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【摘 要】生物实验教学是培养学生实证精神和创新能力的有效途径。本文结合新课程标准及生物实验教学的功能及特点，提出了提高学生生物实验能力的渐进性培养策略。
【关键词】课改；生物；实验能力；渐进培养；策略
一、引言
新课程改革指出：“面向全体学生，提高生物科学素养，倡导探究性学习。”“生物实验是探究性学习的有效途径。[1]”（把科学探究作为学习科学的中心环节，它是培养学生创新精神和实践能力的重要途径”[2]。在新課程改革的背景下，针对目前高中学生实验能力的现状，加强生物学实验教学，优化实验教学过程，提高实验教学的有效性是一线生物教师亟待解决的问题[3]。
本文旨在研究新课程背景下生物实验能力的渐进性培养策略，拟摸索出一套适合学生实际、行之有效的实验教学模式，以便使学生更好的接受生物学基本知识，掌握生物学实验的基本技能和思维方式；同时对教师进行有效的实验教学提供参考。
二、生物实验教学功能的拓展
我们通常把教学生“动手”做实验作为培养学生实验能力的主要方式。在实验课教学中，教师的教学目标往往限于教学生学会或初步学会课本中给定的一种方法，或者验证一个已知的事实。教师惯于强调“动手”的训练，而不重视对“动脑”的引导。至于实验所涉及的原理以及实验方法就更没有得到应有的重视，，因此拓展实验教学功能在学生实验能力的渐进性培养中显得尤为重要。
三、形成实验意识是培养学生实验能力的核心
实验意识的形成的四要素：
（1）问题感的形成
教材中虽已写明“实验目的”，却不一定能启发出学生的“问题感”。情景的合理、科学创设，能较好的激发出学生的问题感和探究的欲望。例如，“叶绿体中色素的提取和分离”实验，课前学案预设了如下的学点认知：
绿色植物―――――――――光合作用
┇ ┇
┇ 二氧化碳和水
┇ ┇
[叶绿体]―――――――――――┇←←←光能
┇ ┇
色素 碳水化合物和氧气
（展示叶绿体的光镜形态和电镜结构）启发学生思考：叶绿体色素可能以怎样的形式存在于叶绿体内？用什么方法能更好地将色素提取并分离出来？……学生可以讨论并谈出个人的看法。（背景知识铺垫：色素具有良好的亲脂性，这有利于他们在膜结构上的稳定性；破坏叶肉细胞时，用亲脂性有机溶剂很可能将色素提取出来。）此时，怎样实现对色素的提取，又如何把不同色素加以区分，就成为学生最困惑并引起其求知欲的问题。
（2）实验方案的设计
设计实验方案是实验能力中最集中的体现。具体来讲，在形成问题感的基础上需要进一步考虑此项目标的实现[4]。为了帮助学生将教材实验内容初步内化为自己认同的理解，教师可以引导学生认真分析和理解教材，明确有关原理和技术步骤，并对关键步骤和可能结果做出估计，同时要求学生独立地用书面形式表达大致的实验过程。
（3）数据整理和结论得出是实验能力的重要组成部分。在实验教学中，我们必须重视培养学生的观察能力，并提出建立数据意识的具体要求。我们强调建立数据意识，就是要求学生懂得：我们所观察的变量与要解决的问题之间有着密切的联系；以何种方式记录和整理数据，与能否较好地反映变量的特征和能否对变量的性质做出较准确的判断直接相关，建立数据意识是实验教学的重要目标。
四、注重课本实验是培养学生实验能力的基础
建构主义教学观认为：实验教学是一个以学生已有的知识和经验为基础的主动的建构过程[5]。课本中的实验内容是课程标准要求学生掌握的最基本的内容，是学生进行其他实验的基础，虽然高考不再直接考查课本内容，但学生使用仪器和实验操作的能力，观察实验现象、收集实验数据的能力，处理实验数据表达实验结果的能力，做出实验假设和设计实验方案的能力都是通过平时的实验学习获得的。离开了课本实验的讲解和练习，学生的实验能力不会形成，课本实验教学是培养学生实验能力的基础。
