例析新課程高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)如何聚焦學(xué)生解題思維

新課程的基本理念是促進(jìn)全體學(xué)生在知識(shí)、能力、情感、態(tài)度和價(jià)值觀等方面全面發(fā)展，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與和體驗(yàn)各種科學(xué)探索活動(dòng)，而不只是被動(dòng)地學(xué)習(xí)知識(shí)。因此，如何在符合新課程理念的教學(xué)方式下，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中聚焦學(xué)生的解題思維，提高學(xué)生解題能力，教師就需要擺脫以往的題海戰(zhàn)術(shù)，探索一條新的途徑。

1新課程高中生物實(shí)驗(yàn)的高考考試要求

生物科學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，其基礎(chǔ)理論體系的形成與學(xué)科發(fā)展過(guò)程中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)緊密相連。高考考試說(shuō)明中明確提出了對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾橐螅渲凶罨镜氖且私庀嚓P(guān)實(shí)驗(yàn)的目的、原理、方法和操作步驟；另外還要求學(xué)生具備初步驗(yàn)證生物學(xué)事實(shí)的能力，并能對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行解釋、分析和處理，具備初步探究一些生物學(xué)問(wèn)題、恰當(dāng)評(píng)價(jià)和完善實(shí)驗(yàn)方案的能力。對(duì)教科書中基本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的考查題目，學(xué)生能比較順利地解決，而在新情景中運(yùn)用一些實(shí)驗(yàn)的基本原理和方法解決新問(wèn)題的試題常常讓學(xué)生無(wú)所適從，不知從哪下手而造成嚴(yán)重失分。要想提高學(xué)生在高考中實(shí)驗(yàn)題的得分，教師還得從最基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)課做起，把實(shí)驗(yàn)課上好，通過(guò)課堂去有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)方面的各項(xiàng)能力。

2“葉綠素中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如何聚焦解題思維

下面以“葉綠素中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)為例，一起探討新課程改革中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教師的引導(dǎo)作用及學(xué)生掌握科學(xué)探究的歷程。

2.1教學(xué)內(nèi)容處理

“葉綠素中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)是高中生物必做實(shí)驗(yàn)中器材較多、操作復(fù)雜，困難較大的一個(gè)實(shí)驗(yàn)。在必修一第三章“細(xì)胞的結(jié)構(gòu)”一章中，學(xué)生已經(jīng)用高倍鏡觀察過(guò)葉綠體，光學(xué)顯微鏡的觀察結(jié)果呈現(xiàn)綠色，學(xué)生能夠推測(cè)出葉綠體內(nèi)部具有色素。因此。本節(jié)課關(guān)于色素的提取是對(duì)已有的推測(cè)的一個(gè)驗(yàn)證，讓學(xué)生切身感受到色素的存在。另外，光合作用在綠色植物的新陳代謝以及整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)中，具有十分重要的意義，學(xué)生還要搞清楚葉綠體中的色素種類及其吸收光譜、基粒片層結(jié)構(gòu)的垛疊形式、色素在片層上的分布、基粒與基質(zhì)的關(guān)系，才有可能深刻理解光合作用和光反應(yīng)和暗反應(yīng)及其相互關(guān)系。因此，在教學(xué)內(nèi)容處理上，筆者把本節(jié)課的教學(xué)分為驗(yàn)證色素存在——提取葉綠體色素；探究色素的種類——分離色素實(shí)驗(yàn)。

2.2學(xué)生情況分析

學(xué)生從生活和已學(xué)知識(shí)中，對(duì)葉綠體色素種類的知識(shí)已經(jīng)有了一定的積累。比如在生活中經(jīng)常會(huì)看到或聽到過(guò)有關(guān)葉綠素和胡蘿卜素的知識(shí)，但沒有提取和分離過(guò)各種葉綠體中的色素。因此學(xué)生對(duì)親自從葉片中提取和分離葉綠體色素具有濃厚的興趣和渴望。做好“葉綠體中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)，不但可使學(xué)生學(xué)會(huì)有關(guān)方法，還可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣，加深對(duì)有關(guān)知識(shí)的認(rèn)識(shí)。

