“非生物因素对某种动物的影响”一课的不同实验教学法比较
谢婕，陈礼椿，李纯，江苗怡，龚玉莲
摘要：以“非生物因素对某种动物的影响”一课为例，通过教学实验和问卷调查对七年级学生进行4种生物实验教学方法的比较，结果发现：教师演示法让学生感觉学习难度较低，分组探究法的学生学习成就感最强;但其中学生对不同实验教学法的偏好、学习氛围感受差异不大。使用不同难度习题测试学生的学习成效，高难题部分，探究实验教学班的正确率显著高于其他实验班(0.01<p≤0.05);而基础题部分，不同实验班的答题正确率相似。结论：教师演示法能降低学生的学习难度感受;分组探究法不仅能提升学生的学习成就感，还能锻炼学生的复杂思维能力，提升学习成效，更值得提倡。
关键词：中学 生物 实验教学法 比较
科学实验是人们获取科学知识、认识世界的重要途径，实验教学是中学生学习生物学的一种有效的方式。“非生物因素对某种动物的影响”是学生进入初中后、开始学习生物学所接触的第一个实验活动，该实验对于发展学生的科学研究和实验能力具有重要的意义。人教版教材将其设置为探究实验，然而由于不同教师处理教材的偏好不一，故学生学习本节课并非都是以探究法进行实验。不同的生物实验教学方法有各自的目的要求，对学生学习的感受和学习成效亦有不同的影响。
为深入了解不同教学实验法对实验课教学效果影响的差异，本文比较研究了四种不同实验教学方法对“非生物因素对某种动物的影响”一课学生的学习感受和学习成效。
1研究方法
中学生物实验课根据操作主体的不同，可分为演示实验和分组实验，其中演示实验又可细分为教师演示实验和学生示范实验，分组实验分别是分组验证实验和分组探究实验[[1]][[2]]，故本文采用教师演示法、学生示范法、分组验证法和分组探究法等4种实验教学方法，比较研究“非生物因素对某种动物的影响”一课的学习成效和学生的感受。
采用了对比研究的方法，选定广东省3个地市的3所普通初级中学：汕头市外砂华侨中学、揭阳市高普镇葵坑初级中学和肇庆市怀集县永固初级中学，每所学校选取4个七年级的平行班，分别采用4种不同实验教学方法进行“非生物因素对某种动物的影响”一课的教学，共有12个班596名七年级学生参加教学实验。同一所学校的课程由同一位教师任教。
由于班级人数不一，接受教师演示法教学的学生为149人，接受学生示范法教学的学生为148人，接受分组验证法教学的学生为147人，接受分组探究法的学生为150人。
2 研究过程
本次研究分为两个阶段，第一阶段是课堂教学过程，即使用4种不同实验教学方法进行教学;第二阶段为问卷调查，在完成课堂教学过程后，随即进行一次问卷调查，问卷包括学生对实验课的感受和学习成效测试两个部分。
2.1 4种实验教学方法的课堂教学过程
本研究以“非生物因素对某种动物的影响”实验为例，使用4种实验教学法进行教学实验。该实验的具体内容为：“温度变化对金鱼呼吸的影响”，教学过程在3所学校同时进行。4种实验教学方法的课堂教学具体过程与要求如表1所示。
表1 4种实验教学方法的具体过程与要求
序号 | 方法 | 具体过程与要求 |
1 | 教师演示 | 教师先详细讲解实验目的、原理和要求，介绍实验材料和用具，告知观察方法，提出思考性问题，学生做好观察准备后，教师逐步演示操作不同温度处理，请学生观察不同温度条件下金鱼呼吸频率（分步演示：先低温后高温或者相反） |
2 | 学生示范 | 教师先详细讲解实验目的、原理和要求，介绍实验材料和用具，说明实验步骤，然后请个别学生根据自己的理解，给全班示范操作不同温度处理，请其他学生观察不同温度条件下金鱼呼吸频率（分步演示：先低温后高温或者相反） |
3 | 分组验证 | 教师先详细讲解实验目的、原理和要求，介绍实验材料和用具，说明实验步骤，然后学生分小组做温度变化实验，验证实验原理：鱼是变温动物，温度升高代谢提高，呼吸加快；温度下降，代谢降低，呼吸变慢。（温度对溶氧量也有影响，温度越高溶氧量越少） |
