探究性學習在生物實驗教學中的應用

　　生物學是研究生命現象和生命活動規律的一門自然科學，由于其知識體系的完整性，實驗方法探索性，思維訓練的獨特性等特點，因此在生物實驗教學中實施探究性學習對培養學生的創新能力具有十分重要的作用。
　　一、在生物實驗教學中培養學生的探究能力
　　生物實驗課，是進行探究式學習的重要領地。在實驗中引入“探究性學習”不僅有利于學生形成概念、掌握理論，而且能激發學生探究精神、創新能力，發揮學生的主觀能動性。
　　在“影響酶活性的條件”中，有“探究溫度對淀粉酶活性的影響”、“探究pH對過氧化氫活性的影響”、“探究溫度對果膠酶活性的影響”三個探究實驗，要讓學生做好這項探究，首先要設法激起學生探究的欲望，這就需要從各個方面創設問題情境。可以引導學生回憶初中做過的唾液淀粉酶促進食物消化的實驗：當時是將溫度控制在什么范圍內？為什么要這么做？教師可以將加酶洗衣粉的包裝袋帶到教室，讓學生閱讀包裝袋上的使用說明，引導他們思考為什么使用加酶洗衣粉時要將溫度控制在一定范圍內。還可以讓學生分析課本上提供的資料：“唾液淀粉酶、胃蛋白酶等都是在消化道中起作用的。不同部位消化液的pH不一樣。唾液的pH為6.2—7.4，胃液的pH為0.9—1.5，小腸液的pH為7.6。唾液淀粉酶會隨唾液流入胃，胃蛋白酶會隨食糜進入小腸。”這段資料表面看起來是平淡的敘述，細細讀來是容易引發問題的。如“pH偏中性的唾液中的淀粉酶，隨唾液流入胃后，在酸性極強的胃液中還能發揮消化淀粉的作用嗎？”“胃液與小腸液的pH差別很大，胃蛋白酶隨食糜進入小腸后，還能發揮消化作用嗎？”“不同的酶是否需要不同的酸堿度環境呢？”等等。教師再引導學生討論哪些問題是課堂上可以探究的，哪些問題是課堂上不需探究的，進而確定本小組要探究的問題。教師將這三個實驗布置給學生，讓他們以小組合作的方式做實驗，最終以實驗報告的形式上交。
　　探究性實驗著重培養學生科學的思維方法，培養學生的思維能力、分析綜合能力和解決實際問題能力。我利用交流討論，讓學生自由發揮，總結實驗結論，并且對有質疑的結論進行原因分析，同時也適合不同層次學生的發揮，充分培養了學生的綜合能力。
　　二、在教學中培養學生的自主能力和思維能力
　　學生學習了基因工程植物體細胞技術雜交后，知道番茄-馬鈴薯目前通過體細胞雜交技術還沒有成功，突發奇想將馬鈴薯與番茄嫁接，希望通過嫁接培育出一種可以在地上結番茄、地下長馬鈴薯的新品種。嘗試雖然失敗了，但難能可貴的是這種創新的想法、勇于實踐和碶而不舍的探究精神。
　　在教學中不僅要注意培養學生觀察、分析、對比和綜合知識的能力，而且要以生物學知識為載體，精心組織教材，引導學生抓住主要知識信息，通過邏輯推理，自主地得出結論。應根據自己所設計的創新實驗，進行實驗驗證。在實驗過程中，可能出現這樣那樣的問題，甚至會與預期的結果出現大的偏差，這時教師要認真對待學生實驗中出現的問題，及時鼓勵學生不要因一、兩次的錯誤而氣餒，更不要因一、兩次的失敗而放棄。杜絕從語言或行動上挫傷學生的積極性，不能使學生“乘興而來，敗興而歸”。要幫助學生發現問題所在并予以糾正，完成實驗，讓其逐漸養成堅忍不拔之精神，要能經受挫折，承受失敗。
