倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí) 創(chuàng)新生物實(shí)驗(yàn)課堂*

◆林允杰

倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí) 創(chuàng)新生物實(shí)驗(yàn)課堂*

◆林允杰

生物學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)課堂的構(gòu)建，對(duì)于創(chuàng)新生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的改變具有重要作用。概述生物學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)課堂的特征以及實(shí)驗(yàn)課堂構(gòu)建的過(guò)程，并提出關(guān)于構(gòu)建生物學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)課堂的幾點(diǎn)建議。

探究性實(shí)驗(yàn)；生物學(xué)；科學(xué)精神

10.3969/j.issn.1671-489X.2014.19.128*福建教育學(xué)院2013年度教育科研項(xiàng)目“高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新研究”（項(xiàng)目編號(hào)：JYYB-2013173）。

作者：林允杰，中教一級(jí)，主要從事生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)與研究，福建省閩侯第一中學(xué)（350100）。

探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)與新課程標(biāo)準(zhǔn)“倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)”的理念相契合，是當(dāng)前中學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要方式之一。探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)在促進(jìn)學(xué)生形成科學(xué)探究能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維和科學(xué)精神方面起著至關(guān)重要的作用。因此，如何構(gòu)建生物學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)課堂，有效增強(qiáng)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的改變，是教育研究者和中學(xué)一線教師亟待解決的問(wèn)題。

1 生物學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)課堂的特征

目標(biāo)明確 生物學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)課堂是以生物學(xué)知識(shí)為依托，以學(xué)生的心理水平、學(xué)習(xí)興趣和社會(huì)生活為基礎(chǔ)，其主題范圍包括學(xué)生與自然、學(xué)生與社會(huì)生活、學(xué)生與自我關(guān)系的基本情景和問(wèn)題，教學(xué)目標(biāo)針對(duì)性強(qiáng)，主要是引導(dǎo)學(xué)生更好地融入社會(huì)生活，學(xué)會(huì)應(yīng)用生物學(xué)知識(shí)，獲得主體意識(shí)、行為能力和情感態(tài)度各方面綜合發(fā)展。

資源豐富 生物學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)不僅僅局限于課堂，還必須引導(dǎo)學(xué)生走出校園，走進(jìn)社會(huì)，走向自然，因此校外的資源成為開(kāi)展探究性實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的重要來(lái)源和實(shí)施條件，那些豐富而廣博有形的物質(zhì)資源和無(wú)形的人文資源，構(gòu)成開(kāi)放性的課程資源系統(tǒng)。由于學(xué)生所處的社區(qū)背景、自然環(huán)境、家庭條件及學(xué)生的現(xiàn)實(shí)需要等都有所不同，而使得教學(xué)資源呈現(xiàn)出多元化的趨勢(shì)。

學(xué)習(xí)自主 生物學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)課堂重視學(xué)生在活動(dòng)過(guò)程中的親身經(jīng)歷和與眾不同的自我表現(xiàn)，學(xué)生的自主性得到充分的尊重。學(xué)生通過(guò)不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出假設(shè)，設(shè)計(jì)各種實(shí)驗(yàn)方案來(lái)解決問(wèn)題，通過(guò)實(shí)際操作獲得直接經(jīng)驗(yàn)，完善學(xué)習(xí)策略，擴(kuò)大視野，拓寬知識(shí)，掌握技能，增長(zhǎng)才干。教師則主要起著引導(dǎo)者、觀察者和組織者的作用。

方式多樣 生物學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)課堂在倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)的同時(shí)，也十分重視多種學(xué)習(xí)方式及活動(dòng)類(lèi)型的并用。教師可以根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容采用多樣化的教學(xué)方式，如講解、演示、專(zhuān)題討論、課題研究、圖表分析等；也可選擇與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相適應(yīng)的活動(dòng)類(lèi)型，如觀測(cè)記述型、實(shí)驗(yàn)探究型、采訪調(diào)查型、采訪訪問(wèn)型、飼養(yǎng)栽培型、考察調(diào)研型、設(shè)計(jì)制作型和作品展示型等。學(xué)生也可根據(jù)探索的任務(wù)設(shè)計(jì)獨(dú)特的活動(dòng)類(lèi)型，或是因地制宜、因人而異，在活動(dòng)形式上做到課內(nèi)外實(shí)踐相結(jié)合、強(qiáng)制與自愿參加相結(jié)合、小組合作與個(gè)人活動(dòng)相結(jié)合、學(xué)校與社會(huì)及家庭協(xié)作相結(jié)合。

