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湖南省2007年9月开始实施高中新课改。4年来,在新课程改革进入到深水区及国家不断加大实验硬件投入、软件建设的今天,高中生物实验教学仍存在许多问题,这些问题在全国来讲可能也带有一定的普遍性。
1.教师对实验教学重要性的认识及对生物教学质量的促进重视不够。(1)实验教学依附于理论课程的观念在教师中还有较大市场。(2)高考功利性强,为应试而教。(3)“做实验”变成“讲实验”,“打折”现象严重,尤其是选修1。有的学校干脆不开设这门课程,只学选修3来应对高考。
2.实验教学管理机制不健全,实验教学过程管理薄弱。(1)实验员配备不到位,示范性高中多为1人,达到2人的学校很少,而且多为实验器具管理人员,具有本科学历的生物学专业毕业的实验员少之又少,专业素质极不平衡。(2)实验员主要归口学校电化教学中心管理,与生物组联系不紧密,给器具管理和教学质量的提高造成了一定的阻力。(3)实验操作及安全管理制度,器具登记、损赔及借还制度,实验材料及特殊药品采购、报销制度,实验开设及登记制度等存在不完备的地方.从而导致实验开不出、器具损坏严重、存在安全隐患等诸多问题的出现。
3.课前准备与精心设计不够。(1)实验缺乏计划性,某些受季节影响的实验不能很好地完成。(2)实验材料和设备药品的准备和购置不及时。(3)忽视教师在课前的预备性实验,对实验材料存在的不足缺乏足够的认识,不熟悉实验操作环节,不知道实验所需时间.导致实验草草收场。(4)对实验教学中各个教学环节的设计不科学,组织不到位。(5)对教材意图的领会不到位,对实验现象了解不深不透。
4.教师的实验教学专业化素质亟待进一步加强和提升。(1)实验的课堂驾驭能力不足,尤其是年轻教师,对实验出现的问题、现象、失败的原因等不能给学生以满意的答复。(2)忽略对学生实验习惯的教育和养成,课堂纪律差。(3)长期以来,生物实验都是照方抓药,教学创造性弱,惟书本而教;学生实验机械化,缺乏探究成分;不能因时因地改进实验材料、方法、手段,实验走过场;教师和学生都已养成了惰性,缺乏实验创新和科学探究意识和能力,只能教教材,而不能创造性地使用教材。
二、高中生物实验教学主要问题出现的原因分析
高中生物实验教学质量不高不是一个新问题,历史地看,高中生物教学一直是教学的薄弱环节,不被教师所重视,未能真正成为生物教学的重心。原因有多个方面,如实验室建设、实验仪器设备的配置等硬件设施不到位及学校领导不重视、实验员配备不符合要求、缺乏应有的实验材料或采集困难,等等,也有的人说是受高考不考的影响。但笔者认为,这些都不是根本原因。根本原凶是主观因素,包括实验教学观念、敦师的责任意识、实验教学的安排与管理、教学方式与实验教学评价等。
1.实验教学观念仍停留在应试教育模式L,仍有一部分教师把实验课看成是理论课的补充,是一种辅助性教学。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。这种把两者人为割裂的目标定位造成一种普遍性的实验教学状况:重实验结果、轻实验过程;重知识巩同、轻能力培养。但是,高中生物实验教学的目的,决不仅仅是为了应付人生中的一次重要的高考,更重要的是通过实验能够培养学生的动手能力、合作能力和积极探索的科学精神。在实验过程中.通过同组学生的分:亡合作,可以使学生认识到人与人之间合作的蘑要意义;通过亲眼目睹实验现象.能够培养学生实事求是的科学态度;通过亲身体验实验过程失败的痛苦与成功的快乐,可以培养学生健康良好的心理素质和不畏艰难、勇于探索的进取精神。这些动手实验对学生健康成长有着重大意义,是那些简单的纸上谈兵式的播放录像、讲解、背诵根本无法达到的。作为生物教师,对素质教育的认识,对实验教学目的的认识不能只停留在口头上,而要从思想意识上真正认识到实验课的重要性,真正理顺实验课与理论课的关系。
