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高中生物新课程中的实验教学广州市教育局教研室生物科钟阳Tel：13380093235020－83330741E-mail：zhy@guangztr.edu.cn高中生物课程的性质高中生物课程是普通高中科学学习领域中的一个科目。高中生物课程将在义务教育基础上，进一步提高学生的生物科学素养。尤其是发展学生的科学探究能力，帮助学生理解生物科学、技术和社会的相互关系，增强学生对自然和社会的责任感，促进学生形成正确的世界观和价值观。分子与细胞遗传与进化稳态与环境知识自然观、世界观振兴中华的责任感和使命感科学精神和科学态度参与社会决策（理解STS的关系）热爱自然、珍爱生命积极的生活态度和健康的生活方式情感态度与价值观能力正确使用一般实验器具，采集处理实验材料，掌握实验操作技能利用多种媒体搜集、鉴别、选择、运用和分享生物学的信息发展科学探究能力（11点要求）目标一览三个选修模块技能性目标动词模仿水平在原型示范和具体指导下完成操作。尝试，模仿独立操作水平独立完成操作；进行调整与改进；与已有技能建立联系等。运用，使用，制作，操作，进行，测定(1)客观地观察和描述生物现象；(2)通过观察或从现实生活中提出与生物学相关的、可以探究的问题；(3)分析问题，阐明与研究该问题相关的知识；(4)确认变量；(5)作出假设和预期；(6)设计可行的实验方案；(7)实施实验方案，收集证据；(8)利用数学的方法处理、解释数据；(9)根据证据作出合理判断；(10)用准确的术语、图表介绍研究方法和结果，阐明观点；(11)听取他人的意见，利用证据和逻辑对自己的结论进行辩护以及作必要的反思和修改。发展科学探究能力，初步学会关于中学生物学实验的分类和分级⒈国外研究20世纪70年代，克洛普弗（Klopfer）等学者认为，在中学理科实验室进行的教学活动主要有：⑴按既定程序的练习、实验操作和验证活动⑵聆听科学方法的讲座⑶以个性发展为目标的技能训练(凯勒计划)⑷多媒体辅助的实验教学⑸通过实验的发现活动⑹设计活动⑺学生参与的研究活动等他们将上述实验室教学活动的目标概括为：a获得知识和培养理解能力；b训练动作技能；c参与科学探究的过程，包括观察、测量、分析数据、提出问题和解决问题的方法；d了解科学家的方法；e培养对科学知识的兴趣和科学态度；f提高对科学知识及方法的应用能力。大多数学生参加的实验室教学活动，主要是达到a、c、d、e的目标。根据学生实验目标的不同，可将学生参与的实验活动分为3类：（1）以实验操作技能训练为主的技能性实验（2）以检验已知的事实、概念或原理的真实性为主的验证性实验（3）以引导学生通过探究获得新知和接受科学方法训练的探索性实验。1971年，赫伦（Herron）以探究设计为依据，将中学理科实验分为4个级别：0、1、2、3。其中，0级为技能训练，1级为验证已知，2级和3级提供科学探究的机会。1978年，赫加蒂.黑兹尔(E.Hegarty.Hazel)又将2级（教师提出问题、学生设计实验）分为2A级和2B级，2B级为教师引导下的学生自主探究。总之，从0至2B级学生对教师的依赖性减少，而小组合作程度增加。1987年，陈浩兮编著的《中学生物学教学法》一书指出，生物实验因目的之不同而有探索性实验和验证性实验的区分。生物学实验教学的组织形式主要有3种：边讲边实验、分段并进式和独立作业式。验证性实验对于巩固基础知识和掌握实验技能很有好处，但学生比较被动。为此，应逐步增加实验的探索研究成分，提高学生的积极主动性，加强实验能力的培养。