五、凸显经典实验在实验设计中的作用
生命科学史中的经典案例闪耀着科学家的智慧，有利于学生从模范创新开始，逐步发展到独立的原创创新，能有效地提高提出假设、设计实验的能力[6]。因此，要重视对经典实验的深层次教学，充分挖掘经典实验中的科学思想。①经典实验中包含着科学的设计思想。如生长素的发现这个经典实验，揭示了实验设计思路的全过程：观察现象——>提出问题——>假设推论——>实验验证——>得出结论。②经典实验中包含着精巧的思维要素。如在验证DNA是遗传物质的著名实验——噬菌体侵染细菌实验中，为了验证DNA是遗传物质而蛋白质不是遗传物质，最关键的实验设计思路就是设法把病毒的DNA与蛋白质分开（应用了同位素示踪法，用P标记DNA，用S标记蛋白质），然后单独地、直接地去观察DNA的作用。③经典实验中包含正确的研究方法。如模拟法。在探究生命起源时，许多原始的物质现在都已不可能找到，但米勒就是用模拟的手段在试剂研究对象的代替物上进行了实验。
六、加强和改进演示实验，培养学生观察和设计实验的能力
演示实验生动、直观、形象，在教学中要充分发挥教师的主导作用，改革和做好演示实验，利用演示实验的特点，激发学生实验的兴趣，培养学生观察实验现象和设计实验方案的能力[7]。
在演示实验中可以通过以下两种方法：
方法1：教师设境演示，学生分析法。
教师创设问题情境后，当学生产生对某一个问题探究的需要时，再演示实验，让学生分析实验结果。这种方法的特点是：教师采取启发式分析实验的设计思路，或者介绍新的实验设计方法，学生对实验的设计思路或新的实验设计方法采取积极的接受学习，而对演示实验要展示的结果是发现学习。 方法2：学生设计实验，再演示检验法。
让学生自己设计实验，然后用演示实验检验学生设计的实验是否正确。让能力强的学生设计实验，让能力居中的学生分析实验设计的科学性，让能力差的学生用演示实验验证设计的实验是否正确，以达到因材施教的目的。总的讲，演示实验的设计和使用只有在切合学生的心理发展水平时，才能激发学生实验的兴趣，也才会使学生探究成功。如，在“细胞内外的物质交换”一节教学中，让对细胞仅有感性认知的学生去探究细胞的结构和功能，难度较大。为此，在“探究细胞质壁分离和复原与外界溶液尝试的关系”实验中，先设置过渡性实验——模拟实验（“模拟膜的通透性”）。在没直接接触细胞的前提下，让学生观察分析漏斗得、失水情况。这个模拟演示实验成功后，要求学生设计细胞得水、失水的实验。下一个实验“探究细胞质壁分离和复原与外界溶液尝试的关系”，便可以检验学生所设计的实验和分析判断正确性了。
七、巧挖课本实验，培养学生实验设计思维方式
教师在分析课本实验内容时，应该着重分析实验设计的思维过程，帮助学生学会实验设计的思维方式。例如在用“淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”验证酶的专一性实验中，可以设计以下问题培养学生的思维方式：
1）本实验的假设是什么？（酶只能专一地催化一种或一类化学反应）
2）本实验的预期结果是什么？（淀粉酶能够催化淀粉的水解，不能催化蔗糖水解）
3）实验中有关的变量
①本实验中的实验变量（自变量）是什么？（反应物）
反应变量（因变量）是什么？（淀粉酶对不同反应物的作用效果）
②本实验的无关变量有哪些？（两只试管中加入唾液的新鲜程度、保温时间、
加热煮沸时间、试管的洁净程度、实验的操作程序、淀粉和蔗糖在实验过程中的浓度及用量等）
5）设计本实验遵循的原则是什么？（单一变量原则；对照原則）