2.实验教学安排、管理不到位。实验课与理论课一样都是大班一L课,五六十人挤在本来就不大的实验室一起做实验,而且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是怎么回事,就下课了。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。自从新课改推进以来,湖南省教育装备处明显加大了实验器具和药品的配置力度,各高中学校也都有了单独的生物实验室,原来生物与化学合并为一个教研组的现象也少见了.生物有了自己独立的教研组,然而就是在这种大有好转的情况下。生物实验也只是随意安排.缺乏全教研组全学期统一的安排和有效的管理,每个学期也就集中几个星期在开实验.实验室利用率很低,这种不当的实验安排直接影响了实验教学方法的改革。此外,部分教师责任感不强.对学生实验养成教育力度欠缺.直接导致器具损坏、做完实验不收拾桌面、实验室不清扫等不良现象的发生。
3.教学方式机械、僵化。无论是验证性实验,还是探究性实验,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,好处是有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。主要有三点:一是动手与动脑环节脱离。由于学生是按指定的步骤要求进行实验,教师让学生思考的问题大多与实验过程无关,因此,学生在动手实验时尤需动脑思考,动脑时又无需动手。这种动手与动脑的脱离使得能力的培养流于形式。二是学生在实验中被动成分大于主动成分。实验材料、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做而不是那样做,也不能去尝试。长此以往,学生养成了不思进取、人云亦云的不良习性,不利于学生创新意识、求实求真品格和科学精神的培养。三是由于动脑思考的问题与动手无直接关系,造成了生物实验教学注重实验结果,忽视实验过程,实验操作过程常被作为教学中的点缀,其实质只是为理论课服务。然而实验能力、方法、态度主要就体现在实验过程中。此外,在实验教学中,绝大多数教师认为敦师应是管理者。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,使得学生服从意识有余、创新思想不足。
4.由于生物学科长期以来不受重视,在学校地位偏低,直接表现在课时费偏低,导致教师教学积极性不高,不愿意多花时间准备实验,应付实验教学的多,当作一种责任、一项事业去做的少,再加上人员编制紧张,课时数少,教学任务繁蘑,所谓的预备实验及实验的精心设计等准备工作就可想而知了。据笔者了解,某些学校生物教师平均周课时达16节,最高达20节以上。还有各种赛课活动、听课活动、集体备课活动、大大小小的会议等,教师只能疲于应付。
5.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,不仅支配着教师采用何种教学模式、教学方法,同时,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,湖南省高中生物实验评价主要采取两种方式:一是书面考试形式,为了检测学生对实验结果或要证实的理论的掌握程度。二是高三生物实验操作考查,由各地教育行政主管部门组织实施,目的是为了考查学生的实验技能。一般来说,书面考试形式的考查被多数教师认可,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,这种单一的考查极易养成学生投机取巧、不踏踏实实做实验的坏习惯。而实验操作考查评价属于学业水平考试范围。为了应付,学生只能在很短的时间内反复机械地训练操作技能;教师也为了能让学生顺利过关,考查时往往降低评分标准,甚至直接放行,使考查流于形式,很难谈到促进学生能力的发展。这样也就直接把生物实验教学逼入了困境,使生物实验教学始终处于低效运行状态。
