摘要：生物學是一門實驗性很強的學科，在中學的教學中占有非常重要的地位。在生物實驗教學過程中，引導學生正確認識生物實驗，培養(yǎng)學生科學的實驗態(tài)度；培養(yǎng)學生的科學實驗方法；加強實驗觀察和思考，培養(yǎng)學生的探究精神和創(chuàng)新能力；注重培養(yǎng)學生對研究性實驗的設(shè)計能力；在實驗中培養(yǎng)學生的協(xié)作精神。實驗是學好生物學的基礎(chǔ)，是培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的重要途徑。
關(guān)鍵詞：實驗教學 科學實驗態(tài)度 科學實驗方法 探究精神和創(chuàng)新能力 科學的設(shè)計能力 協(xié)作精神
生物學是一門實驗性很強的學科，中學生物實驗類型包括觀察性實驗、驗證性實驗、探究性實驗、調(diào)查和實習和研究性課題等類型，在中學生物教學的占有重要地位。生物現(xiàn)象和生命活動的認識都是從實驗中得來的，其發(fā)展和提高經(jīng)歷了不斷的實踐—理論—再實踐—再理論的過程。在新課程標準中強調(diào)展示知識的產(chǎn)生，形成創(chuàng)新的發(fā)展過程。在實現(xiàn)這一途徑中實驗教學就顯得尤為重要，對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新、思考、動手、分析等多方面的實驗能力提出了更高的要求。各種各樣的生物學實驗為學生提供了認知的學習背景，從而激發(fā)學生的學習興趣。借助實驗還可以訓練學生的科學思維方法，培養(yǎng)學生的多種能力。所以，中學教學應注重生物實驗教學，提高中學生的科學素養(yǎng)。
一、注重對生物實驗的正確認識，培養(yǎng)學生的科學實驗態(tài)度
新課程將認識實驗在生物學中的地位和作用作為實驗教學的目標之一。酶的發(fā)現(xiàn)、生長素的發(fā)現(xiàn)、光合作用的發(fā)展史、遺傳物質(zhì)的發(fā)展史、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)、遺傳基本規(guī)律的發(fā)現(xiàn)等內(nèi)容的闡述，都是在科學嚴謹?shù)膶嶒灮A(chǔ)上得出來的。通過一些史實的閱讀和介紹，讓學生初步了解生物實驗科學產(chǎn)生的背景，認識實驗對生物學發(fā)展的推動作用。在進行生物學史的教育和認識的同時，也可以使學生學到科學家的科學態(tài)度、科學精神和科學方法。例如孟德爾發(fā)現(xiàn)生物遺傳的分離和自由組合規(guī)律是19世紀繼達爾文進化論之后，生物學的又一重大科學成就。18、19世紀植物雜交試驗在歐洲普遍盛行，為什么孟德爾能高出一籌取得突破性進展呢?主要是由于他用了一整套全新的遺傳學研究方法。通過選用豌豆這種嚴格自花授粉植物作實驗材料，采用純系培育，從34個豌豆品種中挑出24個能真實遺傳的品種用于實驗，并選擇單因子分析方法，確定豌豆7對有明顯差異的性狀，開創(chuàng)性地用數(shù)學方法于遺傳學研究，運用統(tǒng)計方法處理實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了3:1的分離比率。孟德爾創(chuàng)造的研究方法在遺傳學上的影響不亞于他的偉大發(fā)現(xiàn)。由此培養(yǎng)培養(yǎng)學生對實驗嚴肅認真的態(tài)度，對實驗結(jié)果實事求是的態(tài)度，如實記錄實驗數(shù)據(jù)，并把實事求事的作用帶到平時的學習和生活中去，從而達到培養(yǎng)科學素質(zhì)的目的。
二、注重實驗操作過程，培養(yǎng)學生的科學實驗方法
