前言
在传统生物实验教学中，存在着诸多问题，如教师主导的实验操作、学生被动接受的学习态度、缺乏深入探索和创新意识等。这些问题限制了学生对生物学知识的深入理解，也抑制了他们科学探究能力的发展。因此，将深度学习理念融入高中生物实验教学，对于改变这一现状具有重要意义。
一、教学内容与目标的深度整合
在深度学习视域下，高中生物实验教学的首要步骤是实现教学内容与目标的深度整合。这一过程需要教师深入理解生物学的核心概念，并将这些概念与学生的思维技能培养紧密结合起来[1]。教师不仅要传授知识，更要通过实验活动引导学生建立科学思维，比如观察、分类、推理、实验设计等关键能力。首先，核心概念的提炼要求教师筛选出学科知识点中最为本质和基础的部分，并将其作为教学的重点。例如，在遗传学的单元中，教师可以提炼出“基因”、“突变”、“遗传规律”等关键概念，并设计相应的实验活动来帮助学生理解和掌握这些概念。接着，思维技能的培养需要贯穿于整个实验教学过程中。这意味着在实验的设计、执行和分析阶段，学生都应该被鼓励运用和练习科学思维。例如，在探究植物生长条件的实验中，学生不仅要学会如何测量和记录数据，还要学会如何分析数据背后的生物学原理，以及如何提出和验证自己的假设。其次，实验教学目标的设定与调整是一个动态的过程。教师需要根据学生的先验知识、学习进度和反馈来调整教学目标，确保每个学生都能在实验活动中取得进步。这可能意味着对于不同能力水平的学生，教师需要设定不同层次的目标，以促进每个学生的深度学习。在这个过程中，教师的角色转变为引导者和协助者，他们需要为学生提供足够的支持，同时也要给予学生足够的自由度来探索和实验。通过这样的方式，高中生物实验教学能够真正达到深度学习的效果，使学生不仅学到知识，还能够培养出独立思考和解决问题的能力。
二、教学方法的创新与实践
1.探究式学习的推广
在高中生物实验教学中，探究式学习是一种以学生为主体，强调自主探索和问题解决的教学方法。它鼓励学生通过实验活动，积极参与到知识的构建中，发展科学思维和独立解决问题的能力。探究式学习要求教师创建开放性的问题情景，让学生提出问题、设计实验方案、实施实验过程，并对结果进行分析和讨论。这一过程中，教师的角色是引导者和促进者，他们需要为学生提供必要的资源和指导，而不是直接给出答案[2]。
以“细胞的质壁分离”实验教学为例，教师首先可以向学生介绍涉及细胞渗透压的基本概念，并展示质壁分离现象的实例，如植物叶片在高浓度盐水中的变化。然后，教师引导学生提出相关问题，比如“细胞在不同浓度的溶液中会发生什么样的变化？”“质壁分离现象是如何发生的？”等。接下来，学生小组自行设计实验，选择合适的植物材料，如洋葱表皮细胞，制备不同浓度的盐水溶液，并进行实验观察。在此过程中，学生需要记录实验数据，包括细胞形态的变化，以及质壁分离和复原的时间。最后，学生对实验结果进行分析和讨论，探讨质壁分离现象的原因，如何与细胞的渗透压和水分运动有关，以及这一现象对植物生理有何影响。教师在此阶段应鼓励学生批判性地思考，引导他们联系理论知识，深化对细胞生物学的理解。
2.合作学习与讨论的应用
合作学习与讨论在高中生物实验教学中占据了至关重要的地位，它们基于社会建构主义理论，强调学生通过小组互动和协作，共同构建知识和理解。这种教学方法促进了学生之间的思想交流，提高了他们的沟通技巧，同时也加深了对生物学概念的理解。合作学习与讨论鼓励学生在小组中分工合作，共同完成实验任务，解决问题，并在此过程中相互学习和帮助。教师的角色转变为协调者和观察者，他们需要设计合适的活动，监控小组的互动，并在必要时提供指导。
以“光合作用”实验教学为例，教师可以首先向学生介绍光合作用的基本概念和重要性，并提出相关的探究问题，如“光照强度如何影响光合作用速率？”或“不同颜色的光对光合作用有何影响？”接着，学生被分成小组，每组负责设计一个实验来探索这些问题。在实验设计阶段，小组成员需要共同讨论实验的变量、控制条件以及如何收集和记录数据。例如，一个小组可能决定使用水培的豆类植物，将其放在不同光照强度下，并测量一定时间内氧气的释放量。另一个小组可能选择不同颜色的透明薄膜覆盖植物，观察不同颜色光对光合作用的影响。在实验实施阶段，小组成员需要分工合作，确保实验的顺利进行。在实验结束后，每个小组收集和分析自己的数据，然后在全班前展示他们的发现。此时，全班进行讨论，比较不同小组的结果，探讨实验中观察到的现象，并将实验结果与光合作用的理论知识联系起来。通过这样的合作学习与讨论，学生不仅能够在实践中学习到光合作用的知识点，还能够提高他们的团队合作能力、沟通能力和批判性思维能力。这种教学方式使学生在互动和合作的过程中，更加深入地理解科学概念，同时也为他们未来的学术和职业生涯打下了良好的基础。
三、实验操作与科学思维的培养
1.实验设计与实施能力的培养
在高中生物实验教学中，培养学生的实验设计与实施能力是至关重要的。这不仅有助于学生理解生物学理论和原则，而且能够让学生掌握如何独立进行科学研究。实验设计能力包括确定研究问题、提出假设、选择合适的实验方法、规划实验步骤以及预测可能的结果等。实施能力则涉及准确执行实验步骤、使用科学仪器和设备、记录观测数据以及对实验过程的调整和优化。
2.批判性思维与问题解决能力的提升
批判性思维的培养可以通过引导学生深入分析实验过程中遇到的意外结果或偏差来实现。例如，在进行遗传概率实验时，如果观测到的性状比例与预期的孟德尔比例不符，教师应鼓励学生探讨可能导致这种差异的原因，如样本量的大小、随机交配假设的不满足、或是实验误差等。问题解决能力的提升则是通过让学生面对具体的生物学问题，并运用所学知识和实验技能来解决这些问题。在“生态系统稳定性”的实验中，学生可能会被要求解释为何某个人工生态系统崩溃了，或者如何在受污染的环境中促进生物多样性的恢复。通过这样的实践活动，学生不仅学会了如何解决手头的问题，还能够在解决问题的过程中发展更广泛的思维技能。
结语
深度学习视域下的高中生物实验教学策略应当不断适应新的科学发现和技术变革，培养学生的终身学习能力，为他们走向未来的学术、职业乃至生活的各个层面打下坚实的基础。在这个过程中，每一位教育工作者的努力都是不可或缺的，他们共同塑造着下一代对生物学的理解和对世界的探索。
参考文献
[1] 蒋素梅. "深度学习"导向下的探究实验教学设计[J]. 实验教学与仪器,2023,40(10):43-46.
[2] 石高荣. 基于深度学习的高中生物学实验教学设计[J]. 中学生物学,2019,35(12):35-36.