4 | 分组探究 | 在教师引导下，学生分小组探究，按照探究实验的过程：提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、得出结论、表达交流，探究温度变化对金鱼呼吸的影响。以下为参考探究模式。 （1）鱼是生活在水中的变温动物，鱼的呼吸频率可能与水温有关系。提出问题：水温会影响金鱼的呼吸频率吗？ （2）作出假设：水温会影响金鱼的呼吸频率 （3）设计实验：对照实验的基本要求是唯一变量。在本实验中，要保证除水温以外的其他条件一样。设置不同的水温，进行探究，例如：低温10℃，常温25℃，高温40℃。 （4）实施计划：通过具体实施加冰水和热水，并对金鱼的呼吸频率作记录，填入设计的表格。 （5）得出结论：通过比较表格中的数据，得出结论。 （6）表达与交流：统计某一时间全班各组所记录数据的平均值，有助于减小误差，分析结果，得出结论。将该结论与小组的结论做对比并分析原因。 |
2.2 问卷调查
在完成4种不同教学方法的课堂教学之后，及时进行问卷调查，问卷包括学生对实验课的感受和学习成效测试两个部分。
学生对实验课的感受调查设置了教学法偏好、学习氛围、学习难度感受、学习成就感等4个方面的问题，并使用李克特5级量表的方法进行计算。针对学习成效检测，本研究设置了与本节课内容紧密相关的基础题5道和高难题7道，用于检测学生能否正确理解本节课所学概念，并灵活运用知识解决生活实践问题。
总共发出596份问卷，其中有效问卷594份，有效率为99.66%。采用SPSS软件(21.0版)进行数据统计。
3 4种实验方法教学的结果及分析
3.1学生对4种类型实验课的满意度
使用5级李克特量表测试并计算学生对4种类型实验课的满意度如表2所示，结果显示学生对不同类型实验课的感受存在差异。
表2 4种类型实验课课堂满意度调查结果
项目 | 教师演示法 | 学生示范法 | 分组验证法 | 分组探究法 | p值 |
教学法偏好 | 4.25±0.31 | 4.08±0.22 | 4.27±0.34 | 4.14±0.17 | 0.825 |
学习氛围 | 3.66±0.30 | 3.80±0.40 | 3.60±0.25 | 3.69±0.49 | 0.769 |
难度感受 | 3.25±0.08 | 3.66±0.14 | 3.38±0.17 | 3.40±0.16 | 0.038 |
学习成就感 | 3.40±0.03 | 3.26±0.31 | 3.57±0.10 | 3.90±0.31 | 0.034 |
根据表2，学生对4种不同类型实验教学法的偏好差异不显著(p>0.05)。但数据呈现的趋势显示出学生较为偏好教师演示实验法和分组验证实验法。教师正确演示实验的过程，有助于学生理解并接受生物学实验，掌握实验的原理、方法、步骤、结果与结论，系统掌握生物学知识;而分组实验中教师详细讲解实验后，学生按照实验步骤操作，亲自动手能获得感性认识并锻炼了动手能力，因此更容易得到学生的喜爱。
4种不同类型实验教学法的学习氛围差异亦不显著(p>0.05)。数据显示的趋势表明学生示范实验法的学习氛围较好，说明同伴的示范学习让学生感觉亲切，学生在示范的同伴身上看到自己学习的投影，更能加强学生的学习积极性。
学生对4种不同类型实验教学法的难度感受差异显著(p<0.05)。教师演示教学法(3.25分)的难度感受最低，其次分别是分组验证法和分组探究法，学生示范法的难度感受最高(3.66)。教师演示教学法让学生感觉学习难度较低，说明教师正确的实验演示与详细讲解紧密结合，能给予学生正确的印象，教师和学生可同时进行言语交流和视觉呈现，能帮助学生加深对知识、原理的认识和理解，使学生比较容易理解并接受生物学新知识，降低学习难度。
学生对4种不同类型实验教学法的学习成就感也存在显著差异(p<0.05)。以“这节课老师提的问题我都答对了”等问题检测学生学习成就感，则以分组探究实验最强(3.90分)，学生示范法最弱(3.26分)，说明分组探究的教学方式，符合学生认知发展的规律，学生在原有的知识基础上，从探索中不断发现新知识，动手动脑，充分发挥学习积极性;并且小组合作，讨论交流，能让每个学生都很好地参与，自由发表意见，这样的学习氛围，能使学生主动学习，提升学习兴趣，学习效果更好，学习成就感更强。
3.2学生学习成效检测结果
学生学习成效测试数据如表3所示，结果显示不同类型实验课学生学习的效果存在差异。
表3 4种实验教学法学生学习成效测试结果
项目 | 教师演示法 | 学生示范法 | 分组验证法 | 分组探究法 | p值 |
基础题正确率（%） | 80.40±2.05 | 78.80±1.60 | 79.20±2.84 | 81.10±3.12 | 0.661 |
