高中生物实验教学功能及其教学评价例谈

王国荣（江苏省常州市北郊高级中学213031）

摘  要  高中生物实验教学功能包括情境创设、规范实验、实验探究和思维训练等几个方面；实验教学的效果也可以从师生双方进行多角度评价。

关键词  生物实验  教学功能  教学评价

实验教学是培养学生生物学基本素养的重要途径。结合课堂实验教学实践和本地区生物课堂实验教学观摩，就实验教学的功能及其教学评价加以例谈。

1情境创设，关注教师教学设计和学生活动参与

利用生物实验创设情境产生认知冲突，可以让学生卷入到预设的教学活动中积极思维。对学生知识学习、概念形成和生物学基本思想的习得以及思维品质的提升大有好处。

“酶在细胞代谢中的作用”（人教社普通高中课程标准实验教科书·生物必修1·《分子与细胞》P₇₈），教材安排了一个实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解。江苏省普通高中课程标准教学要求（修订稿）建议，主要探究影响酶活性的条件，掌握控制实验变量的科学方法。要掌握对照实验的单一变量原则，学会确认和控制变量，以及对实验过程进行观察、记录，对实验结果进行分析、讨论，从而培养和提高学生的科学探究能力。

我的处理为：投影MnO₂催化过氧化氢的化学反应方程式，联系学生已有化学知识。展示先行组织者，“催化剂——能改变其他物质化学反应速率，本身质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质。催化剂具有高度专一性。MnO₂催化过氧化氢分解过程中反应前后不变。”展示教学资料：“实验——有FeCl₃溶液、猪肝研磨液、3%H₂O₂溶液、试管、量筒、火柴和卫生香”。组织学生分组实验，要求参照氧化氢反应表格实验。

实验结束，问题驱动学生思考。根据实验及其表格可以得到什么结论？学生认为：过氧化氢酶具有催化作用。能产生氧气，气泡与产生氧气的量有关。过氧化氢酶的催化能力比三氯化铁催化能力强。教师提出，认为过氧化氢酶的催化能力比三氯化铁催化能力强，其前提是三氯化铁和过氧化氢酶是催化剂。追问学生，基于实验结果，一定能得出它们是催化剂吗？肝脏含有很多物质，起催化作用的一定是过氧化氢酶吗？利用学生的实验体验创设情境进行概念教学和实验分析的思维训练。

就课堂实验教学，学生已经习惯于规范习得后的动手操作体验。利用实验创设情境，可以将学生卷入到教师设计的教学活动中，成为课堂思维的主体。对教师实验教学的评价应该主要集中在教师对实验教学的功能目标的改造，即如何巧妙创设情境服务于课堂基础知识的教学设计，引导和激发学生进行思考，对学生思维的训练。就对学生的评价，集中观察学生对现象的缜密推理和分析，以及阐述个人观点（或实验结论）的交流会话形式。

2规范实验，关注教师操作示范和学生技能习得

让学生学会规范的实验操作技能也是实验教学功能之一。微生物的培养和利用，江苏今年高考新添的实验考查内容。兄弟学校的观摩课上，学生按照工作单进行实验。工作单的项目有：材料、设计实验步骤、设计表格记录实验结果、根据实验记录相关问题、实验结论、拓展应用、问题分析、实验评价（含学生的自评和教师评价）几个方面。教师提供相应的工作单评价标准。观摩课开课教师以太阳光有没有杀菌作用的实验探究问题驱动学生思考，组织学生进行培养基配置、影印法和划线分离等微生物实验的教学，尝试丰富学生学习体验。教师依据学生完成的工作单，以及前一个班学生的实验点评和视频播放介绍实验操作要求。然后学生称取氯化钠、琼脂、牛肉膏（与称量纸一起）和蛋白胨等药品进行加水加热配置培养基（培养基加热后未加水定量，教师也未做点评）。学生进行倒平板、影印法实验（印章不大且未消毒，纯引导学生进行实验的体验）和划线实验(动作生疏，无菌操作意识未体现)。教师展示一个影印法实验不同有光和无光处理平板，尝试分析实验结果与文献报道的差异进行反馈。

工作单是一个有效的评价工具，教师可以依据工作单的完成情况进行延时评价学生实验状况，但对于实验动手操作技能及时评价是有问题的。我的观点是，可以通过学生对实验体验后对实验过程、现象的描述进行延时评价，也可对个别学生实验操作进行及时诊断性评价，其他同学进行观摩和对作品进行互评。对教师教学的评价可以集中在教师安排的教学流程，规范的实验动作示范，以及促进学生规范实验意识的工作单的引导功能。认知学徒理论认为，规范动作的示范在教学中是必须的。因此，我们的实验教学必须有示范。