2.3教學(xué)中聚焦解題思維的訓(xùn)練

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的解題思維訓(xùn)練，首先要把握好高考對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)的考查特點(diǎn)，其次再進(jìn)行有針對(duì)性的思維訓(xùn)練。

2.3.1把握該實(shí)驗(yàn)的高考考查特點(diǎn)

通過(guò)對(duì)近些年各地高考生物試題的分析。例如，（2005年廣東卷）葉綠體色素的紙層析結(jié)果顯示，葉綠素b位于層析濾紙最下端的原因是什么？（2007年上海卷）在葉綠體色素提取和分離實(shí)驗(yàn)中，收集到的濾液綠色過(guò)淺的原因是什么？（2008年江蘇卷）分離葉綠體中的色素時(shí)，不同色素隨層析液在濾紙上的擴(kuò)散速度是否相同？（2012年海南卷）乙醇提取的葉綠體色素是否能吸收光能？有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的考查重在實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法以及基本實(shí)驗(yàn)步驟的考評(píng)，同時(shí)也檢測(cè)學(xué)生的思維能力和綜合分析的能力。教師在進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，首先把握好高考對(duì)該實(shí)驗(yàn)考查的特點(diǎn)，做到有的放矢地進(jìn)行教學(xué)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，一定要讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法以及基本的實(shí)驗(yàn)步驟，同時(shí)通過(guò)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐來(lái)強(qiáng)化對(duì)知識(shí)的理解。在此過(guò)程中，教師加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的解題思維訓(xùn)練。

2.3.2開展學(xué)生解題思維的訓(xùn)練

教師在開展該實(shí)驗(yàn)教學(xué)之前，心中已經(jīng)對(duì)該實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)有了整體的把握。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，可以從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法以及實(shí)驗(yàn)基本步驟三方面開展思維訓(xùn)練。在思維訓(xùn)練過(guò)程中，教師重在對(duì)“問(wèn)題”的設(shè)計(jì)，把“問(wèn)題”作為貫穿思維訓(xùn)練的主線。“問(wèn)題”的設(shè)計(jì)要有針對(duì)性，能夠有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)和探究的欲望，同時(shí)對(duì)學(xué)生的解題思維起到引導(dǎo)和啟發(fā)作用。

（1）實(shí)驗(yàn)原理的思維訓(xùn)練。

每個(gè)生物實(shí)驗(yàn)都有實(shí)驗(yàn)原理，在該實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，首先引導(dǎo)學(xué)生圍繞實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行理解和辨析。教師可以設(shè)計(jì)如下問(wèn)題：為什么要用無(wú)水乙醇來(lái)提取葉綠素中的色素？葉綠體中的色素在層析液中的溶解度與色素在濾紙上的擴(kuò)散速度有什么關(guān)系？通過(guò)這兩個(gè)問(wèn)題，學(xué)生能夠把握整個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理，包括色素的提取原理以及色素的分離原理。由于實(shí)驗(yàn)原理的思維訓(xùn)練在整個(gè)實(shí)驗(yàn)開展的起始階段，因此問(wèn)題的設(shè)計(jì)不要太多太復(fù)雜，綜合分析能力的思維訓(xùn)練可以在做完實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行。

（2）實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)步驟的思維訓(xùn)練。

對(duì)該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行思維訓(xùn)練，可以貫穿于整個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟的思維訓(xùn)練過(guò)程中。學(xué)生沒有進(jìn)行具體的實(shí)驗(yàn)操作，對(duì)實(shí)驗(yàn)方法的理解是不深刻的。在該實(shí)驗(yàn)中，筆者將色素的提取和分離分別進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和探究性實(shí)驗(yàn)的處理。

①驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)一葉綠體中色素的提取。

在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，教師應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)方法給予簡(jiǎn)要說(shuō)明。如，在研缽內(nèi)加入二氧化硅是為了研磨充分；加入少許的碳酸鈣是為了防止在研磨的過(guò)程中，葉綠素受到破壞。在該部分實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，要向?qū)W生強(qiáng)調(diào)葉片、試劑的量，過(guò)濾時(shí)應(yīng)該注意避光保存等事項(xiàng)。待學(xué)生進(jìn)行完色素的分離實(shí)驗(yàn)后，讓學(xué)生將色素濾液進(jìn)行比較，從色澤上比較不同學(xué)生提取出菜色素濾液的差異。此時(shí)，教師可以提問(wèn)學(xué)生進(jìn)行原因分析，觀察學(xué)生能夠想出哪些可能的原因，對(duì)學(xué)生的發(fā)散思維以及思維的開闊性進(jìn)行訓(xùn)練。

②探究性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)——葉綠體中色素的分離。

學(xué)生在提取完綠葉中的色素，得到了濾液后，就要進(jìn)行色素的分離實(shí)驗(yàn)。在該實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，筆者采用探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，充分訓(xùn)練學(xué)生的探究性思維能力，進(jìn)而提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法是“紙層析法”，在教學(xué)中，教師要讓學(xué)生通過(guò)具體實(shí)踐領(lǐng)會(huì)該方法的原理和實(shí)驗(yàn)操作步驟。在該環(huán)節(jié)的思維訓(xùn)練中，教師讓學(xué)生帶著以下問(wèn)題開展探究性實(shí)驗(yàn)：①你探究的課題是什么？②描述探究實(shí)驗(yàn)結(jié)果。③根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，描述葉綠體色素?cái)U(kuò)散情況。教師在此過(guò)程中，需要對(duì)一些細(xì)節(jié)問(wèn)題進(jìn)行強(qiáng)調(diào)。例如，畫濾液細(xì)線時(shí)不能太慢、不能停頓，待濾液干后再反復(fù)多次；分離色素時(shí)不能讓濾液細(xì)線觸到層析液等。待實(shí)驗(yàn)完成后，學(xué)生得到了分布有不同色素帶的濾紙。教師讓學(xué)生表達(dá)和交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)論，最后進(jìn)行總結(jié)。教師小結(jié)時(shí)，可以借助問(wèn)題的提出來(lái)進(jìn)行，如：4種色素在濾紙上擴(kuò)散速度，從快到慢的順序、顏色分別是什么？4種色素中含量最少的是什么？濾紙上距離最近的兩條色素帶是什么？通過(guò)這些問(wèn)題幫助學(xué)生深化對(duì)核心知識(shí)點(diǎn)的理解，同時(shí)對(duì)學(xué)生的解題思維進(jìn)行有效的訓(xùn)練。

在做完這個(gè)實(shí)驗(yàn)之后，教師可以再提出幾個(gè)可行的探究課題讓學(xué)生拓展開進(jìn)一步去探究，在設(shè)計(jì)上要幫助學(xué)生從思想上完善如何設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)以及理解單一變量在實(shí)驗(yàn)中的作用。例如：①不同綠色植物中的色素分離效果分析比較；②探究碳酸鈣在色素提取分離中的作用；③探究綠色葉片與黃色葉片中色素的異同；④探究濾紙條的處理（剪角與否）對(duì)色素分離效果的影響；⑤濾紙干燥與否對(duì)色素分離的影響；⑥濾液細(xì)線畫法不同對(duì)色素分離的影響等。通過(guò)這些問(wèn)題，學(xué)生收獲的不單純是一些課本知識(shí)和進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法，更重要的是，學(xué)生的思維能力得到了一定的訓(xùn)練和提高。

理綜生物試題強(qiáng)調(diào)通過(guò)學(xué)科內(nèi)知識(shí)的綜合，突出對(duì)理解能力、推理能力和分析綜合能力等的考查。從理綜生物實(shí)驗(yàn)題看，考查考生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ貏e是設(shè)計(jì)探究能力，反映了在知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力要求上的跨越性。教師需要在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，貫徹對(duì)學(xué)生解題思維的訓(xùn)練，做到：熟悉實(shí)驗(yàn)考查特點(diǎn)——有的放矢地進(jìn)行思維訓(xùn)練；精心設(shè)計(jì)問(wèn)題——讓學(xué)生善思會(huì)變；靈活處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容——有效訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。