高中生物探究型實驗教學初探

■武漢市蔣細旺名師工作室 徐紅玲 蔣細旺

高中生物探究型實驗教學初探

■武漢市蔣細旺名師工作室 徐紅玲 蔣細旺

高中生物新課程標準倡導探究性學習，力圖促進學生學習方式的變革，引導學生主動參與探究過程，勤于動手和動腦，逐步培養學生搜集和處理科學信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力等，重在培養創新精神和實踐能力。新教材教學大綱的課程目標則明確指出,要使學生“學會科學觀察和實驗的方法,初步學會提出問題,做出假設,設計并進行實驗,分析和處理實驗數據,作出合理的結論”和“養成實事求是的科學態度,養成勇于探索、不斷創新的精神與合作精神。”與原教材相比，新教材在學生實驗項目中增加了研究性課題,其中包括探究型實驗。

實驗一般可分為技能型、驗證型和探究型,其中探究型實驗最能培養學生的創新能力。探究型實驗使理論教學與實驗教學有機地結合在一起，使學生手腦并用，不但可以掌握生物學實驗的基本實驗技能，而且還可以初步學會設計實驗，探求新知識的方法，改變機械地“照方抓藥”的實驗方法，使高中生物實驗躍上了新臺階。

探究性實驗教學存在設計實驗較難、實驗完成較難、實驗分析較難、探究性實驗耗時較多等特點。與舊教材相比,新教材在實驗部分有了較大的改變,對原先的三個實驗作了保留與改進,又增添了12個實驗和6項研究性課題,教師可以從研究性課題或其他方面組織學生做探究型實驗。

組織學生做探究型實驗,教師既要成為學生的指導者、組織者和促進者,又要和學生平等參與實驗研究,不能越俎代庖,將學生的研究引向既定的結論。應樹立以學生發展為中心的教學理念,積極為學生提供信息,啟發思路,介紹方法,引導質疑。培養學生獨立思考的能力和創新精神,讓學生在探究型實驗過程中充分發揮自己的聰明才智，充分發揮學習的主動性，體現“我的課堂我做主”的主人翁意識。

一、探究型實驗的選題原則

探究型實驗的一般模式是發現問題——提出假設——實驗與驗證——得到結論。高中生物探究型實驗的選題,應緊扣大綱和教學內容來設計。鑒于當前高中學生學習任務十分繁重,專業知識有限,選題應遵循以下幾個原則：

1．選題宜小不宜大

一般以學生用所學知識或收集資料，既能探索未知的學習內容,又便于實驗驗證的選題為宜。

（1）以教材實驗為基礎選擇課題

例如，在“觀察被子植物花粉管萌發”的實驗時，為了使學生進一步認識外界條件對花粉管萌發的影響，將探究課題擴展為“探究硼對花粉管萌發的影響”、“探究溫度對花粉管萌發的影響”和“探究氧氣濃度對花粉管萌發的影響”。在做“觀察植物細胞質壁分享和復原”的實驗后，依據植物細胞發生質壁分離的原理，設計實驗“測定植物細胞液的濃度”。

具體以“植物莖背地生長的因素探究”為例，進行探究型實驗設計。

課題名稱：植物莖背地生長的因素探究。

課題背景：在學習高中生物學“植物的激素調節”內容時，對“植物幼苗橫放時，引起莖背地生長的因素到底是什么”的問題，學生有兩種觀點：有的學生認為，這是由于地心引力造成生長素分布不均勻而使莖背地生長；有的學生卻認為，幼苗橫放時，近地側無光，這是遠地側的單側光引起生長素分布不均勻，而使莖背地生長。雙方各執一詞，解決問題的最好方法是通過實驗來證明正誤。

活動目標：設計實驗證明自己觀點的正確性，從而達到說服公眾的目的；運用實驗手段解決學習和生活中的疑問和觀點沖突，避免無休止的爭論；確立科學實驗在問題解決中的重要地位。

活動過程：按照不同觀點分組；設計實驗方案；實施實驗方案（將適量玉米粒在適宜條件下培育成幼苗；將玉米幼苗等量分成兩組，橫放在室外空曠的潮濕土壤上，一組暴露在陽光下，另一組放置在暗箱中；觀察并且記錄實驗現象）；實驗分析、總結與交流。

