生物科学专业实验课程与高中生物学实验有机融合研究_袁娟娟.pdf

107第 12 期(总第 810 期)科学咨询107教学研究高中生物学课程以实验为基础，注重培养学生的科学探究能力和科学思维等1。2017年新修订的 普通高中生物学课程标准（2017年版）聚焦生物学学科核心素养，提升学生的综合素质，因此，迫切需要提升教师的实验教学能力2-3。高校师范教育是建立在高中教育阶段之上的高等教育，师范类专业认证指南中提出促进师范生基本素养的形成和发展，要引入中学课程改革和教育研究最新成果等。因此，研究生物科学专业实验课程和高中生物学实验的比较与衔接是现实所需，同时也是生物科学专业师范类专业认证过程中对专业课程与教学进行改革的必然要求。一、高校生物科学专业与高中实验内容的比较分析（一）研究内容本研究选取人教版高中生物 分子与细胞 遗传与进化 稳态与调节 生物与环境 和 生物技术与工程 五本教材和高校生物科学专业使用专业课实验课程教材，如 植物学实验指导（王幼芳等，第二版）、动物生物学实验指导（黄诗笺等，第四版）、植物生理学实验教程（侯福林，第三版）、人体解剖生理学实验教程（艾洪滨，第二版）、生物化学实验教程（刘箭，第四版）、遗传学实验教程（郭善利等，第二版）、微生物学实验指导（辛明秀等，第三版）和 基础生态学实验指导（娄安如等，第二版）为研究对象，就教学内容的衔接进行整理分析，从而提出有效衔接策略。（二）实验内容的比较分析高中生物实验数量多且类型多样，根据实验的主要方法，本研究将高中生物实验划分为显微观察类、方法设计类、调查实践类和模拟模型类四种类型进行对比（表1），综合比较分析生物科学专业实验课程和高中生物学实验衔接情况4。1.显微观察类实验分析显微观察法是中学生物实验教学重要的操作技能，高中阶段要求学生能够掌握高倍显微镜的使用方法，且能够观察细微的物质；而大学要求学生能够熟练使用光学显微镜和数码互动显微镜等多种形式的显微镜进行观察。通过对比分析，高中显微观察类实验与生物科学专业课程实验教材有8处衔接（表1），涉及动物生物学、植物学、遗传学和微生物学的实验内容。2.方法设计类实验分析方法设计类实验更加偏重于培养学生的创新能力。高中阶段要求学生能够通过阅读参考案例，自主制订方案进行实验探究，从而巩固和深化所学知识；大学的创新能力要求较高，学生自行查阅文献、设计实验方案、准备和实施实验，着重提高学生创新能力和科研意识等综合素质。通过对比分析，高中方法设计类实验与生物科学专业课程实验教材衔接较多，共有13处（表1），涉及植物学、植物生理学、生物化学、遗传学和微生物学多个学科的实验内容。生物科学专业实验课程与高中生物学实验有机融合研究袁娟娟，王丽虹，朱天顺*（枣庄学院，山东枣庄277160）摘 要：为提高中学生生物核心素养，促进高校生物科学专业和高中生物实验教学的有机融合，本研究对人教版高中生物教材中课程实验内容与生物科学专业课的实验教学内容进行衔接分析，总结衔接策略，并提出相关建议，旨在促进帮助师范生更好地熟悉高中生物教材中的实验课程，提升师范生实验教学能力，更好地培养学生生物学核心素养，提高人才培养质量。关键词：生物学核心素养；高中生物；实验教学；生物科学专业；衔接策略基金项目：山东省本科教学改革项目“后疫情时代师范专业“3+X双线互融”教育实践模式构建与探索”（M2020097）；“专业认证背景下地方本科院校师范类专业综合改革的探索与实践”（M2018X328）。作者简介：袁娟娟（1989），女，汉族，理学博士，讲师，研究方向：教育实践教学改革研究。王丽虹（1990），女，汉族，理学硕士，实验师,研究方向：教育实践教学改革研究。*通信作者：朱天顺（1987），男，汉族，理学博士，副教授，研究方向：教育实践教学改革研究。108第 12 期(总第 810 期)科学咨询108教学研究3.调查实践类实验分析调查实践类实验偏重发展学生的实践探索能力，培养学生从社会中获取及处理信息的能力。