高难题正确率（%） | 60.94±8.80 | 56.53±6.33 | 48.30±3.96 | 69.61±8.56 | 0.038 |
基础题部分，学生的正确率都接近80%，各种实验教学法之间的差异不显著(p>0.05)。高难题部分，学生的正确率低于基础题，各种实验教学法之间呈现显著差异(p≤0.05);表现为分组探究法的答题正确率最高(69.61%)，其次分别为教师演示法和学生示范法，分组验证法的正确率最低(48.30%)。
教师演示实验有助于学生学习理解和学习成效的提高;学生示范实验属于同伴示范的作用，能提高学生的学习积极性。然而，教师演示实验和学生示范实验都属于观察性的“看实验”，缺少锻炼的动手能力的机会，学生的学习成就感也相对较弱。验证实验教学，是对已知原理的验证，学生只要按图索骥，重复经典实验的过程，即可得到相似的结论，但这过程学生仅能动手体验经典实验的方法，却不能更好地发散思维、培养创新能力。探究实验教学强调在教师的引导下，学生自主探究发现，能很好地锻炼学生的复杂思维能力和探究实验能力，学生学习成就感强，灵活运用知识能力也较强(高难题正确率高)。
4 4种实验教学方法的思考和建议
本研究通过一节实验课的4种实验教学法对比，结果发现，与其他三种实验教学法比较，分组探究法的学生学习成就感最高，基础题和高难题的正确率也最高，且学生的难度感受、学习氛围和偏好也较好。因此，综合来看，对于“非生物因素对某种动物的影响”这一实验，四种教学方法中首选分组探究法。本研究结果与人教版教材对该实验的设置相符合。
生物学新课标要求学生要“学会生物科学探究的一般方法，在科学探究中发展合作能力、实践能力和创新能力”[[3]]。探究实验法在培养学生的探究思维、实践创新能力等综合能力方面有优势，符合新课标要求，故探究实验在实验教学类型中占有较大比重[[4]]。探究式教学有助于学生思维的锻炼，使之学习更有成效，并且探究实验的学习成就感最强，有利于学生维持较高的学习兴趣，持续学习，形成良性循环。相比探究实验，教学目的较为单一的演示实验和验证实验在培养学生创新能力方面会弱一些，故以学生创新能力的培养为出发点，选择探究性实验教学更有优势。
4种实验教学法之间，学生的偏好、学习氛围差异不显著，而教师演示法学生学习的难度最低(0.01<p≤0.05)，说明教师演示的实验教学法能显著降低学生的学习难度，让学生感觉更容易接受。分组探究法的学习成就感最强(0.01
新课程改革赋予实验教学更多的功能，更强调学生主动学习，体现学生在实验课堂的主体地位，实验教学不单是知识的学习，更多的是激发学生的学习兴趣，培养学习的内在动机，形成探究性思维，注重创造性思维的发现，锻炼解决实际问题的能力，形成严谨的科学态度，让学生在学习的过程中得到全面的发展[[5]]。故教师要尽量多开展实验课，选择合适的实验教学方法，引导学生多思考、多动手、多锻炼，而其中分组探究实验教学法不仅能提升学生的学习成就感，还能锻炼学生的复杂思维能力，提升学习成效，更值得提倡。
本研究发现，对于“非生物因素对某种动物的影响”这一实验，四种教学方法中分组探究法的学习成就感和学习成效最佳，但是对于其他能力和情感态度价值观等方面尚未进一步研究。此外，本文的结果来自“非生物因素对某种动物的影响”这一实验，其他实验的情况也有待进一步研究。
[1] 基金项目：2017年广东省创新创业教育和应用型人才培养课程立项建设项目《中学生物教育课程群建设》(粤高教函[2017]85号);广东第二师范学院2016年度校级质量工程项目(2016zcjf01);广东第二师范学院2014年度校级质量工程项目(2014zdzz02)
[2] 通讯作者：龚玉莲教授，邮箱：gongyulian@gdei.edu.cn
[[1]] 胡继飞.生物学课程与教学论[M].广州：广东高等教育出版社，2013:148-176
[[2]] 郑晓蕙.生物学实验教学与研究[M].上海：华东师范大学出版社，2008:50-102.
[[3]] 中华人民共和国教育部定制.《生物学课程标准(2011版)》[M].北京：北京师范大学出版社，2011：5-6.
[[4]] 张成军.中学生物学实验教学[M].北京：科学出版社，2009:78-91.
[[5]] 谢婕，吴松斌，陈佳敏.中学生物实验存在的问题及改进原则[J].广东第二师范学院学报，2016，36(5)：108-112.
