網絡環境下“制定計劃和表達交流”能力培養的研究

劉建新

1 研究背景

目前我國探究實驗主要側重于利用實驗儀器開展探究（即實驗的實際操作研究），而對如何開發網絡在學生實驗探究能力培養的方面的研究較少。比如，如何利用網絡互相討論、進行思想的碰撞，提升提出問題的能力；如何利用網絡共享探究成果等，均較少有人研究。

我校的設備為開展這類實驗提供了可能。我校的網絡硬件設備好，學校有生物探究性實驗室，學校網絡與國際互聯網相連接，能夠實現學生實驗與模擬實驗同步進行。全校每間課室都有電腦多媒體設備，且隨時可以接入國際互聯網。學校配備4個網絡教室，有近300臺學生用電腦。

2 具體做法

2.1基于網絡環境培養學生“制定計劃”的能力

生物科學探究需要通過具體的實驗操作來獲取證據和驗證假設。制定生物學探究計劃、設計實驗方案，將探究的猜想與假設落實到具體的操作方案上來。探究計劃是否科學、有序，將直接影響探究結果的可靠性和科學性。

因此，制定計劃與設計實驗是生物科學探究過程中重要的環節。但在大多數情況下，為了節約時間，使科學探究能在規定的時間內完成，教師或教科書都會介紹現成的探究方案，因此在傳統課堂教學中，這個環節學生較少有鍛煉的機會。由此看來，讓學生經歷制定計劃與設計實驗的過程就顯得特別必要。

網絡環境下的實驗探究能力教學使學生“制定計劃”的能力培養成為可能。筆者針對不同學段的學生這方面的能力培養采用不同的做法。

通過文獻研究，發現生物探究性實驗方案框架一般包括以下幾個項目：“確定實驗題目、提出問題、作出假設、制訂實驗計劃、實驗、預測結果、做出結論等”。其中的實驗操作步驟為：“第一步：取材、分組、編號；第二步：分實驗組和對照組，要體現出單一變量原則和對照原則；第三步：放在相同適宜條件下進行或反應等；第四步，觀察并記錄實驗結果”。

在網絡環境下，筆者為培養學生“制定計劃”的能力，主要做了以下工作。

對于初級學習者（如高一學生）“制定計劃”的能力培養：在網絡教室中通過在網絡環境下給m學習支架（即給出科學家探究方案的范本、給出實驗方案的框架、給出探究部分的條件、藥品、儀器、給出適當的指引等）讓學生學習，學生在思維層面做網絡下的模擬實驗。即根據“提出的問題”用計算機軟件設計探究方案，通過網絡提交探究方案。提交方案后計算機才給出專業人員的方案設計。對照專業人員的方案設計和其他同學的方案設計，教師引導學生對方案進行自評、小組評價。

對于中高級學習（如高二、高三）者“制定計劃”的能力培養：在網絡教室中，教師不給出學習支架，讓學生根據“提出的問題和做出的猜想假設”在思維層面做網絡下的模擬實驗，根據“提出的問題”用計算機軟件設計探究方案，通過網絡提交探究方案。提交方案后計算機才給出專業人員的方案設計。對照專業人員的方案設計和其他同學的方案設計，教師引導學生對方案進行自評、小組評價。學生對方案做出選擇，是堅持自己的，還是按科學家或專業人員的方案進行修改（教學流程見圖1）。

案例1：測定水綿的細胞液濃度。

在學完“植物細胞的質壁分離和復原”后，有不少學生提出了許多值得探究的問題。如：“能否用水綿等其他材料代替洋蔥表皮細胞做實驗材料”、“能否測定水綿的細胞液濃度”、“能否采用其他溶液（如胭脂紅、龍膽紫溶液）代替蔗糖溶液”等。在引導學生進行大膽的猜想和假設后，筆者要求學生做出相關的實驗方案。不少學生做出了不錯的方案，并上傳至網絡。雖然方案的細節有值得打磨的地方，但對初學者來說是難能可貴的。教師利用口頭和網絡等形式大力表揚了這種精神和做法，并引導學生進行了討論和學習。

