《高中生物探究性实验教学研究》
研究报告
郝艳芝 刘阳 郭继平贺翠琴 赵艳萍
【摘要】：探究性学习在高中生物教学中具有重要的意义。通过探究性学习在高中生物教学中的有效实施，可以培养学生的创新意识和实践能力，激发学生的潜能，使学生在获得新知的同时，得到全面发展。本文结合探究性学习的理论依据和特点，分析了当前在高中生物教学中实施探究性学习所存在的问题，并阐述了有效实施高中生物探究性学习的策略，以期达到提高教学效率、增强学生自主学习能力的目标。
【关键词】探究性学习；高中生物实验教学；策略研究
一、生物实验课教学现状分析
实验课教学是生物教学的重要组成部分，是培养学生动手能力、创新能力、创新意识的基本途径。我们通过调查，发现生物实验教学实际状况是：学生动手能力不强、创新意识缺乏，对实验设计、方法、步骤是知其然、不知其所以然。耐人寻味的是，一些学生对实验结果对答如流，实验操作却不尽如人意，而后者的培养正是实验课应完成的主要任务。造成以上状况的原因何在?长期以来，中学生物实验教学质量不高一直困扰着人们，应当说影响实验教学质量的因素很多。如实验室，实验仪器设备，实验材料等硬件设施，也有的人说是受考试不考的影响。但这都不是根本的原因。根本原因是主观因素，包括实验教学观念、教学方式、实验教学的安排、管理和实验教学评价。 (一)实验教学观念不适应素质教育思想
1、实验教学观念主要指教师对实验教学意义、目标的认识，教师在实验教学中角色扮演的理解。
2、实验教学的重要意义是不言而喻的，但仍有相当一部分人把实验课看成是理论课的补充。这在某些教师对实验教学目标定位中显得较明显。生物实验教学应当完成哪些目标对教师而言应当是非常明确的，但现实却不是这样。从现有的初、高中生物教学大纲看，教学目的要求一项没有把实验教学单独列出，因此，教师对实验教学目的理解也不尽相同。在我们调查的187名中学生物教师中，133人认为实验教学目的是巩固理论知识、培养技能和能力，其中83%的人承认在实 1 际教学中目标的完成也正是按以上排序进行的。有27%的人认为除了完成以上教学目的外还应培养学生良好的科学实验习惯和态度。仅有1.7%的人提到在实际教学中注意培养学生的创新意识和创新精神。从这一目标定位结果看，实验教学仅被看做是一种辅助性教学，在知识和能力培养目标中，侧重于知识，在思维能力与动手能力的培养中，侧重于思维能力。这种把两者人为地割裂的目标定位造成目前实验教学状况——重实验结果、轻实验过程，重知识巩固、轻能力培养。
3、教师在实验中应处于何种地位、应完成哪些任务呢?绝大多数教师认为教师应是管理者。管什么?管纪律。实验课最难的，也是令教师最头痛的就是学生的管理。他们认为纪律管好了，实验课就成功了一半。可见实验教学组织管理在教师心目中是多么的重要。因此，在实验课上，教师们不惜花费大量时间、精力去维持纪律，要求学生正襟危坐，不让动手别动手，让你怎么做就怎么做。可是，正是这种束缚扼杀了学生的尝试欲望，使得学生们服从意识有余、创新思想不足。 (二)教学方式机械、僵化
以上认识上的误区导致了教学方式上的偏差。在我们这次调查中发现，无论是验证性实验，还是获取新知识实验，其实验教学环节几乎是相同的，即学生模仿教师的演示或照着黑板的步骤按部就班地进行操作。操作结束后，教师提出有关实验结果性问题让学生思考。这一教学方式又被称为操作模仿式，在生物实验教学中已运用多年，好处是利于学生掌握实验步骤，教师易管理，但其弊端也是显而易见的。主要有二点：
其一，动手与动脑环节的脱离。由于学生是按指定的步骤要求进行实验，而教师让学生思考的问题又是与实验过程无关，因此学生在动手实验时无需动脑思考，动脑时又无需动手。这种动手与动脑的分离使得能力的培养流于形式。动手能力的培养是实验教学的一个重要内容，但这并不意味着动手时不需动脑。“不动脑”的记忆是机械记忆，同样“不动脑”的“动手”也仅是机械性操作而已，根本谈不上能力的培养。
其二，学生在实验中被动成分大于主动。实验材料、实验用具的选择是教师事先安排好的，实验时间和实验步骤的实施是按教师指令进行的，学生做实验仅凭好动的天性，既没有时间、机会去思考或询问为什么要这样而不是那样，也不能去尝试。长此以往，将使学生养成不思进取、人云亦云的不良习性，不利于学 2 生创新意识、求实、求真品格和科学精神的培养。其三，由于动脑思考的问题与动手无直接关系，就造成生物实验教学注重实验结果，忽视实验过程，实验操作过程经常被作为教学中的点缀，其实质是为理论课服务的。然而实验能力、实验方法、态度主要就体现在实验过程中。 (三)实验教学安排、管理不合理
