淺析研究性學習在高中生物實驗教學中的應用

摘 要：高中生物實驗教學一直處于邊緣化的地位，為了更好地落實核心素養發展觀，高中生物實驗教學應該推廣研究性學習活動，立足多種教育思路的拓展，重視突出學生的主體地位，重視培養學生的探究意識，不斷優化高中生物課堂的同時，發展學生的創造創新、積極探索的思維品質。本文探索了研究性學習在高中生物實驗教學中的應用方法和路徑，希望能夠為高中生物實驗教學的創新提供新的思路。

關鍵詞：研究性學習;高中生物;實驗教學;意義;應用

一、 研究性學習的開展背景及意義

（一） 研究性學習的開展背景

社會的發展總是推動教育革新的直接動力，近年來研究性學習在我國的出現，不斷受到教育部和各學校的重視，其根本原因是社會對于具備創新和實踐能力人才的渴求。研究性學習是一種實踐性較強的教育教學活動和現有的學科教學不同，研究性學習不再局限于對學生進行純粹的書本知識的傳授，而是讓學生參加實踐活動，在實踐中學會學習和獲得各種能力。研究性學習在我國的實施經過了理論探索、實驗校試點、實驗區推廣再到全國推廣的漸進的過程，是一個自上而下有組織的整體性改革，目前在高中已經成為獨立的課程，延伸到高中生物學科，特別適合在生物實驗教學之中應用。

（二） 研究性學習的意義

研究性學習的意義在高中生物實驗教學之中的體現主要表現在如下幾方面：第一，學術意義。高中生物實驗活動的研究性學習活動設計能夠讓生物實驗的理論有著實踐發展的基礎，能夠更好地服務學生的科學探索需求，保證高中生能夠運用生物學基礎、維持生物實驗的基本興趣、確保在生物實驗活動之后能夠反思實驗結論等。第二，實踐價值。高中生物實驗活動的開展能夠讓高中生擁有更好的實踐操作能力，因為在研究性學習活動之中應該重視對生物實驗操作的能力累積，讓實驗行為成為生物學理論掌握的促進者、輔導者、幫助者，成就學生主動求知、樂于探究的心理品質，發揚學生勇于創新的精神。

二、 研究性學習在高中生物實驗教學中的應用模式

（一） “主體自學”研究性學習

研究性學習活動在高中生物實驗教學之中的應用模式可以采取主體自學的方式。其具體程序包括：第一，預習。第二，實驗。第三，展示。第四，反饋。這樣的基本程序下，學生要對實驗的主要程序和內容有預習，掌握基本的知識點;然后開展實驗活動，確保實驗能夠在學生的自學之后由學生獨立完成。在展示階段就是由各小組分別展示自己的實驗結論，主要對實驗的過程進行詳細的講解，以“說過程、說結論”為主。最后，教師反饋所有的實驗信息，總結需要注意的相關問題，有嚴重失誤的就讓學生重新完成實驗活動。

案例：《物質跨膜運輸實例》的教學設計

1. 預習

預習這節課的基礎知識：對滲透作用現象的觀察，闡明滲透作用發生的條件，推導滲透作用的概念;說出水分子跨膜運輸的特點;舉例說明動物細胞膜和植物的原生質層相當于半透膜，掌握這節課的實驗內容等。為了便于學生理解，由“問題探討”入手，從“擴散”遷移到“滲透”，理解動物細胞的吸水和失水;通過探究實驗了解植物細胞的吸水和失水。預習活動可以課后進行，結合導學案來進行組織學生自學，結合微課提升學生的自學能力。

2. 實驗

學生分小組開展實驗活動：

第一，明確實驗內容：植物細胞是不是一個滲透系統，哪些結構相當于半透膜？植物細胞在什么情況下會失水，什么情況下會吸水呢？讓學生自己篩選出值得探究的問題，去研究它。

第二，供給實驗材料：紫色洋蔥鱗片葉、菠菜葉、美人蕉的花瓣、刀片、鑷子、滴管、載玻片、蓋玻片、吸水紙、顯微鏡、質量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液、鹽水、清水等。

第三，分組設計實驗活動。

3. 展示

各組展示自己的實驗結果，結合實驗報告來對各個步驟的開展進行詳細的口頭說明。

4. 反饋

教師根據學生的表現來總結實驗過程中需要注意的問題：（1）步驟甲中，蓋蓋玻片中，將蓋玻片的一側先接觸液滴，然后將另一側輕輕緩慢放下，這樣操作的目的是為了防止出現氣泡，影響觀察。（2）步驟乙用顯微鏡觀察，可以觀察植物細胞在清水中液泡的大小和顏色以及原生質層的位置，便于與質壁分離后的現象進行對比，即作為后續觀察的對照。

從這個案例就可以看出這種實驗模式以學生的獨立學習為主，重視了學生對于實驗問題的布置和反饋。

（二） “網絡”實驗模式

網絡實驗的教學活動的組織就是以網絡學習為主，開展網絡實驗的交流。具體的步驟內容包括：第一步，教師組織網絡研究性學習活動，分給各小組實驗任務;第二步，各小組利用課余時間去開放實驗室內完成實驗活動，并且結合網絡收集到的資料信息對比，形成系統的實驗材料。第三步，網絡上各小組展示匯報。