3实验探究，关注教师前期准备和学生实验创新

笔者曾经到市区兄弟学校观摩一节“探究肝脏中过氧化氢酶的最适PH”公开课。教师同样提供一份工作单。工作单包括问题提出、设计方案、实验材料、实验器材（提供实验器材清单供学生选择使用，并要求学生画出实验器材连接简图）、实验方案（包括实验分工、实验步骤、实验记录方式等几个方面）、实验结论和方案完善几个维度设置。教师提供工作单评价量表，包括收集和展示数据、分析和解释结果两个方面评价指南。每个方面又从科学知识的掌握、科学方法的应用、表达和交流三个维度，各三个等级提供评价参照。笔者进入课堂观摩，教学开始，教师提出关于影响过氧化氢酶活性的PH研究的角度。定性是肉眼观察，定量是设计实验进行研究。基于学生完成的工作单，汇报相应的定量研究设计方案。如观察单位时间的氧气的生成量。学生设计利用由锥形瓶、分液漏斗、导管、量筒和水槽构组成的实验装置。教师根据实验装置提出问题引导学生完善实验设计：分液漏斗和锥形瓶分别加入什么液体？学生利用PH3~11五种缓冲液配制的猪肝研磨液进行实验并填写相应实验数据，最后通过教学对话汇报实验结果。教师引导学生对实验结果进行数学建模、分析和获得结论。如利用平均值进行数据分析、异常数据的处理。最后教师进行实验细节分析，如实验重复和变量控制。

探究实验能有效培养学生思维习惯和生物学素养，形成科学的态度和价值观。探究实验能力的培养是我们实验教学最高目标。对教师课堂探究实验教学的评价可以从教师实验前期准备、方法引导和问题创设指向性角度、对学生实验分析和交流方式引导角度以及学生探究方案不足的发现和弥补修正几个角度进行评价。对学生的评价可以主要集中在学生的实验设计方案，如实验材料和器械的获取、实验方法的革新和实验数据处理方法和分析，即学生创新实验意识方面。

4思维训练，关注教师问题引导和学生思维缜密

高中生物教材有很多素材，可以训练学生生物科学的思维。如“细胞中的无机物”一节的技能训练——设计实验：查找资料，了解某一种植物（如小麦）生长发育需要哪些无机盐。设计实验，证明某一种或某几种无机盐是这种植物生长发育所必需的。可以初步训练学生的对照实验缜密设计和实验结论的缜密分析。“细胞核——系统的控制中心”一节的资料分析——细胞核具有什么功能。对学生进行缜密分析和如何获得结论的学科思维训练。

就“DNA是主要的遗传物质”一节的经典实验：肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌实验，就可以利用系列问题驱动，引导学生进行思维探究，领悟科学家的缜密分析过程。如格里菲斯实验，设置的问题有：实验1、2组推出什么结论？对实验1、4的现象有什么见解？为什么可以得到推论——在已经被加热杀死的S型细菌中，可能含有某种转化因子？结合噬菌体侵染细菌实验，让学生感悟科学家探究历程。设置问题，激发学生积极思维。用³⁵S标记的一组感染实验,放射性同位素主要分布在上清液中，细菌裂解后，在释放的噬菌体中，却不能检测到³⁵S标记的蛋白质。而用³²P标记的一组感染实验，放射性同位素主要分布在试管的沉淀物中，细菌裂解后，在释放的噬菌体中，可以检测到³²P。根据这些现象，你能得出什么结论呢？为何选择³²P和³⁵S这两种元素分别标记DNA和蛋白质？如何使噬菌体中的DNA和蛋白质被标记上？通过现象到本质，并对实验方法和原理探源式问题引导，对学生进行思维训练。

还可以利用思想实验进行思维训练。所谓思想实验，顾名思义就是不进行实际的操作而借助于思维的运作，进而做出探索性演绎推理的研究方法。基因分离定律的发现以及DNA双螺旋结构的发现，凝聚着大量思想实验的成果。

基于实验进行思维训练也是实验教学的主要功能之一。对教师实验教学的评价可以集中在教师编制问题方面，具体集中在设置的问题的层次和深度，如何有效的诱导学生思维。就学生而言，考查学生的思维品质，主要包括思维的深刻性、灵活性、独创性、批判性、敏捷性和系统性等几个方面。学生是思维的主体，应该让他们控制自己思维的发散和收敛程度。