体行为特点等，然后在多媒体环境下将它制成课件，通过电视、电脑或幻灯片显示出来。以上这些，不借助多媒体及现代化教学器材光靠传统手段是无法完成的。

总之，在新课程改革的背景下，我们要改进教学方法，深挖教材，更新观念，引导学生主动参与实验探究，不断提高实验教学的有效性，为学生的全面发展打好坚实的基础。

第四篇：浅谈高中生物实验教学

浅谈高中生物实验教学

巢湖市烔炀中学 徐艳虹 2011年4月

浅谈高中生物实验教学

摘要：对高中学生来说，生物实验教学不仅有对常见仪器、器具、药品的使用能力，还有对实验程序的理解能力，对实验结果的分析能力，对实验中出现的异常情况的处理能力，更有在探究生物实验的过程中的创新能力。本文对生物教学的方法和实验设计提出了一些想法，用以激发学生学习生物科学的兴趣，训练学生的基本技能，培养学生的观察、分析、综合能力和解决实际问题的能力。关键词： 生物实验 教学方法 实验设计 学习方式

生物学是研究生命现象和生命活动规律的一门自然科学，由于其具备知识体系的完整性，实验方法的探索性，思维训练的独特性等特点，因此生物学又是一门以实验为基础的自然科学。对高中学生物实验教学不仅能帮助学生了解常见仪器和药品的使用方法、理解实验程序、更能激发学生学习生物科学的兴趣，培养学生观察、分析、综合和解决实际问题的能力。一．掌握仪器使用原理和药品特性，夯实实验基础

《生物考试大纲》明确指出考查学生能独立完成“生物知识内容表”所列实验，包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合的运用。

学生的实验基础不是凭空垒起来的。实验教学时要突出对仪器的使用和药品特性的介绍，加强基本操作训练，把实验方法探究落到实处。例如，显微镜观察类实验，① 注意取材：根据观察对象采用合适的材料，如观察有丝分裂应选取根尖分生区细胞；观察质壁分离与复原应选取成熟的植物细胞等。② 注意材料处理：根据不同材料、不同的观察对象，做不同的材料处理，如浸泡、染色、解离、保持生活状态等。③ 注意制片方法：显微观察实验要用装片，不同材料用不同的制片方法。装片法(把整个实验材料制成装片，如用黑藻叶观察叶绿体)，切片法(把材料切成薄片，以便观察，如脂肪鉴定)，压片法(把材料压碎成一薄层．以便观察，如观察根尖有丝分裂)。学生了解了上述的基本原理和操作方法，就会做显微镜观察类实验。又如用斐林试剂与还原性糖发生颜色反应，要讲清楚NaOH和CuSO4反应会产生Cu(OH)2 沉淀，所以要现配现用。用双缩脲试剂鉴定蛋白质的存在，要指出先加试剂A即NaOH溶液．再加试剂B即CuSO4溶液，而且加CuSO4溶液时，只需加3～4滴，不能加多，如果CuSO4溶液过多．就会对结果出现的颜色反应起遮蔽作用。而加入的目的就是要先让溶液呈碱性，因为在碱性环境中，蛋白质与Cu2+发生作用，形成络合物，出现紫色。

二．剖析经典实验，挖掘潜在实验，提高实验设计能力

近几年来，高考越来越重视考查学生综合运用所学知识来分析问题和解决问题的能力，实验设计乃为首选和必考。经典实验是科学家精心思考、巧妙设计，经后人多次重复证明是正确的一些最具代表性的实验，如有光合作用的发现、条件、原料、产物研究；孟德尔豌豆杂交实验；生长素发现系列实验；噬菌体侵染细菌实验等实验等。剖析这些经典实验，让学生理解实验设计思路，学会选择实验材料和控制实验条件，有助于提高学生实验设计能力。

学习是一个探究、实践的过程，是一个动态的开放的不断发展变化的过程。为进一步提高学生理论水平和实验设计能力，老师可引导学生变验证性实验为探究性实验，激发学生浓厚的兴趣和强烈的求知欲望，调动学生的学习积极性、主动性和创造性。挖掘书中潜在实验设计：①验证：光照强度(温度、CO2浓度)影响光合作用强度。②验证：厌氧细菌在有氧时，发酵作用受到抑制。③验证：生长素具有双重性。④验证：种子萌发时，根(茎)在重力作用的影响下向(背)地生长。挖掘生产生活中潜在实验设计：①探究：大棚蔬菜中的塑料薄膜的最佳颜色。②探究：无土栽培营养液中氧含量与农作物生长的关系。③探究：水面以下的光量和光质对植物分布的影响。让学生能够运用生物学的原理和方法去解决实际问题，并在此过程中形成一种科学探究的思想和意识，这也为学生的终身学习奠定了基础。