通過設(shè)計實驗過程、收集和分析資料并得出結(jié)論，使學生認識、經(jīng)歷科學研究的過程，并訓練其使用有關(guān)的具體方法完成每一個步驟，是培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題能力的有效操作方式。各種科學領(lǐng)域中知識的探索和技術(shù)的應用都隨著時間的發(fā)展和新技術(shù)的出現(xiàn)而不斷變化，但各種科學探索的過程是相似的，科學研究都需要有證據(jù)，有可以進行操作的假設(shè)，有邏輯及理論上的分析，得出并解釋試驗結(jié)果。因此，中學生物學課應注重行為教育而非單純的理論學習。例如，水培番茄可做以下7個實驗：①完全營養(yǎng)液與缺乏某種元素的營養(yǎng)液對番茄生長的影響；②完全營養(yǎng)液中氮元素含量的多少與番茄葉色的關(guān)系；③完全營養(yǎng)液中光照強度對番茄生長的影響；④將透明塑料袋包扎番茄葉片，放在陽光下，了解蒸騰作用現(xiàn)象；⑤無籽番茄結(jié)實試驗；⑥酸性、中性、堿性完全營養(yǎng)液對番茄生長的影響；⑦稀完全營養(yǎng)液、濃完全營養(yǎng)液中番茄正常生長和萎蔫的比較。學生通過親自參與這些簡單的科學研究過程，學習和應用科學方法，不僅懂得了如何發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的步驟和方法，更重要的是鍛煉了科學研究的基本思維過程，提高了學生的科學素質(zhì)。這正是中學生物學實驗教學中重視培養(yǎng)學生適應未來生活的能力和科學素質(zhì)的體現(xiàn)。
三、加強實驗觀察和思考，培養(yǎng)學生的探究精神和創(chuàng)新能力
實驗是了解、研究自然規(guī)律的重要方法，它的作用不只是為了獲取信息。應該讓學生認識到實驗操作是在相關(guān)原理指導下進行的，要學會把實驗獲得的信息演繹、歸納，只動腦不動手和只動手不動腦都是不正確的。在實驗教學中，我們要有意識地培養(yǎng)學生提出問題的能力，實驗設(shè)計能力、分析與判斷能力，培養(yǎng)學生的探究精神和創(chuàng)新能力。在實驗教學中，要給學生留下思考、交流和討論的時間，讓學生從設(shè)計原理上、實驗步驟上、結(jié)果分析等方面重新審視，改進方案。在“溫度對酶活性影響”實驗中，就有很多學生提出放于冰塊中維持5分鐘的那支試管結(jié)果不明顯，原因在哪里？經(jīng)過分析討論，大家認為最可能的原因是放于冰塊中溫度達不到，最后改為放于冰水中，并且維持時間改為8分鐘，經(jīng)過改進后結(jié)果明顯。這樣做的結(jié)果既提高了學生學習興趣，又能較好地提高學生的實驗設(shè)計水平，同時激發(fā)了學生的創(chuàng)造性。
創(chuàng)新能力是未來創(chuàng)造性人才不可缺少的素質(zhì)，科學方法教育的成功導致創(chuàng)新能力的提高。中學生物學實驗教學中設(shè)計一些可行的探索性實驗，則是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的有效措施之一。例如，對“植物的向性運動”的教學，無論是分散在有關(guān)章節(jié)中的教學方式，還是將其知識集中起來作為一節(jié)的教學方式，一般多是將植物的向性(向光性、向重力性等)運動和感性(感震性、感夜性等)運動的概念、原理及其意義等知識，通過教師的講述或輔以其他教學手段逐一交代清楚，似乎是較好地完成了教學任務(wù)。如果從培養(yǎng)學生的科學素質(zhì)來看，這種教學結(jié)構(gòu)是有欠缺的，假若改成如下的教學過程，可能要好得多。首先，教師讓學生：①取生長發(fā)育狀況相似的兩株同種植物的幼苗，分別培養(yǎng)在甲、乙兩個廣口瓶中。培養(yǎng)液相同，甲瓶不遮光，乙瓶用黑紙罩遮光，黑紙罩的一側(cè)開一進光孔，甲、乙兩瓶同時置于光下，數(shù)日后取下遮光罩，觀察兩株幼苗的生長狀況有何不同?②取蠶豆(或其他植物)的幼苗，水平放在玻璃板上，24小時后，觀察它的根和莖的生長狀況。學生通過觀察、討論，并在教師的引導下，最后了解植物的根尖或莖尖受到單方向的刺激(光、地心引力等)，可以產(chǎn)生相應的向性運動。如此改革，我認為它會有利于學生主動參與教學過程，有利于學生科學素質(zhì)的培養(yǎng)。
