立足教材培養學生實驗設計能力

實驗教學是生物學教學的基本形式之一，許多探究性活動也是通過實驗來進行的。同時，基礎教育課程改革也要求教學以提高學生的思維和創新能力為主。生物學教學中研究性課題的開展也對學生的實驗能力提出了更高的要求。因此，在教學中教師如何利用現有條件，如何有效的利用教材內容來培養學生的實驗設計能力、分析實驗數據、優化實驗方案的能力，成為教師面臨的新問題。

1． 剖析教材中經典實驗，建立科學實驗的思維方法

經典實驗是科學家精心思考、巧妙設計，反復實踐，經后人多次重復證明是正確的一些具有代表性的實驗。讓學生在理解經典實驗的設計思想的基礎上，對實驗選材、實驗條件的控制、對照實驗的設計、實驗結果的分析、驗證等方面作深入剖析，有助于學生建立科學實驗的思維方法。

“探究光合作用的產物實驗”（河北版，八年級上）是中學教材中的一個經典實驗，在“葉的光合作用與光能利用”一章中占重要的地位。教師將實驗課的重點放在如何引導學生進行此實驗的設計上，根據學生已有的知識經驗，設計一系列的問題情景，啟發學生的思維，促使學生主動探究實驗方法，了解整個實驗安排的必要性。

2．分析教材中學生實驗，還原科學探究過程

課堂中注重科學探究過程的教學對培養學生的創新精神和實踐能力很有幫助。教師的主導作用是要和學生一起努力去還原科學探究過程本身，是要學生充分體驗：假如他們是當時的科學家，在當時的科學認知水平下，觀察實驗現象（或身邊生活現象）時，可能會產生哪些問題？如何做出合理的假設？怎樣進行周密的求證？最后根據實驗結果能得出那些科學的結論？課堂上教師提供盡可能多的實驗用具，大膽放開手腳，然學生當一回科學家，去發現問題，去尋求解決問題的方法。這是發揮學生主體地位的好方式，在素質教育中值得推廣。

“探究魚的呼吸”一課（河北版，七年級上），教師課前作了大量準備工作：金魚、墨水、滴管、塑料盆、廣口平、涼白開（缺氧水）、晾曬后的自來水（含氧水）、培養皿、新鮮魚鰓、解剖針等等。由觀察引發魚為什么不停張口“吞水”？分成三級課題：第一級課題，求證金魚是否吞水入肚？五花八門的證實方法的討論后，找出了“口前滴加墨水看是否由鰓孔排出”的經濟且易行方案，經過學生各自親手摸索，總結出了四個注意事項（①讓魚保持安靜，不驚擾它； ②滴管吸取墨水的量勿多；③滴管距魚口0.5cm最佳；④滴墨水時用力要輕快），保證了實驗的順利完成，證實了水由口入再由鰓孔排出。第二級課題，探究“水由口入，再由鰓孔排出的意義？”設計對照實驗，為使實驗具有說服力和嚴密性，四人一組計數在不同含氧水中呼吸頻率，連測三次，分析所得數據，證實了水由口入，是獲取水中的氧。第三級課題，魚是怎樣通過鰓來完成呼吸的？觀察新鮮魚鰓，借助于教材中的“小辭典”等科學資料，明晰鰓不僅是魚也是其他水產動物適于水中生活的一種非常重要的呼吸器官。（學生以次為題撰寫了小論文并發標于《初中生學生物》雜志上）。

在此過程中，既重視了以“發現”、“探究”為基礎的生物學知識的傳授，又重視了以探索性實驗為基礎的科學方法訓練。體現了生物學的研究法：即“觀察→提出問題→進行假設 →設計并進行實驗→整理數據并得出結論”。

3、巧解教材內容，體驗科學過程和方法

新課程強調學生的直接經驗、鼓勵學生對教科書的自我解讀、自我理解，尊重學生的個人感受和獨特見解。在教學中教師積極創設各種情景，引導學生由被動到主動，由依賴到自主，由接受到創造性的對教育情景進行體驗，在體驗中發展、享受和利用積極的情感與正確的認識，使學生感受到教學活動的歡樂與愉悅。

“人類起源和發展”一節中，有關古人類在勞動中產生語言這部分內容的處理上，教師請一位學生選擇三位同學，自己想好一句話并告訴其中一位，要求他用表情或動作把這句話的意思傳給第2位，由他再用同樣的方式傳給第3位，最后請第3位學生用語言表達出意思來。通過這樣的體驗，讓學生去體會語言在生活中的重要性。再例，在學習有關植物分類時，利用教室的窗臺、角落等地方，讓學生自己種植一種具有典型分類特征的植物，親自護理，然后將自己種植植物的形態學特征進行詳細的描述；

生物學是一門實踐性很強的科學，不身臨其境，很難有深刻的認識。為進一步提高學生的理論和實驗設計能力，教師可引導學生回歸課本，挖掘書中潛在實驗設計，特別要注意書中的一些實驗結論、規律，鼓勵學生發揮創造性思維，變驗證實驗為探究實驗，設計相應實驗方案驗證它，師生共同挖掘書中涉及到的熱點問題，成立相關課題小組，進行實驗設計。教師應盡量利用學校的空閑場地、空閑時間組織學生進行一些小課題的研究。學生動手做過一兩個課題后，他們的動手能力、解決問題的能力、尤其學習遷移能力都有極大提高，所謂“小課題大學問”。

在新課題實施的一年中，教師帶領學生開展了一系列小課題研究活動，像“生態瓶制作”“再生紙制造”“酸雨測定”等等。以“廢舊紙張制作再生紙”為例。

課題大意：有關資料表明，制造1噸紙張，需砍伐約20棵樹齡在20至40年的樹木，全世界約有35％的商品木材用于造紙。丟棄于垃圾堆中的各種廢紙、廢木纖維，過去多被送往垃圾場付之一炬。近年來卻開始被一些國家回收利用，成為廉價的造紙新原料，科學家稱其為原始森林、天然次生林和人工林之外的“第四種森林”。據估算，回收1噸辦公類廢紙，可生產0．8噸再生紙，相應節約木材4立方米，相當于保存17棵大樹。如果把今天世界上所用辦公紙張的一半加以回收利用，就能滿足新紙需求量的75％，相當于800萬公頃森林可以免遭砍伐。?回收廢紙生產再生紙，成為環保共識。而我們在生活中每天都接觸到紙，如：報紙、書刊、作業本等，有些用過之后，就沒有利用價值了。如何節約資源，使廢舊紙張重新成為有用物品？制作再生紙就是一個很好的途徑。

據以上題意，學生進行分工合作，在調查研究的基礎上成立了課題小組，以廢舊報紙為原料，經研磨、打漿、抄造等環節，親手制造出了再生紙。

總之，要想提高學生的實驗設計能力，教師最簡便易行的方式是“吃透”現有教材，引導學生在掌握基本生物學知識的基礎上，通過一系列活動，才能達到目的。在活動過程中教師成為幕后者，成為學生活動的咨詢者，但又是學生實驗方向的引導者。