三．在生物实验教学中合作学习

高中生物教育随着新一轮高中课程改革的不断推进也在不断变革，我国在2003年颁布了《普通高中生物课程标准》，把提高高中学生的生物科学素养作为课程实施中的核心任务，把“倡导探究性学习”作为新课程的基本理念之一，力图促进学生学习方式的改革，引导学生主动参与探究过程，勤于动手动脑，逐步培养学生搜集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力。然而，目前还有不少高中生物教师依然延续着传统的教学模式、教学理念、教学过程开展课堂教学活动，即教师讲，学生听。这样的教学模式使学生在课堂教学中始终处于被动地位，久而久之极易抹杀学生积极主动的探索精神。在教学过程中应用合作学习，既可以达到教学目的，同时也能培养学生之间、学生与老师之间以及老师与老师之间的沟通能力。在合作学习过程中鼓励学生自觉拟定新颖又可实现的实验课题，要求每项实验课题必须有明确的选题目的，详细制定实验的步骤以及所需器材等，并将选题目的、实验设计或实验方案在生物学科小组上发言，让学生发表意见，对不同意见可以进行讨论，发挥学生之间互助精神，形成探索生命奥秘的小集体。教师只当成员参加，起引导作用，不轻易给实验课题下结论。许多实验课题在小组会议多次研讨，原来拟题不明确或实验设汁不切合实际条件的课题，学生自己弃去；有的课题选题目的明确又新颖，研讨后发觉应分2—3阶段反复实验才能实现，比如植物向光性实验的设计，由于同学间的相互合作，不仅用一侧小孔做了实验，还用前后左右四个小孔做了四组实验，才综合得出了实验结论，最后还在盒子顶端开孔，把四个侧孔全封闭加以验证。通过多组实验反复论证得出结论，不仅提倡了学生交流合作、相互协作精神，同时还培养了学生的批判性思维以及严谨的科学态度。

在合作学习中，教师要从传授者变成指导者、参与者、监控者和帮助者，并切实注意自身行为的方法和效果，及时进行调整。在合作学习教学中，教师应做到以下几点：①教师作为指导者，主要是对学生的合作技巧进行灵活指导，如学习任务怎样分配；学习角色怎样分配；怎样提出有价值的提问学习能力强的学生怎样辅导学习能力差的学生；怎样倾听和记录同伴的发言；怎样让组员对问题进行讨论；各个组员对问题提出以后，怎样交流意见；组员之间对某个问题存在分歧，怎样来协调；组员提出自己的观点后怎样综合等。②教师要参与到小组讨论中，成为与学生平等相处的参与者，改变以往居高临下的姿态。③教师要适时监控，要密切注意各组的讨论情况，要对学生学习中出现的困难给予必要的帮助。在合作学习的课堂上教师只有有效地实现了角色的转变，才能使得传统的教师自导自演的课堂转变为师生共同导演的课堂，从而使教师的主导作用和学生的主体地位实现，使学生进入到乐学的境界，促使师生关系进入到良性的发展状态，降低师生的心理负担，提高教学效果。

总之，中学生物实验教学的过程，是培养学生各方面素质的独特而重要的途径。每一个中学生物教师都不应该轻视实验教学，而应该把实验教学作为一个特殊的教学阵地，认真进行研究，使实验教学真正发挥出它应有的重要作用，为素质教育在中学教育中的落实做出贡献。

[参考文献] 1 中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准（实验）.北京：人民教育出版社，2003.2 朱正威，赵占良.生物1•必修•分子与细胞•普通高中课程标准实验教科书.北京：人民教育出版社，2004,6 3 朱正威，赵占良.生物2•必修•遗传与进化•普通高中课程标准实验教科书.北京：人民教育出版社，2004,6 4 朱正威，赵占良.生物3•必修•稳态与环境•普通高中课程标准实验教科书.北京：人民教育出版社，2004,6

第五篇：高中生物探究性实验教学的优化策略

高中生物探究性实验教学的优化策略

(2010-07-20 21:16:25)转载教育 ▼

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通过两年的研究，我们总结优化了探究性实验教学模式，其教学程序如下：

（王更强 东莞市第一中学 523129）

摘要： 本文分析了高中生物探究性实验教学的主要问题, 提出了高中生物实验教学的优化策略，首先是优化实验教学目标，从而优化教学设计，其次是优化实验教学模式。通过五大措施优化高中生物探究实验教学过程,有效提高实验教学质量，促进学生科学素养的提高。关键词： 高中生物探究性实验 教学模式 优化策略