高中阶段学生基于列表的方法制订研究计划、收集和分析数据、撰写报告及交流讨论结果，注重强调与生活的联系；大学的调查实践类的实验重视理论基础，强调实验操作和分析的科学性。调查实践类实验与生物科学专业课程实验教材衔接较少，仅“生物与环境”和“基础生态学”有2个实验（表1）。4.模拟模型类实验分析模拟模型类实验更加偏重于培养学生的科学思维能力。高中阶段重视培养学生比较、分析和想象等方面的科学思维能力，要求所建立的模型更具有科学性和准确性。大学的模型模拟类实验侧重于理论，主要是模型分析或者是陈述经验，学生的主体作用在一定程度上弱化。对比发现，仅“遗传与进化”和“遗传学实验”有2个模拟模型类实验的衔接（表1）。二、高校生物科学专业与高中实验内容融合策略和建议基于以上综合比较分析并结合在实践教学中的经验，提出生物科学专业实验课程与高中实验融合的策略和建议，强化二者之间的衔接，同时对生物科学专业的教学改革和师范生实验教学技能的培养具有一定的参考价值。（一）高校生物科学专业与高中实验内容融合策略1.显微观察类实验通过对比可以发现大学对显微操作技能的要求比高中阶段高，高考后学生对显微镜操作要点忘记较多，因此大学首次进行显微观察类实验时要做好衔接工作。首先，学生可以自主构建显微观察的知识体系的思维导图，理清显微镜观察步骤和玻片的制作方法，以此为衔接点过渡到新课的学习；其次，在学生进行显微镜观察实验中，教师及时对操作难点给予指导，纠正错误操作；最后，对实验结果及时进行评价5。同时，教师鼓励师范生参与实验准备工作中，增强其对实验的了解，促进实验教学的组织能力。2.方法设计类实验方法设计类实验中大学比高中阶段的要求更加深入，自主探究程度更高，在大学实验课教学前，教师可针对教材的内容和学生的学习兴趣，找到合适的切入点，引导学生建立新旧方法之间的联系，在此基础上发展和深化学生的思维框架和探究能力。同时，教师积极引导学生能够用生物专业语言表达和交流实验方案和结果，促进学生提升表达能力和课堂驾驭能力。3.调查实践类实验与大学调查实践实验强调学术性不同，高中生物实验更加强调与生活的联系，学生在解决实际问题的过程中加深对生物学知识的理解。因此，大学教师要加强调查实践项目与学生生活实际、自然和社会的联系，激发学生实验的兴趣。同时，教学中找到合适的切入点和学生高中已有的调查实践经验进行衔接，引导学生深入思考、改进方案，形成理性认识，注重培养其科学的学习方法，并及时做好评价、反思和提升。4.模拟模型类实验基于模拟模型类实验耗时较长，且大学课堂学生主体作用弱化的特点。大学模拟模型类实验可借助信息技术，学生课前通过NOBOOK等虚拟实验室进行构建模拟模型，从而与高中课堂有效衔接，课上教师指导学生进行实验设计并实施，师生共同探讨，逐步完善方案。同时，教师可依据学生设计中的薄弱点，开展有针对性的教学引导，有助于学生分享不同的模拟模型方案，提升学生的科学思维能力和团队合作能力。（二）高校生物科学专业与高中实验内容融合建议1.专业课程内容与高中实验内容的有机融合与渗透首先，深入挖掘大学教材，整合实验内容，生物科学（师范）专业不同课程之间的实验要统筹规划、科学安排，增加实验的广度和深度，让学生能够学习到更多的实验内容和先进的实验手段。其次，生物科学（师范）专业实验课程大纲内设置“与中学的衔接点”，增强大学教师对高中生物实验内容的了解，找到合适的切入点。在进行授课时即可针对具体的内容，渗透高中实验知识，减少梯度，引导学生由“旧知”探“新知”，从而提高课堂效率，实现大学和高中实验内容的有效衔接。2.更新实验课程评价模式，增强学生主体意识当前高校实验课程教师是唯一的评价主体，多以实验结果和实验报告成绩为主，注重实验结果，忽视实验过程，学生的创新能力、发现和解决问题的能力被忽视，导致学生实验课主动性不强。因此，需要多元化的实验课程的评价方式。