高中生物实验教学的优化策略探析

摘 要：高中生物教学中，实验教学是重要内容，同时教师的“教”和学生的“学”均存在挑战，对高中生物实验教学进行系统性的优化显得至关重要。文章坚持立足《普通高中生物学课程标准（2020修订版）》，提出应该重点从以下五个方面进行高中生物实验教学的优化：一是改善学校的实验教学条件，二是提高教师的实验教学水平，三是实验教学中融入核心素养，四是优化实验材料与实验方法，五是重视学生实验行为的评价。通过落实以上五点措施，可以逐步优化高中生物实验教学，确保实验教学的有效性。

关键词：高中生物；实验教学；核心素养

中图分类号：G633.91   文献标识码：A   文章编号：1673-8918（2023）20-0104-05

高中生物学科具有特殊性，其中一个特点便是具有理科学科的严谨，主要是从实验教学活动中体现出来，也因此让实验教学有十分重要的地位。《普通高中生物学课程标准（2020修订版）》向高中生物教学提出新的要求，比如，要求教师坚持围绕高中生物核心素养设计实验教学方案，以求在实验教学中培养和提高学生的核心素养。一直以来，高中生物的实验教学中存在诸多较为尖锐的问题，部分教师并未重视课堂中的实验教学，或者是实验教学缺乏目标导向，导致实验教学中的“动手性”不强，无法有效确保学生的实验能力得到培养。针对此，当前在高中生物的实验教学中需要重点优化所存在的不足，全面提高实验教学的有效性和可操作性，助力学生的有效学习和健康发展。

一、 改善学校的实验教学条件

高中生物实验教学中，非常依赖学校的实验教学条件，当实验教学条件良好时，对提高实验教学会十分有益，所以，应持续性改善学校的实验教学条件。在改善学校的实验教学条件时，应重点从以下两方面入手：一是对实验室结构进行优化，二是合理安排实验课时。

（一）实验室结构的优化

高中生物实验教学过程中，实验室发挥着重要的作用，应确保实验室的仪器齐全，可以满足实验教学的需求。目前来看，部分学校缺乏资金，导致实验室的数量不足，实验操作仪器缺乏，比如，高中生物实验中最常用的仪器是显微镜，有些学校的显微镜很少，实验操作时只能由2～3名学生共用一台显微镜，自然影响实验教学质量。与此同时，有些学校实验室的仪器设备陈旧，或者是没有做好保养，导致学生在运用过程中出现误差，难以全面观察实验现象。针对这些问题，学校和任课教师都应该引起重视，结合实际情况对实验室结构进行优化。第一，学校应该规划好生物实验室，对生物实验室的面积应该有序扩大，确保生物实验室的数量可以满足教学需求。第二，教师应该与学校加强沟通，罗列出高中生物实验教学所需要的仪器设备，确保实验教学不受仪器设备的制约。第三，实验室中仪器设备具有精密性，对保养工作有很高的要求，教师应该特别注意，按照学校的要求定期进行实验仪器设备的保养，并应该向学校管理层提出更新实验仪器设备的建议。第四，如果学校的经济条件良好，则应该考虑给生物实验室配置专业的技术人员，由专人进行生物实验室的管理工作。

（二）合理安排实验课时

除优化实验室结构，学校还应该结合教学要求合理安排实验课时，确保实验教学可以有效推进。目前来看，部分学校的高中生物实验课教学存在问题，受到课时的影响，一些重要性的实验教学内容不能全部铺开。与此同时，部分教师会有选择性地开设实验课，多是开设新课标明确要求的实验，难以帮助学生拓宽知识视野。对这一问题，如果有必要，教师可以考虑将一部分的实验课程设计成课外实践活动，并可以运用项目式教学法，让学生通过小组形式进行学习和实验，最后提交实验方案和成果，如此可以应对课时紧张这一问题。学校的管理者、科研组成员及任课教师要共同发挥作用，通过沟通交流而安排出科学合理的课时结构。

二、 提高教师的实验教学水平

整个高中生物实验教学中，任课教师始终发挥着重要作用，任课教师的执教水平可以直接影响生物实验教学的成效。为确保高中生物实验教学的有效性，教师应该持续性提高自身的实验教学水平。一方面，是转变教学观念；另一方面，是从多个方面提高实验教学中的各种能力。

（一）转变教学观念

从转变教学观念方面而言，教师应该重点剖析《普通高中生物学课程标准（2020修订版）》，理解新课标对高中生物实验教学所提出的新要求和高标准。目前来看，部分教师没有充分认识到高中生物实验教学的重要地位，也因此不能合理安排实验教学任务，比如，重视理论知识的教学，未能将实验课、理论课放在同等重要的位置上。针对此，教师应该有四个方面的教学观念转变。