　　三、在實驗教學中，積極培養學生養成質疑的好習慣
　　對未知領域的自主學習，從不懂到懂需要一定的過程，當這過程中遇到的挫折時，教師應鼓勵學生要勇于向困難挑戰，培養他們吃苦、質疑的精神。在生物探究性實驗中，我們曾經讓學生動手設計并完成一個驗證小麥胚芽鞘向光性特性的實驗。要求所有參加的同學結成實驗小組，自行設計并獨立完成實驗。由于收集實驗用的紙盒子的任務是交給學生預先課外準備的。紙盒子拿來時，大小不一且顏色五花八門。在完成實驗的過程中發現，A小組選的是白色的紙盒子，把紙盒子打開，將萌發的胚芽鞘連培養皿裝入盒內，并在盒子的一側開一個小孔；B小組選的盒子顏色是棕黃色的，在開孔時，剪得孔顯得太大了，其他步驟和A組相同；C組選的紙盒子與B組一樣，但開的孔比B組小得多，其他步驟和A組相同。實驗結果：C組的實驗結果最好，B組次之，A組實驗結果不明顯。結果出來后，學生們發生了爭執并產生了疑問。我便趁熱打鐵組織他們針對實驗現象進行質疑和探究并組織學生進行討論，讓學生通過反復的對比各組的實驗條件和相互之間的質疑，共同進行探究。終于，他們發現了實驗之所以發生誤差，A組因為選擇的是白色的盒子，單側光打到植物后面的壁上會產生反光，影響了單側光的條件；而B組失敗的原因在于孔開得太大了，有部分漏光現象，影響了實驗結果。根據討論結果，我又組織他們進行了改善實驗條件的探究活動，不少學生經過探索，提出了改善實驗條件的方法。如：將盒子內層用黑墨汁涂抹，并在實驗時對盒子的外層遮光處理等。在實驗過程中，有的學生偶然發現，幼苗已經鉆出胚芽鞘的植物，向光性不明顯。在書本中沒有能夠找到合理的解釋。于是，我鼓勵學生接著這個實驗繼續往下做，一直做到所有的幼苗都鉆出胚芽鞘。整個過程都讓學生做好觀察和記錄，然后組織學生再討論結果。最后通過實驗探索，學生們自行得出了只有在胚芽鞘未破裂之前，胚芽鞘才具有向光性特性的結論。這樣使學生對書本所未涉及的知識領域有了一定的新認識。
　　四、在小課題研究中培養學生的創新精神
　　教材中的實驗大多是經典實驗，按照教材中所提供的材料、方法、操作過程做實驗，多數是可以得到良好效果的，但有些實驗由于材料采集難度大或反應速度慢，持續時間過長等原因，可以鼓勵學生嘗試新的實驗方法以消除原實驗中的弊端。如：動物激素喂養小蝌蚪驗證動物激素對動物生命活動調節中的作用。該實驗首先不適宜城市學校，因為取材困難;其次，蝌蚪變態緩慢，約需1個月;最后，飼喂蝌蚪過程中必須常換池塘水，若以自來水代替，則易造成蝌蚪未及變態而身先死，致使實驗失敗。學生在教師的鼓勵引導下，嘗試用胰島素代替甲狀腺激素，用金魚代替蝌蚪。因而，創新出新的實驗方法，由河水中加入甲狀腺激素，喂養蝌蚪變為在魚鰓部注射適量的胰島素，由于魚的血糖濃度急劇降低影響了神經系統的功能。15分鐘左右魚昏厥，顯示了動物激素對動物生命活動的影響。那么是否是由于胰島素致使血糖濃度降低而導致昏厥呢？驗證方法是：再由鰓部注射適量的葡萄糖溶液，魚很快復蘇。
　　總之，探究性的學習方式使學生真正成為學習的主人，讓學生有更多的空間“消化”、“吸收”知識，有更多的機會思考和實踐，有更多的時間發展他們的特長和愛好，能更好地培養他們的創新精神。