換個角度來研究生物實驗教學

摘要 主要闡述實驗教學設計的研究應從如何改進實驗的硬件條件轉向如何培養學生的科學探究能力的觀點。該課題的目的是轉變教師的教育觀念，探索新課程理念下的生物實驗教學設計方案；所采用的主要方法是行動研究法：形成了《生物實驗教學設計案例集》等成果；重要結論是：實驗教學中培養學生科學探究能力的關鍵思路是提供機會，給學生做每一件能做的事情。

關鍵詞 生物學教學 實驗教學 科學探究能力

中圖分類號 G633.91

文獻標識碼 B

文件編號：1003—7586(2011)02—0009—02

1 把研究的視角從實驗結果轉向實驗過程

基于對實驗教學在中學生物教學中重要性的認識，以及實施我國新一輪基礎教育課程改革的需要，本教研組于2007年11月-2009年5月開展了市級課題《生物實驗教學設計的研究》。本課題的主要目標是轉變教師的教育觀念，研究新課程理念下的生物實驗教學設計方案，形成一系列較為成熟的實驗教學設計案例，為新課程改革的實施，探索理論指導和有效途徑。

怎樣的實驗教學才是符合新課程理念的?這樣的實驗課應該怎樣設計?本課題的研究者對這些問題并不是一開始就十分清楚的。研究初期發現，教師們對實驗教學改革的研究，更多是致力于實驗材料、用具、方法的改進，從而使實驗更容易進行，或實驗現象更明顯。不能完全否定這種改進的意義，但這種改進是由教師提供現成的方法，學生只是照著來做而已，并沒有從根本上起到改變學生的學習方式、培養學生的科學探究能力的作用。研究表明，影響實驗效果的因素中，更多的是來自學生的科學探究能力，而轉變學生的學習方式、培養學生的創新精神和實踐能力、為學生的終身發展打基礎，正是本次課程改革的重要目標。這一發現，讓筆者看到了自身的癥結所在，同時明確了進一步研究的方向，那就是，應該把研究重點放在如何培養學生的科學探究能力上?；蛘哒f，把研究的視角從如何改進實驗的硬件條件轉向如何培養學生的科學探究能力，從實驗結果轉向實驗過程。

如何培養學生的科學探究能力呢?研究得出的結論是：實驗教學中培養學生科學探究能力的關鍵思路是是啟發學生思考、鼓勵學生探究，也就是，提供機會，給學生做每一件能做的事情。

在這一原則的基礎上，進一步確立了課前預習、課堂實驗、課后小結等實驗教學環節的設計思路和基本內容，制定了編寫實驗教學設計案例的基本體例。

2 開發預習環節，提高課堂效率

預習是教學的一個常規環節，對實驗課尤為重要。學生通過預習，可以初步理解實驗目的、原理、方法和操作步驟，逐步形成設計實驗方案、對實驗方案作出評價和修改的實驗探究能力。實驗預習可讓學生帶著問題來參加實驗課的學習，是課堂上少講多做、提高實驗成功率的前提之一，也是培養學生自主學習方式和探究性學習能力的重要途徑。通過調查發現，學生中有實驗預習習慣、懂得預習方法的人不多，教師中對預習也很少有一貫的要求和指導，因此，開發預習環節對于提高實驗課堂效率是十分有意義的。

要做好預習環節，教師要有明確的要求及具體的指導，可通過給出預習提綱來實現。設計預習提綱時，教師必須明確重點，所提問題必須有選擇，而不是事無巨細、隨便羅列一番，應考慮學生能在較短的時間內完成，且對其學習過程有較大意義。教師可側重于以下方面：

①理解實驗原理；

②分析找出可能影響實驗成敗的主要因素，實驗中應注意的主要問題；

③有的實驗讓學生嘗試進行實驗設計；

④讓學生記下在預習中產生的問題。

比如，在“比較過氧化氫酶和Fe²⁺的催化效率”實驗中，課題研究組是這樣設計的：

①本實驗是通過觀察、比較什么現象來判斷過氧化氫酶和Fe³⁺的催化效率高低的。預期結果如何?

②你認為觀察本實驗現象時應注意什么?請設計一個記錄實驗結果的表格。

③要使得出的結論正確，在按照教材上的實驗步驟進行時，應注意什么問題?

④你認為本實驗成功的關鍵是什么?