（2）從練習題中選擇一些可操作的實驗

如利用脊蛙進行反射弧分析的實驗。這個實驗可解決這樣的三個問題：①判斷興奮在神經纖維上和神經元間的傳導方向；②判斷反射弧某一結構受損；③判斷阻斷劑或興奮劑的作用。

（3）結合生產、社會實踐來選擇課題

生物科學與人類生活、健康、環境和工農業生產等密切相關，因此，生物課探究性實驗課題的題材廣泛、內容豐富。在進行了圍繞教材實驗的深層次探究專題后，學生通過搜集有關資料和信息，根據自己的興趣愛好，聯系生產、生活，選取與自然界、社會和自身發展密切相關的問題作為探究性實驗課題。例如，校園白色污染狀況調查、制作小生態瓶、泡菜的制作等。學生將選好的課題，包括課題計劃和方案呈報指導教師，指導教師對學生申報的課題進行審查，依據科學性、創新性、可行性、實踐性和開放性原則，確定是否立項。

2．選題要有實用性和可操作性

鼓勵學生探索生產和生活中的實際問題，讓選題具有實用性的可操作性。例如學習了生長素的生理作用,可讓學生設計一個觀察生長素(或生長素類似物)促進扦插枝條生根的實驗;學習了植物的向光性,可讓學生設計培育一株“S”形莖的牽牛花;學習了光合作用和呼吸作用,可讓學生利用花盆或小塊菜地設計提高大棚蔬菜產量的實驗。通過這些小實驗,培養學生探究實驗習慣。

二、探究型實驗的設計思路

在設計實驗之前,教師應教給學生設計實驗的思路。一般的程序可分為確定課題——提出假設——設計對照實驗——觀察和記錄——驗證小結等五個階段。

實驗前,教師應盡可能給學生提供必要的實驗儀器和藥品,藥品的配制可讓學生自己動手。一些零星的實驗材料如種子、枝條、小紙盒等可讓學生自己去找。很多探究型實驗,需要經過一段時間的觀察和記錄，所以可安排在課外或家中進行。有些實驗還可分小組進行,如觀察植物根的向重力性實驗,有的可用單子葉植物種子(如玉米、小麥、水稻等),有的可用雙子葉植物種子(如黃豆、花生等);觀察生長素促進扦插枝條生根實驗,有的采用木本植物枝條,有的采用草本植物枝條。這樣做可以起到重復實驗的作用。

在實驗過程中教師應要求學生認真進行觀察,如實做好記錄,不但要記錄與預期一致的現象,還要記錄與預期不一致的現象。對于實驗過程中能采集的數據,應盡量多采集,對于第一手材料的記錄千萬不能丟失。總之,必須使學生養成嚴肅認真、實事求是的科學態度。實驗結束后,教師要教給學生認真分析實驗結果,科學處理實驗數據的方法(如列表、坐標等),學會寫實驗報告。

設計實驗方案、實施實驗方案和得出實驗結論，這三個環節之間有著前后關聯關系，若實驗方案的設計存在某些失誤，就會影響到實驗結果的準確性，甚至得到錯誤的結論。萬一出現這樣的情況，教師也不要指責學生，要同學生一起分析原因，改進實驗。

三、探究型實驗的問題引導

在實驗過程中,教師如何引導學生思考問題呢?根據蘇聯心理學家維果茨基的“最近發展區”理論可知,把問題提在被提問者的“最近發展區”，使被提問者“跳一跳就能把果子摘下來”。

高中生做探究型實驗,是一種基于學習的研究和探索,它不同于一般意義上的科學研究。因此,讓學生思考的問題應以學為本,符合學生的最近發展水平和能力,以便讓他們經過適度思考便可回答,最終獲得一個完整的探究過程。

我曾經指導學生根據生態平衡的原理制作了一個生態球。完成后,提出幾個問題讓學生思考:（1）該生態瓶是密封的,為什么其中的生物能較長時間生存?（2）如果把生態瓶放在黑暗的地方,一段時間后將會出現什么后果?（3）如果生態瓶放入過多的魚,后果又將如何?像這些問題,學生經過思考后是可以聯系學過的知識加以回答的。相反,若要讓學生從這個生態瓶計算能量流動效率,他們就無從下手了。

在探究植物根的向重力性實驗過程中,學生已明顯觀察到根的向地性和莖的背地性這一現象,必然會產生“為什么會出現這種現象”的求知欲望。為此啟發學生用重力影響生長素的分布以及植物的不同器官對同一濃度生長素溶液敏感度不同來解釋這一現象,把要探究的問題變得具體,使學生能領悟其中的道理,加深印象。

責任編輯 王愛民