某學生的方案如下：

實驗方案：探究水綿的細胞液濃度

（1）提出問題：水綿的細胞液濃度是多少？

（2）做出假設：水綿的細胞液濃度為20%。

（3）實驗方案：

①配制質量分數為10%、15%、20%、25%、30%的蔗糖溶液。

②用上述蔗糖溶液對水綿細胞分別進行質壁分離實驗。

③將進行了質壁分離的細胞放到顯微鏡下觀察，得出結論。

（4）預測結果：水綿細胞在濃度為10%、15%、20%蔗糖溶液下無明顯變化，在濃度為25%、30%蔗糖溶液下發生質壁分離。

（5）結論：猜想正確，水綿的細胞液濃度為20%。

3.2基于網絡環境培養“表達與交流”的能力

古人說：“言之無文，行而不遠”。新課程標準對學生的“表達與交流”的能力要求主要包括：能寫出自己的探究報告，準確表述自己觀點，能思考別人的意見，改進自己的探究方案，有合作精神等。

在基于網絡環境培養“表達與交流”的能力培養中，筆者的做法是：要求學生寫出電子版的探究報告，充分運用QQ、電子郵件、論壇、麥圈、貼吧等、BBS、微博等其中的一項或幾項進行交流。能進行現場的交流，包括做探究匯報、接受其他同學或教師提問等（教學流程圖2）。

學生活動

案例2：利用網絡進行探究結果的匯報。

在進行高二生物“其他的植物激素”一節教學時，教師提前兩周引導學生進行分組，布置了收集“植物生長調節劑在生產中的應用”相關資料的任務。學生通過上網、實地考察等方式收集了相關資料，并制作了相關的匯報材料。兩周后，學生進行了“植物生長調節劑在生產中的應用”匯報交流。師生共同學習，共同點評、交流。

受到案例發生的過程和結果的啟發，不少學生進行其他的生物探究實驗。

如：有學生發現用洋蔥鱗片葉的外表皮做“植物細胞的質壁分離和復原”的效果不明顯。大膽采用逆向思維，采用洋蔥鱗片葉的內表皮來做實驗材料，分別用“胭脂紅、紅墨水、龍膽紫溶液”來代替蔗糖溶液做這個實驗。通過反復研究，他們發現：“胭脂紅”和洋蔥鱗片葉的內表皮搭配來做這個實驗能取得更好的效果。他們觀察到外界溶液濃度高于細胞液濃度時，洋蔥液泡不斷縮小，紅色的外界溶液進入細胞壁，但不能進入原生質層；反之，外界溶液濃度低于細胞液濃度時，洋蔥液泡不斷漲大，紅色的外界溶液被擠出細胞壁。

又如：有學生大膽采用水綿、黑藻、金魚藻等新材料來代替洋蔥鱗片葉做實驗材料，經過多次探究，反復試驗，發現用“水綿”做材料的效果也非常好。

由于發現了實驗的新方法、新材料，學生們的興奮之情難于言表。教師又將他們的探究性實驗的方案、過程圖片、探究結果等上傳到局域網制定空間、QQ群、論壇等處供其他同學共享，激發了更多的學生創新的激情。

4 討論

教師運用論壇、QQ、電子郵件實施實時交流，突破了時空的限制，參與面更廣、更便捷、更自由，還沒有時間和空間的限制。這使得探究設計能及時修正，探究結果能及時共享，探究內容能及時反思，打破了探究內容的束縛，充分發揮了學生的主體性和主觀能動性，促進了學生之間的交流合作。筆者使時間跨度大、效果不明顯的實驗以及危險的探究內容實現了虛擬化、快速化、網絡化，使得生物探究教學的效率更高，很好地利用了虛擬化的網絡，模擬了探究性的實驗，起到了不錯的效果。

本課題研究的開展有效地體現了探究工具使用的時代性、活動過程的探究性、學習方式的多樣性、學習空間的開放性。網絡拓寬了學生的實驗結果“表達與交流”的時間和空間，為學生實驗探究能力的培養提供了廣闊的天地。