6）本实验的实验组是什么？对照组是什么？对照组的作用是什么？（含有淀粉的试管作为实验组；含有蔗糖的试管作为对照组；对照组所起的作用是排除温度等无关变量的干扰，增强实验结果的可信度和说服力）
通过上述问题的回答，学生了解了该实验的思维过程，理解了该实验的本质，
只有这样，学生才可能从记忆思维转到思考和创造上来，学会设计实验的思维方式。
八、评价课本实验，培养学生评价改进实验能力
评价能力是实验能力的一个重要方面。对实验方案进行评价需要启用已掌握的生物学知识、解决问题的方法和策略，对别人的有关见解，实验方案，解决问题的方案、过程和结果进行分析、综合和评价，吸收合理的成分，指出其中的不足。[8]传统教学很少关注学生的评价能力，似乎评价应是教师的权利。对于学生的回答，不是发动学生进行相互评判、补充和修正，取而代之的是教师那种“对或错”式的独家评价，而且很少涉及“对在哪里？错在哪里？”对于科学家设计的经典实验，很少让学生去反思其中的巧妙，对科学家的成功也很少让学生去归因；对课本中的实验，通常是让学生按现成的程序去做，很少让学生去评价操作步骤的合理性。为了培养学生的评价能力，教师首先要转变观念，把评价权下放给学生，把评价的机会让给学生。让学生学会评价，在评价中得到发展。
参考文献：
[1] 中华人民共和国教育部，普通高中生物课程标准.北京：人民教育出版社.2003.
[2] 宋建陵，生物学实验教学百年回顾，生物学教学[J]，2004，（9），23-25.
[3] 肖望，在教学中提高学生实验设计能力的尝试，生物学通报[J]，2003，（2），45-46.
[4] 顾石生，对学生实验思维方式的调查分析，生物学教学[J]，2006，（3），38-39.
[5] 刘恩山.中学生物学教学论.北京：高等教育出版社，2003.
[6] 李玲.刍议中学生物教师科学素养的提升[J].教师教育，2007，22（41）.
[7] 徐学福.科学教学中的“探究”释义[J].教育科学.2006.22（2）：20—23.
[8] 刘妍.新课程理念下有效教学的理性思考[J].现代教育科学，2009年第02期.
【关键词】课改；生物；实验能力；渐进培养；策略
一、引言
新课程改革指出：“面向全体学生，提高生物科学素养，倡导探究性学习。”“生物实验是探究性学习的有效途径。[1]”（把科学探究作为学习科学的中心环节，它是培养学生创新精神和实践能力的重要途径”[2]。在新課程改革的背景下，针对目前高中学生实验能力的现状，加强生物学实验教学，优化实验教学过程，提高实验教学的有效性是一线生物教师亟待解决的问题[3]。
本文旨在研究新课程背景下生物实验能力的渐进性培养策略，拟摸索出一套适合学生实际、行之有效的实验教学模式，以便使学生更好的接受生物学基本知识，掌握生物学实验的基本技能和思维方式；同时对教师进行有效的实验教学提供参考。
二、生物实验教学功能的拓展
我们通常把教学生“动手”做实验作为培养学生实验能力的主要方式。在实验课教学中，教师的教学目标往往限于教学生学会或初步学会课本中给定的一种方法，或者验证一个已知的事实。教师惯于强调“动手”的训练，而不重视对“动脑”的引导。至于实验所涉及的原理以及实验方法就更没有得到应有的重视，，因此拓展实验教学功能在学生实验能力的渐进性培养中显得尤为重要。
三、形成实验意识是培养学生实验能力的核心
实验意识的形成的四要素：
（1）问题感的形成
教材中虽已写明“实验目的”，却不一定能启发出学生的“问题感”。情景的合理、科学创设，能较好的激发出学生的问题感和探究的欲望。例如，“叶绿体中色素的提取和分离”实验，课前学案预设了如下的学点认知：
绿色植物―――――――――光合作用
┇ ┇
┇ 二氧化碳和水
┇ ┇
[叶绿体]―――――――――――┇←←←光能
┇ ┇
色素 碳水化合物和氧气