1．当前高中生物探究性实验教学中存在的主要问题

随着新课程改革的深入，生物实验在高中生物教学中的地位和作用越来越突出，通过对我市高中生物实验教学的调查，发现当前生物探究性实验教学中存在很多问题，其中与教师、学生有关的主要有以下三种情况：一是教师分不清实验的性质是探究还是验证，教学目标不明确；二是教师的实验教学组织能力差，对实验教学中教师和学生的活动设计不科学、组织不到位；三是学生的操作技能差，直接影响实验教学效果。以上问题的解决，唯有让教师理解实验的本质，在具体的实验教学中首先要优化实验教学目标，其次要优化实验教学模式，巧妙安排教学过程，才能有效提高生物实验教学质量，提高学生科学的素养。2．优化高中生物实验教学目标

普通高中生物课程标准对学生生物实验技能方面只给出了描述性的指导原则，没有根据学生的认知水平和规律进行具体化；目前对学生实验技能训练和发展的目标没有人进行全面提炼和整理，形成相应的目标体系。我们以“基于方法观传授知识、基于过程观培养能力、基于综合性提高创新意识”为实验教学理念，构建了“一条主线、三个层次”的实验教学目标新体系，以能力培养为主线，从基本技能训练、综合探究实验和创新设计实验三个层次实施实验教学，从而提高学生实践能力和创新能力。

只有明确了实验教学的目标，才能科学地进行生物实验教学的设计。因此根据普通高中生物课程标准，结合我校生物实验教学的实际，我们全面地整理和细化了实验教学目标，形成我校生物实验教学的三维目标体系。知识目标强调的是知识的基础性、综合性、应用性；能力目标着重培养学生的提出问题的能力、获取信息的能力、探究能力和创新能力；情感领域目标则注重科学价值、科学态度等的培养。3．优化探究性实验教学的模式及策略 3．1优化探究性实验教学的模式

通过两年的研究，我们总结优化了探究性实验教学模式，其教学程序如下：

从以上教学程序上可以看出探究性实验教学的主要特点有：该实验教学模式的核心是实验设计（生物实验的思想方法），目标主要是培养学生提出问题、实验设计、创新实验的能力以及培养学生探究、合作的精神等。强调探究问题的环节，以问题为先，以探究为主，强调探究是对所研究问题的学习，同时也是对探究过程的学习。其主要特征是：重情景，重设计实验，重发现新问题，重评价等。3．2探究性实验教学的优化策略

探究性实验教学的核心是实验设计，指导学生探究实验关键要优化以下几个环节： 3．2．1优化“实验前教师的预实验”

教师对实验的预习其实质就是教师在学生实验前进行预实验，教师对该实验操作的干扰因素、过失因素、实验操作过程中易出现的错误结论、实验的改进方法等就有全面的掌握和理解，从而为教师进行实验规划准备、实验组织、实验操作、实验设计研发及实验教学评价等教学过程提供一手材料，为正式的实验教学扫清障碍。3．2．2优化设计“图表式实验学案”

课前预习，是教学活动的开始，是学生主体参与的首要环节。“图表式实验学案”，将实验流程完整的地展现给学生，对学生预习实验进行全程指导，以图文并茂的方式将实验原理、实验操作、实验记录、实验分析和实验结论呈现出来，同时教师对实验关键点给予提示，这种方式比常规的带着问题看书预习要清晰明了，便于抓住实验预习的要点，这样能让学生自主地主动参与实验预习，能最大地调动学生参与实验的积极性，大大提高实验教学的效率。3．2．3优化“提出问题” 探究始于问题，“发现问题比解决问题更重要”，确定一个可通过实验探究解决的问题，提出可检验的假设，既是进行探究性实验的前提，也是进行实验探究的难点。具体难在设计提问的内容、提问的方法和对学生提问的反馈。

“最精湛的教学艺术，遵循的最高准则就是让学生自己提问题。”教师能把探究性实验的内容巧妙地转化为问题情境，训练学生运用简化和提炼的策略，对教师提供的背景资料和问题情境进行解读，鼓励学生敢于“异想天开”，指导学生合理运用“提出问题”的策略：通过学生自我设问、学生之间设问、师生之间设问等方式；给学生留下足够的空间和时间去发表自己的见解，收集汇总学生的各种问题，然后训练学生运用比较、分析、归纳、概括、重新组合等科学的思维方法来处理各种问题，最终学生就能发现有价值的信息，提炼出很有创意的问题，如《影响酶活性的条件》学生通过思考提出了许多的问题:（1）“能用过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响?（2）“高温和低温对酶活性的影响是一样的吗？高温会不会使酶失活？低温呢？”（3）“多高的温度会使酶失活呢？如何确定出这个温度？”，（4）“使酶活性达到最高的最适温度到底是多少？”由此看出，学生对于温度影响酶活性地探究并不是“浅尝则止”，而是“渐入佳境”了，提出的问题探究价值也越来越高。3．2．4优化“实验设计”