第一，意识到实验教学的重要地位，按照新课标的要求设计实验教学内容和环节。为上好每一堂实验课，教师要认真规划，确保高中生物实验的各个环节科学有效，尤其是其中动手操作环节、实验探究环节尤为重要，教师要给予高度的重视。

第二，高中生物实验教学可以培养学生多方面的能力，尤其是可以培养学生的动手操作能力，并可以让学生的抽象认识变得具体化。因此，教师必须按照要求设计高中生物实验的实操环节，不能只是向学生呈现课件或单纯地讲实验原理和内容。

第三，高中生物的实验教学内容复杂，要想确保实验课的效率与质量，教师必须有很强的执教能力，应该不断地进行自我学习和自我反思。在自我学习方面，教师应该选择自己所喜欢的学习方式，获取高中生物实验教学的更多专业知识，同时应该借助学校平台进行各类实验的操作联系，达到拓展理论知识和提高实验操作能力的目标。在自我反思方面，教师在每一次的实验课教学任务完成后，都应该积极与学生沟通交流，鼓励学生大胆说出自己对实验课教学的建议及意见。在此基础上教师要进行自我反思，通过自我反思获得成长和进步。

第四，实验课的教学时间有限，要想在有限的时间内完成实验教学任务，教师要彻底改变传统的实验教学模式。比如，教师可以运用翻转课堂教学模式，核心做法是教师指导学生在课前预习阶段完成实验教学中理论知识和简单操作内容的学习，到实验课堂，教师不再需要向学生讲解基础知识，而是可以引领学生直接进行实验操作，将更多的课堂时间留给学生进行实验操作和分析讨论，如此可以提高实验教学的成效。又如，教师应该在实验课堂上凸显学生的主体地位，坚持以学生为中心，尤其是实验操作、分析探究环节都应该留给学生进行。以人教版必修一中的“光合作用”这一实验教学为例，涉及一些基础知识但较为重要，为不影响实验课堂教学的进度，教师可以采用翻转课堂教学模式。在课前预习阶段，教师可以要求学生独立学习基础知识点，主要是“光合作用的本质”“光合作用对自然的意义”“光合作用的能量来源”。与此同时，教师可以向学生提供课前预习所需要的资料，确保学生在资料的帮助下有效完成课前预习任务。而到了实验课堂上，教师可以与学生一起进行光合作用的实验操作，课堂上多与学生进行分析探究。

（二）提高实验教学各种能力

在高中生物实验课堂上，教师需要引领学生一起完成各种复杂的实验操作，这对教师的实验教学各种能力均有较高的要求，所以教师避免千方百计地提高实验教学能力。

第一，教师要在长时间的实验教学过程中持续性提高实验操作能力，确保能够满足高中生物实验教学的诸多要求。高中生物的任课教师，其基本的能力便是优秀的实验操作能力，如果实验操作能力不达标，则在实验操作过程中会给学生作错误的示范，自然不能达到理想的实验教学效果。因此，教师要在每一次的实验教学中进行学习和反思，还应该多参与学校组织的实验创新大赛，以求拥有达标的实验操作能力。

第二，教师要有良好的生物实验教学组织能力，确保实验教学始终处于有效状态。为达到理想的实验课堂组织与指导效果，教师应该从以下三个环节入手。首先，教师应该在班级中寻找对生物实验感兴趣的学生，并加以培养，让其担当生物实验的小组长。在实验课教学之前，教师可以与实验小组长沟通交流，同时提前尝试做实验，在此过程中及时发现实验方案所存在的不足之处，从而确保最后的实验课堂上不出现问题。在实验过程中，教师应指导实验小组长发挥好职能，比如，要指导其他学生有效完成实验操作，对学生的不正确操作要进行指导和讲解。其次，学生在实验操作过程中会不可避免地出现问题，其中的一些不正确操作会对最终的实验结果造成不良影响，所以教师应该加强巡视，及时发现学生在实验操作中的问题，给予正确的指导，此过程中也可以确保实验室的纪律，确保实验教学始终处于有效状态。最后，待实验教学任务完成之后，教师要指出学生在实验操作中所犯的错误，并与学生一起探究，强化师生互动和生生互动。