⒉国内研究1988年，赵锡鑫编著的《生物学教学论》一书中，将生物学实验分为8类：①形态解剖实验；②分类实验；③生理生化实验；④生态学实验；⑤生殖发育与遗传实验；⑥生产实验；⑦工具操作性实验；⑧野外观察实验按其实验目标的不同，他将实验分别列为：发现教学法复习教学法观察性实验巩固和验证实验引导发现实验独立发现实验1992年，周美珍主编的《生物教育学》一书中，按实验教学方式的不同，将其分为：演示实验、学生实验和课外实验。学生实验分为：验证型实验和探索型实验，前者达到巩固和验证已有知识，以及进行实验技能训练；后者将获取新知识、训练基本技能和培养独立探索能力三者统一起来。课外实验不受课堂45分钟的限制，广开实验途径，学生亲自动手操作，扩大视野和知识面，培养独立工作能力。1986～1999年间，北京四中生物必修课教学先后选定36个实验内容。借鉴国外研究成果和根据实践经验，将这些实验内容按其探究活动水平的不同加以分级如下：章课题实验内容分类绪论⑶果蝇生殖行为的观察与研究媒体报道生命科学动态的调查用电光源显微镜观察叶表皮及保卫细胞ⅢⅣⅠ生命的基础⑻食物中营养成分的鉴定观察原核细胞和真核细胞形态探究透析膜的扩散原理探究活细胞膜的通透性观察细胞质的流动现象观察叶绿体和有色体观察细胞有丝分裂观察人体白细胞的癌变ⅠⅠⅢⅢⅠⅠⅡⅡ新陈代谢⑺比较过氧化氢酶与Fe3+的催化效率探索淀粉酶的特异性探索温度和pH对酶活性的影响提取和分离叶绿体的色素观察植物细胞的质壁分离及复原观察离子的交换吸附现象制作实验装置和测定食物中能量ⅢⅢⅢⅢⅡⅡⅣ生殖和发育⑶观察酵母菌的出芽生殖观察蝗虫精母细胞的减数分裂牡丹花粉母细胞减数分裂的研究ⅠⅠⅣ生命的调节⑵生长素类促进生根的实验设计和观察细胞分裂素生理作用的实验设计和观察ⅣⅣ遗传和进化⑼DNA的粗提取和鉴定设计和制作DNA双螺旋结构模型DNA复制的模拟性实验概率观察玉米杂种后代粒色的分离现象人类几种性状遗传表现的调查研究观察生物体大小的变异观察果蝇唾液腺染色体永久装片人工诱导多倍体的实验设计与观察ⅠⅤⅤⅡⅢⅣⅢⅠⅣ生物与环境⑷不同环境下温度和湿度差异的比较研究培养基中酵母种群数量动态的研究制作小生态瓶和观察生态系统的稳态酸雨影响种子萌发的实验研究ⅢⅢⅣⅣ⒊高中生物新课程中的实验分级类别实验目标例证观察或鉴别观察对象“是什么”，或鉴别实验材料中“有什么”观察线粒体和叶绿体检测组织中的糖类、脂肪验证为阐明“为什么”或“怎么样”提供实验依据，或证实物质或结构的动态变化观察细胞有丝分裂观察质壁分离及复原引导式探究教师提出实验结构或程序，学生参与“干什么”和“发现什么”的探究过程探究生物膜的透性提取和分离叶绿体色素自主式探究学生自主探究，设计和执行实验方案来检验对“有什么”和“为什么”的解释探究影响酶活性的因素探究低温诱导染色体加倍模拟或制作设计和制作实验研究的某种对象，或人为条件下模拟研究对象的动态变化制作DNA双螺旋结构模型模拟性状分离的杂交实验模块序号实验课题类别级别生物Ⅰ1-011-021-031-041-051-061-071-081-091-101-11观察细胞中DNA和RNA的分布检测组织中还原糖、脂肪和蛋白质使用显微镜观察多种多样的细胞观察线粒体和叶绿体通过模拟实验研究生物膜的透性观察植物细胞的质壁分离和复原探究影响酶活性的因素叶绿体色素的提取和分离探究酶母菌的呼吸方式模拟研究细胞表面积与体积的关系观察细胞有丝分裂技能技能技能技能探究验证探究探究探究探究验证ⅠⅠⅠⅠⅢⅡⅣⅢⅢⅢⅡ模块序号实验课题类别级别生物Ⅱ2-012-022-032-04观察细胞减数分裂制作DNA分子双螺旋结构模型模拟植物或动物性状分离的杂交实验低温诱导植物细胞染色体加倍验证技能验证探究ⅡⅤⅡⅣ生物Ⅲ3-013-023-033-043-053-063-07探究植物生长调节剂对插条生根的作用利用计算机辅助模拟人体内稳态的维持模拟尿糖的检测探究培养液中酵母菌群的数量动态变化土壤中动物类群丰富度的研究探究水族箱（或鱼缸）中的群落演替设计并制作生态瓶探究验证验证探究探究探究技能ⅣⅡⅡⅢⅢⅣⅤ关于确定实验内容的依据⒈新课程的理念和目标《标准》指出提高每个高中学生的生物科学素养是课标实施中的核心任务。