三、增强高中生物实验教学有效性的途径
1.切实转变教学观念.强化实验课地位及其与理论课关系的认识是增强实验教学有效性的前提。学生在实验操作中会发现理论课上不能遇到的问题通过分析、反复尝试,寻找解决问题的方法。这一解决问题的过程对学生而言是一种综合性、和谐性的发展过程,其中,科学实验能力、解决实际问题能力、探索、创新能力均得到了发展,这些能力正是科学素质的核心。所以,实验课与理论课是相辅相成、缺一不可的。最近两年的高考生物新课标卷由原来考查实验设计转向了考查课本实验。例如,2010年的新课标卷选择题第3题:若要在普通显微镜下观察到质壁分离、RNA和脂肪,下列四组材料中应选择的一组是()A.水稻胚乳和花生子叶B.天竺葵叶和水稻胚乳C.紫色洋葱和花生子叶D.天竺葵叶和紫色洋葱再例如,2011年新课标卷选择题第6题:表l是根据实验目的,所需选用的试剂与预期的实验结果,正确的是()这是一种强烈的信号,说明国家也意识到了实验教学的重要意义,因此,教师应引起高度重视,无论是推进新课程,还是高考复习,都要强化实验课地位。
2.必须进行预备性实验,这是增强实验教学有效性的基础。教师的预备性实验,既可让教师充分领会教材编写者的意图,又能发现实验材料可能存在的问题,从而改进材料,建构真正有结构的材料。从而促进课堂教学活动的开展,使学生在探究实验中获得最大的价值,体现课堂教学的有效性。教师通过预备性实验,先自己尝试实验过程,检查材料是否达到了教学要求,就能发现实验材料存在的不足,及时改进实验材料,避免可能出现的实验误差,从而为学生提供成功实验的先决条件。此外,在实验教学中,我们常会遇到因为不熟悉实验操作环节,不知道实验所需时间而造成教学时间不够。因为教师对于实验现象了解不深不透,所以对于学生的问题不知如何解答,对于学生的实验现象无法正确评价。因此,课前教师亲自动手做一遍实验,掌握第一手资料,提前预料实验中会出现的问题,既便于更好地改进实验,又能从容驾驭实验过程,检验实验效果,避免诸多尴尬。
3.优化实验教学模式是增强实验教学有效性的核心。
(1)使学生积极参与到实验中来,变被动为主动。让学生参与实验的准备、实验课的管理、实验计划的制定。这样,就有利于加深学生对实验过程的了解、实验作用的理解,使学生变要我做实验为我要做实验。同时,在一系列参与过程中,学生的能力也得到了发展。
(2)不应只重实验结果.更应看重实验过程。在实验过程中,手、脑的结合可使学生在掌握知识、方法、技能的同时也得到态度、意识、能力的培养,即获得了综合性、协调性的发展。这是理论课替代不l『的,也正因如此,我们应加强学生的实验操作环节。首先,时间上应确保这一环节的完成;其次,应鼓励学生自己尝试用不同的实验方法或实验材料做实验。例如“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验,除了教材介绍的用紫色洋葱鳞片叶外表皮做实验材料外,还可以用新鲜水绵、黑藻叶、南瓜表皮做实验。又比如“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”、“比较过氧化氢在不同条件下的分解”、“探究影响酶活性的条件”等实验,将备用的药品、材料集中放在实验室的一个地方,让学生根据实验需要自主选择,就像“吃自助餐”一样,笔者所在学校在这方面已形成常规,效果很好。让学生自主选择、自主探索,学生自己尝试获得“为什么”的道理要比接受现成的“是什么”更有意义。成功的实验不一定要得到正确结果,更重要的是参与和体验探究过程。
(3)教师应从监管者变为引导者。教师不要过多地干涉学生的实验操作,要放手,给学生自由,改变那种“一放就乱”的旧观念。学生在实验中可以互相帮助、讨论,甚至争论。