（展示叶绿体的光镜形态和电镜结构）启发学生思考：叶绿体色素可能以怎样的形式存在于叶绿体内？用什么方法能更好地将色素提取并分离出来？……学生可以讨论并谈出个人的看法。（背景知识铺垫：色素具有良好的亲脂性，这有利于他们在膜结构上的稳定性；破坏叶肉细胞时，用亲脂性有机溶剂很可能将色素提取出来。）此时，怎样实现对色素的提取，又如何把不同色素加以区分，就成为学生最困惑并引起其求知欲的问题。
（2）实验方案的设计
设计实验方案是实验能力中最集中的体现。具体来讲，在形成问题感的基础上需要进一步考虑此项目标的实现[4]。为了帮助学生将教材实验内容初步内化为自己认同的理解，教师可以引导学生认真分析和理解教材，明确有关原理和技术步骤，并对关键步骤和可能结果做出估计，同时要求学生独立地用书面形式表达大致的实验过程。
（3）数据整理和结论得出是实验能力的重要组成部分。在实验教学中，我们必须重视培养学生的观察能力，并提出建立数据意识的具体要求。我们强调建立数据意识，就是要求学生懂得：我们所观察的变量与要解决的问题之间有着密切的联系；以何种方式记录和整理数据，与能否较好地反映变量的特征和能否对变量的性质做出较准确的判断直接相关，建立数据意识是实验教学的重要目标。
四、注重课本实验是培养学生实验能力的基础
建构主义教学观认为：实验教学是一个以学生已有的知识和经验为基础的主动的建构过程[5]。课本中的实验内容是课程标准要求学生掌握的最基本的内容，是学生进行其他实验的基础，虽然高考不再直接考查课本内容，但学生使用仪器和实验操作的能力，观察实验现象、收集实验数据的能力，处理实验数据表达实验结果的能力，做出实验假设和设计实验方案的能力都是通过平时的实验学习获得的。离开了课本实验的讲解和练习，学生的实验能力不会形成，课本实验教学是培养学生实验能力的基础。
五、凸显经典实验在实验设计中的作用
生命科学史中的经典案例闪耀着科学家的智慧，有利于学生从模范创新开始，逐步发展到独立的原创创新，能有效地提高提出假设、设计实验的能力[6]。因此，要重视对经典实验的深层次教学，充分挖掘经典实验中的科学思想。①经典实验中包含着科学的设计思想。如生长素的发现这个经典实验，揭示了实验设计思路的全过程：观察现象——>提出问题——>假设推论——>实验验证——>得出结论。②经典实验中包含着精巧的思维要素。如在验证DNA是遗传物质的著名实验——噬菌体侵染细菌实验中，为了验证DNA是遗传物质而蛋白质不是遗传物质，最关键的实验设计思路就是设法把病毒的DNA与蛋白质分开（应用了同位素示踪法，用P标记DNA，用S标记蛋白质），然后单独地、直接地去观察DNA的作用。③经典实验中包含正确的研究方法。如模拟法。在探究生命起源时，许多原始的物质现在都已不可能找到，但米勒就是用模拟的手段在试剂研究对象的代替物上进行了实验。
六、加强和改进演示实验，培养学生观察和设计实验的能力
演示实验生动、直观、形象，在教学中要充分发挥教师的主导作用，改革和做好演示实验，利用演示实验的特点，激发学生实验的兴趣，培养学生观察实验现象和设计实验方案的能力[7]。
在演示实验中可以通过以下两种方法：
方法1：教师设境演示，学生分析法。
教师创设问题情境后，当学生产生对某一个问题探究的需要时，再演示实验，让学生分析实验结果。这种方法的特点是：教师采取启发式分析实验的设计思路，或者介绍新的实验设计方法，学生对实验的设计思路或新的实验设计方法采取积极的接受学习，而对演示实验要展示的结果是发现学习。 方法2：学生设计实验，再演示检验法。