四、注重培養(yǎng)學生對研究性實驗的設(shè)計
研究性學習則是指學生在教師指導下，以類似科學研究的方式獲取知識，培養(yǎng)能力的一種學習方式。那么，如何從以教師為主的實驗教學方式中創(chuàng)設(shè)讓學生進行研究性學習的情境呢？可結(jié)合教材設(shè)計研究性的實驗。其模式：教材中的知識點→教師、學生提出質(zhì)疑→學生課外實驗→得出結(jié)論?，F(xiàn)行生物教材中的學生實驗以及演示實驗，既有驗證型的，又有探索型的；既有觀察型的，又有操作型的。而這些實驗，都為前人的科學研究過程中的一部分，學生對此進行重復操作，不僅有助于對有關(guān)知識的理解和掌握，同時也培養(yǎng)了學生的觀察、實驗操作和思維能力，從實踐中體會科學實驗的嚴謹性。因此，我們希望在教材中有更多的實驗，但課堂教學受教學時間的限制，無法過多地開展研究性的實驗，這就要延續(xù)到課外開展。我們的做法是結(jié)合教材中的知識點提出問題，也鼓勵學生自己對知識點提出質(zhì)疑，引導學生開展課外的研究實驗，如“水污染”一節(jié)中提到熱污染對生物的危害；“植物生命活動的調(diào)節(jié)”中，植物去除頂端優(yōu)勢后，植物的側(cè)芽如何生長？等。教師鼓勵學生多觀察、多參與、多動手，在認識的基礎(chǔ)上探索規(guī)律，通過理論聯(lián)系實際，才能使學生迸發(fā)出創(chuàng)造的火花。
五、在實驗中培養(yǎng)學生的協(xié)作精神
信息的獲取與交流將是信息時代公民的生命，與他人的友好合作是信息時代發(fā)展的重要基礎(chǔ)。在生物學實驗中提倡同學間的討論與交流，學生不僅要進行語言交流，還要寫出各自的研究報告進行書面交流，要求每個學生在小組活動中充分發(fā)揮自己的作用，并及時反省自己對小組活動有何貢獻。引導學生自覺擬定新穎又可實現(xiàn)的實驗課題，要求每項實驗課題必須有明確的選題目的，詳細制定實驗的階段、步驟以及所需器材等，并將選題目的、實驗設(shè)計或?qū)嶒灧桨冈谏飳W科小組上發(fā)言，讓學生發(fā)表意見，對不同意見可以進行討論，發(fā)揮學生之間互助精神，形成探索生命奧秘的小集體。教師只當成員參加，起引導作用，不輕易給實驗課題下結(jié)論。在學生自主、創(chuàng)見和求實相結(jié)合下，許多實驗課題在小組會議多次研討，原來擬題不明確或?qū)嶒炘O(shè)汁不切合實際條件的課題，學生自己棄去；有的課題選題目的明確又新穎，研討后發(fā)覺應分2～3階段反復實驗才能實現(xiàn)。如在做完“葉綠體中色素的提取和分離實驗”后，教師鼓勵學生依據(jù)分離原理探索其他實驗方案。將全班學生組合成若干個探索小組，鼓勵學生在成員不同的各種小組中活動，發(fā)揮各自的作用。學生在小組中紛紛表述自己的觀點，相互交流信息，提出的方案很多：①用汽油做層析液；②用毛細玻璃管沾些色素提取液點在圓形濾紙中心等。最后，學生們對以上方案進行了分析討論，從中選出可行的方案進行實驗，以檢驗是否成功。這樣學生在一系列探索活動中通過合作，培養(yǎng)了學生的信息交流能力和集體協(xié)作精神。
總之，生物學作為一門自然學科，實驗是學好生物學的基礎(chǔ)，是培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的重要途徑。