第三，在高中生物的实验教学中，一定程度上依赖多媒体设备、投影仪、视频显微镜等辅助性教学设备，所以教师应该不断提高运用多媒体辅助实验教学的能力。以人教版必修一“细胞的结构”为例，教师在和学生观察细胞的结构时会发现一个问题，即细胞中的结构是微小的，即便是借助显微镜进行观察，也较为不方便，甚至是看不清。针对此，教师应该在实验教学过程中尝试运用多媒体，具体操作是借用多媒体将显微镜下放大的物像投到屏幕上，如此一来，学生可以看得更加清楚，也便于教师进行指导，可确保学生直观、准确地找到细胞结构。

三、 实验教学中融入核心素养

高中生物课程改革背景下，核心的教学任务是培养学生的学科核心素养，助力学生的健康发展。核心素养是指学生所要具备的一些关键能力、必备品格及价值观。高中生物课程的核心素养包括四个：一是生命观念，二是科学思维，三是科学探究，四是社会责任。按照新课标的要求，教师需要在高中生物课堂教学的各个方面培养学生的学科核心素养，实验教学也在其中，所以教师应该积极思考如何将核心素养融入实验教学活动之中。

（一）实验教学中的生命观念

在高中生物的核心素养中，生命观念是至关重要的，也是生物学科的重要教学目标。在实验教学中培养学生的生命观念这一核心素养时，教师可以重点抓好以下三点。第一，教师要带领学生理解生命观念，主要是理解稳态与平衡观、进化与适应观、结构与功能观、物质与能量观的内涵。在实验教学过程中，教师可以和学生挖掘实验教学内容中的生命观念知识，逐渐帮助学生树立“整体”的生命观。第二，生命观念中所涉及的知识内涵丰富，教师要有效调动学生的学习积极性，便于有效徜徉在知识和思维的海洋中。在实验教学过程中，教师可以先引导学生进行宏观层次上的观察，然后进行微观层次上的研究，这一系列的学习活动应该由学生自主完成，教师适时给予学生指导。第三，在实验教学中渗透生命观念的知识内容时，教师应该利用好互联网手段，借助互联网，让学生收集实验资料和生命观念的相关资料，努力让学生感受生命，最终形成正确的生命观念。

继续以“光合作用”实验为例，为培养学生的生命观念，教师可以引领学生分析光合作用的本质，并可以给学生提出问题：“你们可以联系光合作用所生产的氧气、自然界中大多数生物在生存中需要氧气这一现实，说一说绿色植物对生态有哪些重要性？”除此之外，教师还可以让学生联系“光合作用的能量来源”这一重要知识，在实验操作中思考和分析一个问题：“太阳对生态圈的重要性有哪些？”通过这样的实验教学活动，可以帮助学生加深对光合作用的理解，有助于培养学生的生命观念。

（二）实验教学中的科学思维

在高中生物的实验教学中，教师应该对传统的实验教学模式进行革新，高度关注学生科学思维的培养。目前来看，为在实验教学中培养学生的科学思维，部分教师会运用思维导图，已经积累了较多的成熟经验做法。在实验教学中运用思维导图时，教师会指导学生运用思维导图将重点知识用图形方式加以关联，便于学生建构系统的理论知识体系，也能够培养科学思维。以人教版必修一“生命系统的结构层次”为例，教师应该设计实验操作活动，在实验中帮助学生认识细胞、组织、器官，并且要和学生共同梳理种群、群落、生态系统的相关知识。在此基础上，教师可以要求学生在思维导图中体现实验教学内容，通过运用思维导图，学生可以有意识地将知识点和相关联的知识内容结合起来进行学习。

（三）实验教学中的科学探究

高中生物的实验教学中必须要凸显“科学探究”，让学生在探究式的学习活动中互相学习和互相启迪，最终达到共同进步的目标。目前来看，按照新课标的要求，教师已经对高中生物实验教学模式进行了系统性的调整或革新，非常重视探究式实验教学活动的设计。在实验教学中培养学生的科学探究核心素养时，教师应该重点把握一个重点，即在实验教学中提出富有探究性的问题，借助探究问题调动学生的求知欲望。

在人教版必修一“观察洋葱表皮细胞的质壁分离”的实验教学中，教师应该在实验教学的过程中尝试有效培养学生的科学探究，可提出这样的问题：“洋葱表皮细胞质壁分离速度的影响因素是什么？”借助这一探究问题，可以成功开展探究式的实验教学活动。为提高学生的科学探究能力，教师要事先将班级学生划分成多个实验小组，然后要求学生围绕问题进行实验操作，设计出适宜且科学的探究活动。如果学生的总体能力不强，教师要积极参与实验教学活动中，在必要时给学生提供指导，多与学生互动，从而培养和提高学生的科学探究核心素养。