让学生自己设计实验，然后用演示实验检验学生设计的实验是否正确。让能力强的学生设计实验，让能力居中的学生分析实验设计的科学性，让能力差的学生用演示实验验证设计的实验是否正确，以达到因材施教的目的。总的讲，演示实验的设计和使用只有在切合学生的心理发展水平时，才能激发学生实验的兴趣，也才会使学生探究成功。如，在“细胞内外的物质交换”一节教学中，让对细胞仅有感性认知的学生去探究细胞的结构和功能，难度较大。为此，在“探究细胞质壁分离和复原与外界溶液尝试的关系”实验中，先设置过渡性实验——模拟实验（“模拟膜的通透性”）。在没直接接触细胞的前提下，让学生观察分析漏斗得、失水情况。这个模拟演示实验成功后，要求学生设计细胞得水、失水的实验。下一个实验“探究细胞质壁分离和复原与外界溶液尝试的关系”，便可以检验学生所设计的实验和分析判断正确性了。
七、巧挖课本实验，培养学生实验设计思维方式
教师在分析课本实验内容时，应该着重分析实验设计的思维过程，帮助学生学会实验设计的思维方式。例如在用“淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”验证酶的专一性实验中，可以设计以下问题培养学生的思维方式：
1）本实验的假设是什么？（酶只能专一地催化一种或一类化学反应）
2）本实验的预期结果是什么？（淀粉酶能够催化淀粉的水解，不能催化蔗糖水解）
3）实验中有关的变量
①本实验中的实验变量（自变量）是什么？（反应物）
反应变量（因变量）是什么？（淀粉酶对不同反应物的作用效果）
②本实验的无关变量有哪些？（两只试管中加入唾液的新鲜程度、保温时间、
加热煮沸时间、试管的洁净程度、实验的操作程序、淀粉和蔗糖在实验过程中的浓度及用量等）
5）设计本实验遵循的原则是什么？（单一变量原则；对照原則）
6）本实验的实验组是什么？对照组是什么？对照组的作用是什么？（含有淀粉的试管作为实验组；含有蔗糖的试管作为对照组；对照组所起的作用是排除温度等无关变量的干扰，增强实验结果的可信度和说服力）
通过上述问题的回答，学生了解了该实验的思维过程，理解了该实验的本质，
只有这样，学生才可能从记忆思维转到思考和创造上来，学会设计实验的思维方式。
八、评价课本实验，培养学生评价改进实验能力
评价能力是实验能力的一个重要方面。对实验方案进行评价需要启用已掌握的生物学知识、解决问题的方法和策略，对别人的有关见解，实验方案，解决问题的方案、过程和结果进行分析、综合和评价，吸收合理的成分，指出其中的不足。[8]传统教学很少关注学生的评价能力，似乎评价应是教师的权利。对于学生的回答，不是发动学生进行相互评判、补充和修正，取而代之的是教师那种“对或错”式的独家评价，而且很少涉及“对在哪里？错在哪里？”对于科学家设计的经典实验，很少让学生去反思其中的巧妙，对科学家的成功也很少让学生去归因；对课本中的实验，通常是让学生按现成的程序去做，很少让学生去评价操作步骤的合理性。为了培养学生的评价能力，教师首先要转变观念，把评价权下放给学生，把评价的机会让给学生。让学生学会评价，在评价中得到发展。
参考文献：
[1] 中华人民共和国教育部，普通高中生物课程标准.北京：人民教育出版社.2003.
[2] 宋建陵，生物学实验教学百年回顾，生物学教学[J]，2004，（9），23-25.
[3] 肖望，在教学中提高学生实验设计能力的尝试，生物学通报[J]，2003，（2），45-46.
[4] 顾石生，对学生实验思维方式的调查分析，生物学教学[J]，2006，（3），38-39.
[5] 刘恩山.中学生物学教学论.北京：高等教育出版社，2003.
[6] 李玲.刍议中学生物教师科学素养的提升[J].教师教育，2007，22（41）.
[7] 徐学福.科学教学中的“探究”释义[J].教育科学.2006.22（2）：20—23.
[8] 刘妍.新课程理念下有效教学的理性思考[J].现代教育科学，2009年第02期.