(4)采用各种激励措施,让每位学生都进行实验操作。改变做不做实验都一样、做不好还不如不做的怪现象。教师在实验中或实验后提出一些与实验过程有关的问题让学生思考,从而使每一位学生都能体验一种动手实验的快乐。同时,应奖“勤”罚“懒”,褒奖“做”的、批评“看”的,形成一种“做”比“看”好,能独立做、创新做则更好的实验氛围。
(5)让学生自行设计实验,这也是实验内容优化的核心。为了发挥学生的主导作用,在实验课的后期。实验室在白天对学生实行全面开放。学生两两结合成一个小组,在给定的范围内,学生自行设定实验目标、自行设计实验方案、自行进行准备工作、自行完成实验并分析处理实验结果。由于学生思路受限制较少,在实验中表现出的创新性想法,对指导教师本身也很有启示作用。同时也让学生学会创造性地使用教材,让教材这个“静态的文本”变成“动态的生成”。
4.进一步加强师资队伍建设,提高生物教师实验业务素质是增强实验教学有效性的关键。最近几年.湖南省教育生产装备处连续举办了两届全省初中生物骨干教师实验培训、一届全省高中生物骨干教师实验培训,全部由笔者所在学校生物组承办,主讲教师以学校骨干教师为主,近300骨干教师参加培训。同时,举办了两届全省实验创新大赛,近400教师参赛:湖南省教科院也举办了每年一届的全省高中生物教学论文评选活动。每年都可收到近300篇论文.其中有大量的实验教学论文;江苏、浙江等省也组织了专门的实验教学论文评选活动;教育部基础教育课程教材发展中心举办了四届“全国中学理科实验教学与小学科学教研优秀论文评选活动”。这一切充分说明。各级教育行政部门、教学研究单位对实验教学的重要性及实验教师队伍的建设已有了足够的认识,并在不断加强。
5.进一步加强和完善生物实验教学是增强实验教学有效性的保障。随着基础教育的发展和国家对教育重视的程度不断提高,学校实验教学的硬件条件正在不断完善,所以要提高实验教学效果就应该充分利用这一优势。
(1)应努力争取教育主管部门和学校领导的重视、理解和支持,在管好、用好现有实验设备的基础上,能投入一定的经费购买必要的设备、仪器、药品等,保证实验教学经费的投人。同时,生物教师也应创造条件,克服困难,充分发挥自己的聪明才智和现有设备的作用,就地取材、因陋就简地开设好生物实验。
(2)实验设计应该多样化。例如,可以采用比较规范的实验仪器设备设计实验,也可以设计低成本实验;可以采用生物材料设计实验,也可以设计模拟性实验;有条件的学校还可以适当引入多媒体技术进行虚拟实验。
(3)注意加强实验安全教育,增强学生自我保护意识。安全使用实验器具(如解剖器具、玻璃器皿、酒精灯等)和实验药品(酒精、酸、碱等)。
(4)积极进行中学生物实验的二次开发。可以根据本地实际情况,探究、发现新的实验材料;可以深入挖掘教材中的知识内容形成探究性实验:可以充分利用地方资源进行生物实验校本课程的开发:还可以积极开展生物实验型研究性学习;等等。
(5)合理安排实验课,为提高实验教学质量创造条件。可以探索小班制实验教学新模式,实验课实行小班上课是优化教学模式、提高教学质量的基本保证。人数少可确保每个学生都能独立地参与实验,也使教师在有限的时间内指导更多的学生。那么在现有条件下采用小班上课是否可行呢?只要安排合理,完全是可行的。生物实验室闲置是相当普遍的,增加几倍实验量是完全可以的,比较难处理的是时间的安排,可以与其他学科实验课穿插进行,如一个班的一个组上生物实验课,另一组上物理实验,或与自习课、练习课交替进行。这样对每个学生来说,课时量并没有增加,只是增加了实验室的利用率和教师的工作量。
6.改进实验评价方法,建立正确的实验教学导向是增强实验教学有效性的根本。如何科学有效地评价学生生物实验是当前亟待解决的问题。教师应特别重视对学生探究能力和情感态度与价值观方面进行评价。系统地收集学生学习情况的信息,对教学过程中的学习活动以及成果给予评价。通过教学评价,教师可以获得有关学生学习生物课程情况的反馈,不断改进教学;学生可以了解自己的学习情况,促进自己更好地发展。