生态文明教育融入高中生物学实验教学的探索

摘 要 实验是高中生物学教学的重要组成部分，对提升学生核心素养具有重要作用。生态文明是人类文明发展的新形态，将生态文明教育融入高中生物学实验教学符合学科育人的目标要求。生态文明教育融入高中生物学实验教学的实施路径：结合生物学实验内容，引导学生善待动物，落实生态道德教育；结合生物学实验内容，引导学生保护植物、保护自然环境，落实生态知识教育；采用模拟实验帮助学生形成保护动物的意识，落实生态文明意识教育；明确实验操作步骤，规范实验药品使用，节约实验材料，体现节能环保，落实生态文明行为教育；微型实验替代常规实验，减少实验材料使用，落实生态文明行为教育。本研究为高中生物学教师基于实验教学开展生态文明教育提供参考与借鉴。

关键词 高中生物学 生态文明教育 实验教学

生态文明是人类精神素质、情感道德等的综合体现，是当代人类为解决生态危机、改善环境及实现可持续发展而选择的一条文明之路。生态文明是以人与自然、人与人、人与社会和谐共生、良性循环、全面发展、持续繁荣为基本宗旨的文化伦理形态[1]。生态文明教育是国家通过家庭、学校和社会等多种教育媒介向社会成员传播生态文明观念，助其牢固树立生态文明意识，从而自觉践行生态文明行为的社会实践活动[2]。对高中生物学课程而言，实验是课堂教学的重要组成部分，《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》明确指出，教师要关注学生学习过程中的实践经历，引导学生积极参与探究性学习活动，从实践层面探讨或尝试解决现实生活问题[3]6。在生物学实验中，实验材料的选择、实验药品的节约、实验废弃物的处理和排放等都与生态文明理念相关。然而，学生在完成生物学实验之后，对实验废液稍加处理或未经处理便随意排放，学校缺少相关的措施和制度，导致实验室成为环境污染源之一[4]。故将生态文明教育融入高中生物学实验教学是必要的，这是实现学科育人价值的路径之一。

一、生态文明教育融入高中生物学实验教学的意义

生物学是一门以实验为基础的自然学科，将生态文明教育融入高中生物学实验教学具有以下意义：一方面，满足高中生物学新课改的要求，《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》明确要求，加强对学生生命健康、劳动服务、生态文明等方面的教育，引导学生正确认识生命现象，探索生命活动规律，培养学生社会责任感。关注社会议题，逐步培养学生形成生态意识，积极参与环境保护行动[3]5。同时，高中生物学新课改也提出要加强学生探究能力的培养，故将生态文明教育融入高中生物学实验教学是新课改背景下教师达成教学目标的有效路径。另一方面，在高中生物学实验教学中贯彻落实生态文明理念可以优化实验教学，例如，减少实验耗材，节约实验成本，减少污染物的形成等。同时，教师可以利用实验内容向学生传授生态文明知识，提升学生生态文明素养，例如，保护动植物、爱护环境等。将生态文明教育融入高中生物学实验教学不仅可以提升学生参与生物实践的积极性，锻炼操作技能和提升学科素养，同时也利于学生生态知识的掌握，生态文明意识和生态文明行为的培养。

二、生态文明教育融入高中生物学实验教学的具体路径

明晰生态文明教育的内容是将生态文明教育融入高中生物学实验教学的前提。郭岩[5]提出在新形势下生态文明教育内容要以生态认知、生态情感、生态行为、生态学课程以及交叉学科的生态理论为知识内容体系。梁伟[6]等认为生态文明教育的内容主要包括知识、意识、道德、法制、实践五个方面。杜昌建[7]在著作中提及当前生态文明教育的基本内容主要包括生态知识教育、生态现状教育、生态消费教育、生态道德教育、生态法制教育、生态经济教育与生态政治教育。对于不同的教育对象在选择教学内容时应该各有侧重，通过分析以往学者的观点，将高中生物学实验教学中生态文明教育的内容界定为生态道德教育、生态知识教育、生态文明意识教育与生态文明行为教育四个方面，并以此为基础对生态文明教育融入高中生物学实验教学的具体路径进行探讨。

（一）结合生物学实验内容，引导学生善待动物，落实生态道德教育

高中生物学教材中蕴含着丰富的生态文明教育资源。高中生物学实验是开展生态文明教育的重要载体，其中包含许多生物科学史实验。教师须加大对高中生物学实验的分析力度，充分挖掘和利用教材资源来落实生态文明教育。其中涉及到许多动物实验，例如，美西螈的核移植实验、蝾螈受精卵的横缢实验等，教师要借此引导学生善待动物，加强对学生的生态道德教育。同时，建议教师向学生普及实验动物的“4R”原则，即减少（Reduction）、替代（Replacement）、优化（Refinement）、责任（Responsibility）。减少指要尽可能减少实验动物的使用量；替代指尽量使用没有知觉的实验材料替代活体动物，或使用低等动物替代高等动物进行实验，并获得相同实验效果的科学方法；优化指在符合科学原则的基础上，通过改善实验环境条件，善待动物，提高动物福利；责任指操作者对实验动物要有责任感[8]。帮助学生形成敬畏生命的理念，科学利用和保护实验动物。