這樣的教學設計就是利用了網絡資源的廣泛性，教師必須結合當前科技探索以資料收集為基礎的基本特點，確保學生的研究性學習活動能夠學會利用網絡資源，找到文獻的對比與差異，然后為自己的實驗內容提供依據。例如：在教學“觀察DNA和RNA在細胞中的分布”等實驗時，教師不能代替學生完成實驗，而是要讓每個學生自己動手操作，教師在教學過程中只是學生實驗的組織者、引導者和合作者。學生可以根據微課等指導內容開展獨立的實驗活動，但是實驗結果應該與網絡資料進行對比，教師可以推薦一些權威的生物學網站。例如：http：//cellbio.utmb.edu/得克薩斯大學細胞生物學研究生培養方面的網站。

http：//cimewww.epfl.ch一個電鏡方面的網址。

http：//classweb.gmu.edu/Geoge Madson大學的教學網站。

http：//gened.emc.maricopa.edu/bio/bio181/BIOBK/BioBookCELL2.html一個細胞學教學網。

（三） “以學定教”研究性實驗

“以學定教”研究性實驗活動的開展主要以自學基礎為主，詳細程序如下：

第一：課前預習，課上自習;第二：引導暴露：暴露學生的“閃光點”和“相異構想”;第三：共同解難。

案例：顯微鏡的操作

1. 課前預習，課上自習

具體的學習內容包括：了解顯微鏡的工作原理;認識顯微鏡的結構;了解顯微鏡各結構的作用;掌握使用顯微鏡的方法：低倍鏡的使用方法、高倍鏡的使用方法等。

2. 引導暴露

教師布置任務：請同學們練習用顯微鏡進行實際觀察。

學生活動：自己選擇顯微鏡標本，然后練習用顯微鏡觀察標本上面的細胞情況。變換不同的目鏡和物鏡進行觀察，看看物象有什么變化？放大倍數不同，看到的細胞個數與大小有什么不同？看到的物像究竟被放大了多少倍？

總結：自己在顯微鏡觀察的過程中遇到了什么困難？將問題和自己的體會記錄下來。

3. 小組討論解決難點問題

4. 教師幫忙解答問題

可能出現的問題包括：（1）使用40倍物鏡時，可用細準焦螺旋調節焦距，禁止用粗準焦螺旋調節;也不得移動載玻片。（2）初用顯微鏡可以現用手遮擋一只眼睛，逐步習慣雙眼觀察標本。（3）一只眼像目鏡內看，同時逆時針方向轉動粗準焦螺旋，使鏡筒緩緩上升直到看清楚物像為止.再略微轉動細準焦螺旋，使看到的物像更為清晰。

從案例情況可以看出，這樣的教學活動之中學生不斷地發現問題，不斷思考怎樣去解決問題，個人能力得到發展。

（四） “問題探究”研究性學習

高中生物實驗研究性學習活動的開展可以以問題為導向，組織同學們進行科學假設，形成全面系統的模擬科學探究。具體的步驟包括：第一，提出問題;第二，建立假說;第三，擬訂計劃;第四，驗證假說;第五，交流提高。

案例：《生態系統的物質循環——酸雨》的實驗教學設計

1. 提出問題：探索酸雨對植物的影響。

2. 建立假說：假設酸雨對小麥種子發芽有一定的影響。

3. 擬定計劃：確定酸雨的替代品和pH環境并確定作用時間，且能夠準確選擇觀察記錄方法，即劃定觀察和測量內容并自行設計記錄圖表。提前熟悉器材使用并配置好酸雨替代液以及培養小麥種子，同時要嚴格按照方案處理小麥種子并做到認真觀察和準確記錄

4. 驗證假說：學生開展實驗活動，對比進行實驗，探索不同pH值的雨水對于植物的影響。

5. 交流提高：

在討論和分析實驗結果方面，要會陳述觀察結果，通過比較分析與假設得出結論，并經過合作討論形成書面報告。

從這個實驗案例可以看出，科學的假說讓學生的研究性學習活動變得特別接近科學探索活動，這樣能夠讓高中生愛上科學，早早就形成科學素養。

三、 研究性學習在高中生物實驗教學中應用的對策

（一） 突出學生主體地位

研究性學習活動的開展就是要突出學生的主體地位，要以學生為主開展實驗學習活動，以學生的能動性和創新性發展為主。具體做法就是要讓學生能夠自學基礎知識、開展獨立實驗活動、收集相關資料對比分析、最終獨立撰寫實驗報告。所以，在實驗中教師也不應墨守成規，多引導學生自己動手實驗，設計一定的開放性實驗，對學生的探究能力培養也具有積極意義。

（二） 注重探究意識培養

研究性學習活動的開展就是要重視培養高中生的生物學探究意識。教師應更新教學理念，科學設置探究方向，讓探究式教學方法成為學生提高生物綜合水平的有效助力。在教學實踐中，教師必須寓新課程理念于課堂教學中，轉變傳統教學思想，能夠讓學生經歷整個科學探索的全部過程，而不是按照教師的指示去完成實驗任務?？傊?，教師要通過教材實驗激發學生思考潛能，提高探究思維能力;鼓勵學生質疑，拓展學生創造能力，培養學生的良好思維品質。

綜上所述，高中生物實驗教學一直處于邊緣化的地位，為了更好地落實核心素養發展觀，高中生物實驗教學應該推廣研究性學習活動，立足多種教育思路的拓展，重視突出學生的主體地位，重視培養學生的探究意識，不斷優化高中生物課堂的同時，發展學生的創造創新、積極探索的思維品質。

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作者簡介：

張豐蘭，寧夏回族自治區銀川市，銀川市第六中學。