《标准》倡导探究性学习，力图促进学生学习方式的变革，引导学生主动参与探究过程，勤于动手和动脑，培养和发展学生的科学探究能力。⒉动作认知和动作技能1972年，A.J.哈罗和E.J.辛普森著《教育目标分类学—第三分册：动作技能领域》，提出技能目标分类的原则。A·J·哈罗系统E·J·辛普森系统⒈反射动作⒉基础性动作⒊知觉动作⒋体能⒌技巧动作⒍有意沟通⒈知觉（领会）⒉定势（准备）⒊重复尝试（模仿）⒋正确反应（习惯操作）⒌自动化反应（熟练操作）⒍适应（调整动作）⒎创造（产生新的动作方式）在辛普森分类系统中，第一、二层次是观察不到的学习行为，属于认知成分；第三、四层次是学习者处于连续学习某种特定动作技能的过程中，也包含一定的认知成分；后三个行为是可观察的学习者的动作技能水平。1992年，汪古逊编著的《生物教育目标分类学》中明确提出动作技能目标分为动作认知和动作技能两大类。2001年，项伯衡、郑春和编著的《生物学教育与评价》中，对实验动作技能目标的动作认知类和动作技能类均作出具体区分关于如何组织好实验教学⒈探究实验的基本程序及界定盖拉格和施帝芬(Gallagher&Stepien，1995)等认为，对科学问题的探究最好像科学家那样完整地履行6个探究步骤：①想出或鉴别一个有趣、重要并可以解决的问题②学习与问题有关的大量信息③确定有助于解决这个问题的实验、观察、计算④进行实验、观察或计算⑤确定结果是否能帮助解决问题⑥交流研究结果在义务教育《生物课程标准》的内容标准部分，从5个方面解读科学探究的内涵，并以表格形式概述科学探究过程各个程序的基本要求；科学探究通常包括：提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、得出结论和表达、交流；探究程序基本要求提出问题尝试发现与生物学相关的问题；尝试书面或口头表述这些问题；描述已有知识与这些问题的冲突所在作出假设应用已有知识对问题答案提出可能的设想估计假设的可检验性制定计划拟订探究计划；列出所需要的材料与用具；选出控制变量；设计对照实验实施计划进行观察、调查和实验；收集数据；评价数据的可靠性得出结论描述现象；处理数据；得出结论表达交流撰写探究报告；交流探究过程和结论普通高中《生物课程标准》在“课程的基本理念”部分阐明了探究性学习目标；在发展科学探究能力方面提出的11项要求中，蕴含着实验探究的基本程序借鉴资料：[美]培生教育集团：“科学探索者”，浙江教育出版社出版。该教材的“技能手册”中，有关科学探究的论述可作为《标准》对科学探究程序界定的补充说明⒉引导探究和自主探究将中学生物学的探究实验分为引导探究和自主探究两种基本类型，源于1978年赫加蒂.黑兹尔(E.Hegarty.Hazel)将2级分为2A级和2B级。前者由教师提出问题、学生作出假设和设计实验方案，检验假设的必要资料和设备也是教师准备；后者的整个探究过程由学生们的合作学习小组独立完成，教师以学习者身份参与探究过程，也是学生自主探究的辅助者、组织者。⒊生物科学探究模式乔伊斯（B.Joyce）等编著的《教学模式》（荆建华等译）一书中，专门介绍了生物科学探究模式，并列举“种子的发芽”、“肌肉结构和功能”等实验活动，阐明这种教学模式的体系、组织结构、教师作用、支持系统，以及教育和教学效果等。实验教学的组织有双重含义广义上的组织工作包括：选择实验课题和确定实验内容、确定实验教学目标、营造实验教学环境、制定实验活动计划、调控学生实验进程、评价实验活动结果等。狭义上的组织工作专指按照实验导学计划逐步进行的学生实验活动体系，例如，引导探究实验活动依次分为：提出问题情境、学生确认问题、诱发实验探究、分析-结论、交流-反思等阶段。其中，实验阶段是教学组织的核心。谢谢！