实验设计是联系问题和结论的重要途径，制定切实可行的实验方案十分重要，设计实验方案其实质是解决一个实验问题，关键是帮助学生根据自己的设想制定方案，而不是代替学生去制定实验方案，我们主要训练学生运用解决问题的模式进行实验设计。

首先建立问题的框架，明确实验设计的重点和关键，如正确陈述自变量和因变量的关系，自主设计合理的对照实验，正确描述观察或测量变量的方法，清晰列出重要的步骤和材料，预测实验结果，制定观察记录表等。

其次是抓住实验设计的核心，找到解决问题的方案。在设计实验方案的过程中，运用求同法、求异法、剩余法、共变法确定实验的变量和孤立变量；训练学生运用对比的科学方法建立对照实验；精心设计实验步骤第一步是“共性处理”、第二步是“变量处理”、第三步是“显示差异结果”；训练学生运用发展变化的观点，根据实验的实际情况，不断修正改进原来的实验方案；训练学生用辩证的思维方法看待自己的实验，评估实验的局限性。3．2．5优化“交流评价”

实验探究的目的并不在于全班得到统一的实验结果，而重在使学生真正参与探究过程，让学生懂得科学的探究方法，让他们的创新意识得到发挥。在“交流评价”环节我们比普通的实验多一个交流模块，一般有两个交流模块，一个放在实验前，交流个人提出探究问题及设计的实验方案，重点评价学生能否提出值得探究的问题，并进行猜想和假设；另一个则放在实验操作之后，对实验结果的分析交流以及对实验中的各种特异情况作进一步的探究。评价以激励性评价为主，重点评价学生：能否独立正确的完成实验操作方法：能否科学地观察实验现象，如实地记录实验的数据：能否对实验现象或收集到的实验数据进行分析、归纳或概括出实验的结论；能否与他人交流成果且有所获益等。另外我们设置了成果展示栏，对学生的优秀实验报告，课外实验探究，创新实验设计、研究性成果进行展示汇报，让学生感受和分享成功的快乐，更激发他们参与实验的热情和参与实验探究的激情。

实验中有很多现象并不象预设的一样，对新生成的实验问题，学生不能根据现象作出结论判断，教师通过交流评价环节，让学生展开激烈的讨论，每一个学生都参与实验分析，通过层层分析，步步推进，学生对问题的认识逐步深入，然后提出新问题，并且自主设计新的实验进一步探究解决，作出合理解释。如有一组学生在探究用淀粉酶探究PH值对酶活性影响时，观察到淀粉酶在碱性条件下溶液遇碘不变蓝。实验出现的“意外”是否说明“淀粉酶在碱性条件下活性很高”呢？该组同学为了找出原因，积极展开了进一步的探究；首先，从实验结果溶液不变蓝，提出第一个新的设想：“试管中的淀粉被完全分解了吗？”他们改用斐林试剂检测，并没有观察到砖红色沉淀，得出结论：“淀粉没有被分解”。那么是什么原因阻止了淀粉和碘液的显色反应呢？考虑到加HCl与加NaOH实验组之间唯一区别在于pH值不同，该组同学提出第二个设想：“碘液在碱性条件下可以和淀粉反应？”他们先往该试管的溶液中加入1mLHCl溶液用以中和NaOH溶液，再滴加碘液，此时溶液变为深蓝色。于是实验出现“意外”的原因终于大白了，是检测的试剂选择不当，碘液会与NaOH反应，本实验应该选择斐林试剂进行检测比较合适。

从2005年新课程在我校实施以来，我们就把生物探究性实验教学作为一项课题进行研究，取得了一定的成绩：其中“优化高中生物实验教学，提高教学质量的研究”获东莞市普教系统科研成果一等奖；教师参加省市优质课比赛一人获省一等奖，两人获市一等奖；教师论文发表4篇，12篇获奖；共拍摄了四节实验录像课；学生参加东莞市科技小论文比赛有10多篇获一等奖；参加青少年科技创新大赛一项获省一等奖，二项获市二等奖；总之，实验教学的功能要得到最大的发挥，一定要优化高中生物实验教学。事实上，优化实验教学目标和优化实验教学模式是最基本的优化策略，因为优化实验教学目标才能优化教师的教学设计，才可以规范教师的实验教学行为，优化实验教学模式才可以优化实验教学过程，才可以改进学生学习的方式。为此，让我们共同努力、共同探索实验教学的规律和优化策略吧！

参考文献：

1.朱正威.探究性学习实施中的几个问题.生物学通报.2006.1：27—28 2.韦仕发.实验探究教育法在“新陈代谢与酶”一节中的应用.生物学教学.2006.6：33—35 3.施忆.高中生物课程标准中的活动与探究（必修部分）.北京：高等教育出版社.2003.11