实验课与理论课一样都是大班上课，五六十人在一起做实验，人多、空间小，往往是三四个学生做一个实验，看的多、做的少。由于人多，教师只能是走马观花地指导实验，经常是学生还没明白怎么回事，就该下课了。一次实验课下来，教师累得够呛，学生还没学到什么，实验效率很低；而另一方面，实验室利用率却很低，大都闲置着。我们调查的学校都有单独的生物实验室，但平均利用率仅为9.2%(按每学期17周、每周35学时计算)，利用率如此之低很是惊人。实验安排不当也直接影响了实验教学方法的改革。 (四)实验教学评价方法单一
教学评价在教学中主要起反馈作用。它是教学手段而不是教学目的。实验评价不仅支配着教师采用何种教学模式、教学方法和教学方向，也制约着学生的实验动机、实验态度和进行实验所采取的策略，它已成为影响实验教学实效的重要因素。目前，中学实验评价一般采取两种方式：
一是书面形式，为了考核学生对实验结果或要证实的理论的掌握；二是操作观察，为了考核学生的实验技能。在调查中，我们发现书面形式的考核被多数教师认可，因为它简便、省时，但其局限性也是显而易见的，无论在形式上如何改进、在内容上如何调整，它都不能全面反映出学生的能力水平和实验态度、习惯，这就造成学生做与不做实验得到的评价差异不大，这种单一的考核极易养成学生投机取巧、不踏踏实实做实验的坏习惯；而实验操作评价往往是突击性的，为了应付上面检查，学生们反复机械地训练操作技能，很难谈到促进学生能力的发展。以上各因素直接把生物实验教学逼入困境，使生物实验教学始终处于低效运行状态。 二．课题界定
综观生物实验教学，其实验目的大多数在一个设计完整的实验框架范围内重复前人验证的结果，实验的结果都或多或少在设计者的预料之中，学生的思维和 3 科学素养表现的机会很少。另一方面验证性实验对新知识本身蕴涵的潜在意义，以及新知识的组织与呈现方式挖掘不够，对学生的情感调动不够充分。而探究性实验教学以实验为载体，探究科学结论和发展的过程，是在教师的指导下，学生运用已有的知识和技能，通过实验亲自发现问题、探究问题和解决问题的过程。
探究实验的特点要求教师要改变以往的教学策略，构建新型的教学模式，打破“明确目的──掌握操作步骤──验证结论”的模式，采用“问题──假设──实验探究──得出结论”的探究性实验教学新模式，以强调学生探究新知的经历和获得新知的体验，实现结果和过程的并重，更好地培养学生的科学素养。
2002年9月，我县（府谷中学）参加了全县的教改实验，开始使用新教材。为了加深对《标准》倡导的探究性学习的理解，从而更加自觉地进行探究性学习，我们以一节生物实验课为例，进行了生物实验课探究性学习效果的研究。
三、课题研究的目标、意义
1、课题的研究目标
随着我国基础教育课程改革由试点地区逐渐向更广大地区的有序推进，新课程实施过程中如何加强实验教学，如何利用可利用的课程资源，利用教材优势，使学生的实验学习和研究过程更加丰富多彩，使学生的认知水平、研究水平得到发展称为重要研究课题。探究性实验教学与传统的实验教学模式有哪些优越性？这是在新课程改革过程中最为迫切研究和解决的问题，也可为广大教师进行适宜操作的探究教学模式的依据之一。
2、课题研究的意义
通过探究性实验教学的效果研究，将为探究性实验学习在生物新课程教学中运用的理论建设和实践操作提供有价值的经验，使生物实验教学在促进学生获得知识、提高能力，落实培养学生的创新意识和创造能力等方面取得重要突破，有力推动中学生物课程改革不断深入。
通过探究性实验教学的效果研究，将有助于采用探究的方式主动建构知识，并在建构的过程中感悟科学方法, 学会实验探究的思维与方法，并将这种思维和方法运用于学习中，实现学习角色的正确定位和学习方式的改变，并能丰富情感体验，提高科学素养，对其谋求生存和发展，提高生活质量起到久远的作用。
4 通过探究性实验教学的效果研究和实验，有利于中学生物教师思考和接受新课程理念；也有利于中学生物教师从接受新课程教育理念向实施教育行为进行转化；同时也有利于地方中学的生物教师因地制宜、创造性的开展探究性实验教学。
四、课题研究的理论依据：
探究性学习是倡导学生自主参与的探究式学习方式，使学生在掌握知识的同时培养创新精神和实践能力。它作为一种新的教学理念，注重学生各种潜能的发挥和创新能力的发展，通过发现问题、调查研究、表达与交流等探究性活动，让学生在参与体验科学研究的活动中，培养学生创新意识和实践能力，能培养学生的科学的思维品质，改变了学生被动接受、大量反复训练的填鸭式学习方式，从而激发学生学习的兴趣，让学生在探究问题的活动中学习了知识，养成探索世界奥妙的积极态度。