（二）结合生物学实验内容，引导学生保护植物、保护自然环境，落实生态知识教育

在人工微生态系统——生态缸的制作实验中，教师可引导学生认识生态系统是由植物、动物、微生物、无机环境组成的统一整体，了解生态系统中各组成成分的重要作用。通过生态缸的制作，有助于学生理解生态系统稳定性的实质，即生态系统中生物种类越多、营养结构越复杂，自我调节能力就越强，生态平衡就越不易被破坏。在学习生态系统及生态平衡知识的基础上，帮助学生建立正确的生态观，促使学生积极参与到维持生态平衡的行动中。在“调查人群中的遗传病”实验中，教师可引导学生探究遗传病产生的原因，结合生活中的具体事例，思考近年来婴儿畸形率、人类患癌率和一些罕见疾病等病例不断增加的原因，使学生了解环境污染对人类健康的影响，形成生命安全与健康的观念，并自觉参与到生态文明实践活动中。

（三）采用模拟实验，帮助学生形成保护动物的意识，落实生态文明意识教育

在开展高中生物学实验教学时，考虑到有些实验存在操作复杂危险、取材不易或时间场地等因素，可采用模拟实验的方式以达到教学目的。模拟实验指根据实验原理，运用与被研究对象相似的模型来开展实验，从而揭示其研究本质和规律[9]。模拟实验是开展生态文明教育的有效手段，其不仅能降低实验成本，还能转变学生思维，加深对生物学实验原理的理解，提高学生探究能力。以“标记重捕法测量种群密度”实验为例，如使用黑白棋子来模拟实验动物，实验材料选取30颗白棋子和若干黑棋子以及一个黑色布袋，首先把黑棋子倒入布袋，取出30颗黑棋子将其全部换为白棋子，接下来将黑白棋子混匀，随机从袋中抓取棋子，点清抓取出来的棋子总数（n）和其中白棋的数量（m），进行多次反复实验。M代表一定空间捕捉对象的标记个数，利用公式N = M × n / m，便可计算出黑棋的数量，即种群密度（N）。此模拟实验不仅可以使学生明白标记重捕法的实验原理，同时还能减少因标记脱落、动物意外死亡或者迁入迁出对实验结果造成影响，也可以减少实验操作对动物造成的影响，帮助学生形成保护动物的意识。

（四）明确实验操作步骤，规范实验药品的使用，节约实验材料，体现节能环保，落实生态文明行为教育

教师在实验教学过程中，需帮助学生形成生态文明观，在操作过程中注意节约实验材料。在实验前，教师需引导学生科学合理地做好实验方案设计，减少实验重复和浪费，向学生进行实验室节能环保教育。在高中生物学教材中有部分操作繁琐的实验，需提高学生的实验能力方能节约实验成本，有效地完成实验教学任务。例如，分析实验取材、明确实验仪器使用和实验药品用量，明确具体实验操作步骤等。如“观察细胞的有丝分裂”实验，学生应按照实验要求正确选取实验材料——植物有丝分裂旺盛的部位（如洋葱根尖、大蒜根尖或芽尖等）。在装片制作过程中，应严格按照实验步骤进行，准确把握每个操作流程所需的时间和实验试剂的用量，避免造成自制装片的效果不理想以及多次实验造成实验用品浪费。实验室是开展教学和科学研究的主要场所，由于实验室药品繁多，甚至伴有刺鼻气味，所以实验室应确保空气流通，降低对师生生命健康的影响。在取用有刺激性气味的化学试剂时，要在通风橱中操作。同时，教师可组织学生设计实验室生物角，在室内摆放盆栽或者水培植物以净化空气，如绿萝、吊兰等。

（五）微型实验替代常规实验，减少实验材料的使用，降低实验成本，落实生态文明行为教育

微型实验可用最少的实验素材获得明显的实验效果，其具有成本低、污染小等特点。在生物学实验教学中，教师可引导学生小组讨论对实验进行微型设计和改进，利用较小规格的实验仪器和较少的实验材料来降低实验成本。微型实验与常规实验相比，它所产生的实验废弃物以及有害物质较少，有助于培养学生节约与环保意识[10]。例如，在“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验中，可用小试管代替大试管，并且相应减少待测组织样液和斐林试剂等化学试剂的用量。该实验采用微型化的操作不仅不会影响实验效果，同时，还能节省实验时间。在高中生物学实验教学过程中，“探究酵母菌的呼吸方式”“比较过氧化氢在不同条件下的分解”等均可采用微型实验代替常规实验，进而实现实验教学的微型化和简易化，有助于培养学生的科学探究精神和绿色环保意识。

实验是高中生物学课程的重要内容，将生态文明理念融入实验教学中是实施生态文明教育的有效路径。有助于学生对已有知识的掌握[11]，在实验过程中培养生态文明理念，培养学生的社会责任意识[12]。教师在进行实验教学时，应积极转变教学观念，拓宽教学思维，基于生态文明理念改进生物学实验，结合实验内容加强对学生生态道德、生态知识、生态文明意识的培养，促使学生积极践行生态文明行为，实现学科教学的育人目标。

[参 考 文 献]

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[2]杜昌建.我国生态文明教育存在的问题及其原因[J].中学政治教学参考，2016（36）：46-49.

[3]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[4]李晋海.分析高中生物的绿色生物实验[J].课程教育研究：学法教法研究，2016（21）：52-52.

[5]郭岩.高校生态文明教育探究[J].教育探索，2015（10）：74-76.

[6]梁伟，郭一丁，倪倩倩.新时代大学生生态文明教育内容和价值探析[J].教书育人（高教论坛），2020（15）：16-19.

[7]杜昌建，杨彩菊.中国生态文明教育研究[M].北京：中国社会科学出版社，2018：141-147.

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[10]张晶.微型实验在高中生物学教学中的应用[D].南昌：江西师范大学，2019：7-8.

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[12]黄莉莉.结合校本资源的高中生物学实践活动设计：以楸树的组织培养教学为例[J].中小学教学研究，2022，23（3）：54-58.

（责任编辑：姜显光）