通過這些問題的預習，可促使學生認真了解和思考實驗，對實驗中要及時觀察氣泡的多少和火焰的大小以及對照實驗的兩支試管要同步操作等實驗原理和方法，做到心中有數，提高課堂效率。

3 營造開放性課堂，培養創新思維和動手能力

首先，教師要少講，給學生留出思維的余地和動手的時間。以往，教師的課前講解往往講得較多，總想把實驗完整地告訴學生，以免學生不能準確地按照既定方案去進行，不能得出正確結果。但是，教師的講解用時過多，必然縮短學生動手實驗的時間，同時，教師的過多講解可能會限制學生的思維，養成學生的依賴性，從而出現這樣的結果：教師講到的地方，學生就完成得好，教師哪次少講一點，學生就容易出錯。在課題研究過程中，筆者進行了少講多做的課堂改革嘗試，從課堂觀察及課后調查結果看，實驗的完成情況很不理想，例如，在“觀察植物細胞的有絲分裂”實驗中，只有9％的學生找到了洋蔥根尖臨時裝片上的分裂細胞，竟然沒有一個學生能看全永久裝片上有絲分裂的5個時期，而有53％的學生竟沒有看到任何一個時期。

實驗課上，教師應該只講最必要的，比如一些學生暫時無法自己考慮到的注意事項等，最好控制在5min之內，留出盡可能多的課堂時間給學生進行實驗操作，去掌握操作技能，以及對實驗涉及的方法和技能進行綜合的運用。

其次，教師要創造條件，為學生拓寬自主探究的空間。由于時間、知識等因素的限制，學生通常很少會主動去對教材中的實驗進行改進或重新設計，對于實驗中遇到的問題，也很少主動再去探究。所以，教師可通過有意識地提出要求、示范引導并提供條件，營造濃郁的探究氛圍，訓練和培養學生的求異思維和實踐能力。比如，給實驗失敗的學生重做的機會，鼓勵學生按照自己事先改進或設計的方案進行實驗，鼓勵學生在完成原實驗后進行拓展實驗……在“溫度對酶活性的影響”實驗中，本課題組進行了開放性教學試驗，設計了四組不同的探究實驗，分別由不同的實驗小組去完成，然后全班交流討論。學生課堂表現活躍、參與積極，但由于有些細節考慮不周，有些措施沒有跟上，因而造成了實驗過程耗時較長，延遲下課。所以，在實際教學中，教師還要將教學方案再細化、合理化。

4 強化課后總結，提升認識水平和思維層次

實驗操作后的分析歸納是從實踐到認識、從感性認識到理性認識、從形象思維到邏輯思維的過程。通過歸納總結，可使學生深入理解實驗原理、掌握實驗材料和試劑的選擇、實驗步驟的設計、處理和解釋數據、根據數據作出合理的判斷等實驗的基本方法和原則，用以指導再實踐。

總結的內容可大致包括幾個方面：①解釋實驗結果，得出實驗結論；②分析失敗原因，找出解決方法；③深入分析實驗原理；④探索實驗改進或拓展。

總結時，教師可以設計討論題以引導學生分析，或學生自由發言、提問等形式進行。在“比較過氧化氫酶和Fe³⁺的催化效率”實驗中，筆者設計了如下討論題：

①根據實驗結果，你得出的結論是什么?

②產生氣泡的多少是指整個過程產生的氣體總量嗎?

③哪支試管中衛生香燃燒的時間較長?

④你是如何使兩支試管的操作同時進行的?

⑤假如實驗結果為1號試管比2號試管內的氣泡少、衛生香燃燒不夠猛烈，能說明過氧化氫酶的催化效率比Fe³⁺的低嗎?為什么?

⑥還可以設計哪些實驗來探索酶的高效性?試舉一例。

⑦選擇本實驗來探索酶的高效性有哪些優點?

⑧如何設計實驗驗證土豆中含有過氧化氫酶?

這樣，不僅使學生對本實驗有完整、清晰的認識，還給學生留下了新的思考，使實驗課延伸出去，使學生在探究氛圍中科學素養和探究能力不斷積累加強。

綜上所述，新課程理念下的實驗教學，應體現學生自主學習、合作學習和探究性學習的學習方式，有利于培養學生的科學素質、創新精神和實踐能力，有利于學生的個性彰顯和終身發展。實驗教學的研究應從如何改進實驗的硬件條件轉向如何培養學生的科學探究能力。實驗教學中培養學生科學探究能力的關鍵思路是啟發學生思考、鼓勵學生探究，提供機會，給學生做每一件能做的事情。同時，需要注意的是，實驗教學改革應遵循學生的認知規律，要循序漸進，每次實驗著重解決幾個問題，通過系統的訓練和積累來達到教學目的。

在《生物實驗教學設計的研究》課題研究中，在上述理念指導下，以團隊與個人相結合的方式，通過專題研究、應用檢測、總結反思、改進優化等過程，形成了一系列較為成熟的實驗教學設計案例。