教师在实验过程中将形成性评价与终结性评价相结合，构建实验过程的评价体系，关注学生实验课程的预习、实验操作过程和课后反思等。同时，引入学生的自我评价和小组评价体109第 12 期(总第 810 期)科学咨询109教学研究系，引导学生掌握正确的学习方法，增强学生学习的主体意识。3.生物科学专业开设“中学生物学实验教学研究”课程“中学生物学实验教学研究”提高学生的实验基本操作、实验管理和优化能力，加深对中学生物学实验理论的理解，适应“新课程”要求。教学内容要结合中学一线实验教学实践，融入与实验教学改革和教育研究最新成果，与基础教育和学科研究前沿对接。同时，教师可以组织师范生参与实验课程的准备工作，并在课堂上鼓励学生能够用学术性的语言进行实验讲解和交流，全面提升师范生的实验教学能力。表 1 高中实验与生物科学专业实验内容比较分析实验类型高中生物学实验大学师范专业生物学实验教材实验名称教材实验名称显微观察类必修一分子与细胞使用高倍显微镜观察几种细胞动物生物学实验指导细胞制片与观察和细胞大小的测量用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动植物学实验指导植物细胞的基本结构植物细胞的吸水和失水必修二遗传与进化观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片遗传学实验教程染色体组型分析选择性选修一稳态与调节土壤中分解尿素的细菌的分离与计数微生物学实验指导细菌数量的测定选择性必修二生物与环境培养液中酵母种群数量的变化方法设计类必修一分子与细胞检测生物组织中的糖类、脂肪、蛋白质生物化学实验教程还原糖的测定淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用酶的特异性影响酶活性的条件酶促反应动力学绿叶中色素的提取和分离植物生理学实验教程叶绿体色素的提取、分离及理化性质的鉴定探究环境因素对光合作用强度的影响光合作用的条件及产物&环境因素对光合作用速率的影响必修二遗传与进化低温诱导植物细胞染色体数目的变化遗传学实验教程植物单倍体和多倍体的诱发探究抗生素对细菌的选择性作用微生物学实验指导抗生素抗菌谱及抗生素的抗药性测定选择性选修一稳态与调节探索植物生长调节剂的应用植物学实验指导观察植物激素或生长调节剂对植物生长发育的影响设计实验，验证植物根向地性的感受部位在根冠观察植物的向性运动胡萝卜素的提取植物生理学实验教程叶绿体色素的提取、分离及理化性质的鉴定微生物的实验室培养微生物学实验指导培养基的配制&载玻片湿室培养法观察霉菌&厌氧微生物的培养&食用菌的培养选择性必修三生物技术与工程菊花的组织培养植物生理学实验教程 植物组织培养综合实验技术DNA的粗提取与鉴定生物化学实验教程动物肝脏DNA的提取与检测调查实践类选择性必修二生物与环境调查草地中某种双子叶植物的种群密度基础生态学实验指导植物种群密度研究土壤中小动物类群的丰富度Lincoln指数法估计种群数量大小&去除取样法估计种群数量大小模拟模型类必修二遗传与进化性状分离比的模拟实验遗传学实验教程不同数量性状遗传力的研究模型构建建立减数分裂中染色体变化的模型 模拟四分体时期非姐妹染色单体间的互换细胞分裂及染色体行为的观察参考文献：1 王倩.新高考、新课标背景下初高中生物衔接教学的探索J.教育观察,2020,47(9):131-134.2 谷文娜,刘莉莉,陈圣男,等.高中生物新旧教材实验对比研究：以 分子与细胞 模块为例J.理科爱好者（教育教学）,2020(10):255-256.3 中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）S.北京:人民教育出版社,2020.4 程雪梅.初、高中生物实验教学衔接策略J.教育科学论坛,2020(19):21-23.5 欧斌.初高中生物实验教学衔接策略J.福建教育学院学报,2014,15(3):95-96,99.