有测验表明，在实施高中生物探究性学习之后，部分学生学习效率不高，学习成绩明显下降。这是因为，对于少数喜爱生物学科的学生来说，进行探究性学习有助于他们思考问题，提高学习兴趣，促进其生物学科学习成绩的提高；而对于许多学习上不肯主动思考的学生来说，在探究活动中他们只做旁观者“跟着玩”，在整个活动过程中学不到真东西。如果没有良好的学习策略引导，那么新课程理念下的学生学习的两极分化现象可能会越来越严重。
学生是探究性学习活动的主体，在整个探究性学习的应用过程中，教师应该重视导引的设计，向学生提供帮助和支持，让学生亲身经历探究过程，体验感受探究过程，在实践中创新。探究性学习的导引设计，必须引起学生对学习内容的探究兴趣，同时符合学科的特点及教材自身的性质。探究性学习对学生的自主性程度要求比较高，在实际的教学工作中可以从已知的生物事实材料出发，遵循引导、合作、自主、创新的发展过程，创设铺垫型问题情境，使学生能从问题出发，引发学生积极独立地思考，主动投入学习，从而为不同层次的学生提供广阔的思维空间。
生物学实验不仅能提高学生的生物科学素养，还能引导学生进行探究式学习，有利于培养学生的观察能力、思维能力和实践动手能力。高中学生有一定实验技能，实验基础知识的积累，因此可以采用探究性的学习方式进行生物学实验。教师应该尽可能把能让学生做的实验都让他们动手去做，使他们融入实验中， 5 成为实验真正的主人。在具体的实践中，可以让学生按照教材所提供的生物学实验主题，根据多种思路和方案自行设计、组织和展开实验，并在此过程中充分培养学生的主体精神，使他们掌握科学研究的程序和方法，提高了从事科学研究的能力。如根据“观察植物细胞的质壁分离与复原”的实验，教师可以在学生已经了解掌握了渗透作用的原理和实验等基础知识的前提下，通过提出问题，引导学生设计实验方案，学习洋葱鲜叶片表皮细胞的细胞液浓度的大小，使学生更好地掌握植物渗透吸水原理，从而得出实验结论并总结出植物细胞吸水与失水的规律。由于在教学的全过程中，学生对实验的现象和结果是未知的，学生便在学习的过程充分体验了探究未知的乐趣。通过对资料的分析思考和实验方案的设计，学生不仅学习了植物细胞的质壁分离及复原，还同时学习了有关科学实验研究的方法，进一步理解、掌握了课本知识。
五、课题研究的主要方法
在课题的研究过程中，我们主要采用以下研究方法：
（1）实验法：课题小组成员对课题分别进行试验研究，组织课题小组教师开展各种教研活动，在活动中搜集资料进行分析和综合，及时提炼经验、摸索规律。设置实验班与对照班，对照研究，分析试验结果撰写实验报告。
（2）行动研究法：在重视理论指导的基础上，强调实践和探索，边学习，边实践，及时提炼经验、摸索规律。
（3）经验总结法：在研究中不断总结已有经验，及时修正研究中出现的问题，修正研究方案，深入开展课题研究，将感性认识阶段的经验上升到理性认识阶段，并指导课题研究。
（4）调查法：在课题研究过程中，通过书面调查和口头调查（主要）等方法，根据课题研究的要求，设计问卷或考查卷或根据事先拟定好的问题向学生口头提问，了解学生学习生物的兴趣、家长对该课题所持的态度以及了解程度，有效搜集资料，加以分析处理和研究。
在自然状态下，不增加课时，不加班加点，对平行班中的实验班与对照班进行实践研究。
六、预期成果：
1．整理出一系列关于探究性实验的教学案例；
6 2．总结出一套符合我校实际的关于生物探究性实验教学的一般模式； 3．总结出一系列富有成效的指导学生进行探究性实验的策略； 4．总结出比较可行的关于探究性实验的检测和评价方案；
5．在探究性实验教学理论上有所创建，将探究性实验教学与研究性学习有机结合。
七、课题研究的实施步骤：
本课题的研究自2012年8月开始经历调研、初步实施及反馈、课题总结三个阶段：
1、前期调查阶段：（2012年8月）通过问卷调查、座谈会等形式，调查本校不同年级、不同班级，以及不同类型学生的学习状况和能力水平。
2、实施阶段：（2012年9月-2013年5月）选择府中学生作为试验样本，2012年9月-12月进行初步实验，把计划在4个实验班中试验，2013年1月-5月反思改进。
3、课题总结：（2013年6月-今）参照高考成绩，对比三次调研情况进行总结。
课题研究过程是我们对教育科研工作的理解由模糊到逐渐清晰的过程，也是我们对探究性生物实验设计与研究不断反思和升华的过程。 八．小组名单
郝艳芝 刘阳 郭继平贺翠琴 赵艳萍