評(píng)價(jià)方式 生物學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)課堂要求與之相適應(yīng)的新的評(píng)價(jià)理念與新的評(píng)價(jià)方式。生物學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)課堂強(qiáng)調(diào)多元化的價(jià)值取向，效果的評(píng)定著眼點(diǎn)應(yīng)放在學(xué)生個(gè)體認(rèn)知、情感發(fā)展和能力提高的活動(dòng)過(guò)程上，教師也應(yīng)捕捉學(xué)生在整個(gè)活動(dòng)過(guò)程中的表現(xiàn)和情感態(tài)度的變化。

2 生物學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)課堂的構(gòu)建過(guò)程

確定合理的探究點(diǎn) 探究點(diǎn)主要包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作方法、實(shí)驗(yàn)材料等。選取合理的探究點(diǎn)是實(shí)施探究性實(shí)驗(yàn)的前提，要考慮探究點(diǎn)的可操作性、主次順序、實(shí)驗(yàn)方案的可行性和操作的簡(jiǎn)便性等。好的探究點(diǎn)一定是學(xué)生自己感興趣的，如探究“環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響”，就可以引導(dǎo)學(xué)生選擇其他因素檢驗(yàn)對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響，培養(yǎng)學(xué)生從不同的視角，運(yùn)用不同的方法，通過(guò)各種嘗試，大膽求證，逐漸提高創(chuàng)新能力。

確定科學(xué)的教學(xué)思路 教師要結(jié)合教材實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，對(duì)學(xué)校已有的教學(xué)資源進(jìn)行分析和整合，選擇出有當(dāng)?shù)靥厣幕蚺c學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)密切相關(guān)的生物學(xué)研究課題，或者是適當(dāng)?shù)貙⒔滩闹械牟糠烛?yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變成探究性實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生明確研究任務(wù)，理清思路，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究。教師要做好充分的課前準(zhǔn)備，思考探究過(guò)程學(xué)生可能遇到的問(wèn)題，設(shè)計(jì)多種教學(xué)程序，預(yù)想應(yīng)如何應(yīng)對(duì)學(xué)生各式各樣的實(shí)驗(yàn)方案和可能出現(xiàn)的問(wèn)題，這對(duì)教師自身的教學(xué)指導(dǎo)能力、課堂組織能力、探究能力、教學(xué)機(jī)智等都是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

探究性實(shí)驗(yàn)課堂實(shí)施階段的指導(dǎo) 教師要尊重學(xué)生的自主性，盡量引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮出最大的創(chuàng)新潛力，讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的每一個(gè)步驟，把學(xué)生自主設(shè)計(jì)、自我組織、自我體驗(yàn)、自我探究、自覺(jué)操作和自我管理落到實(shí)處；要及時(shí)給予技術(shù)性指導(dǎo)，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)利用工具書(shū)、視聽(tīng)媒體或互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)搜集并甄別有價(jià)值的資料，介紹一些實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的正確使用方法，指導(dǎo)學(xué)生采用最合適的探究方案；還要注意學(xué)習(xí)時(shí)空的開(kāi)放，既要有時(shí)間的規(guī)定，又要保證活動(dòng)空間的安全性，同時(shí)要給學(xué)生思維自由發(fā)揮的空間。

探究性實(shí)驗(yàn)課堂結(jié)束階段的指導(dǎo) 首先，教師應(yīng)督促學(xué)生對(duì)搜集到的資料進(jìn)行歸類(lèi)和加工處理，注意資料的可靠性、有效性、充分性和典型性，通過(guò)推理論證，得出結(jié)論；其次，教師要做出公正的評(píng)價(jià)和歸納總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)或完善知識(shí)體系；最后，教師應(yīng)指導(dǎo)撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告、調(diào)查報(bào)告或小論文，并且創(chuàng)造條件，協(xié)助學(xué)生課后進(jìn)行成果展示交流，匯報(bào)心得體會(huì)。

3 生物學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)課堂實(shí)施的建議

集中精力搞好具有代表性的探究性實(shí)驗(yàn) 在實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)繁重、探究性實(shí)驗(yàn)比較耗時(shí)的現(xiàn)況下，教師可重點(diǎn)選擇一些比較有特色的實(shí)驗(yàn)，其余的實(shí)驗(yàn)可以簡(jiǎn)化。縱觀教材中的高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，可選為代表性的探究實(shí)驗(yàn)有“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”“探究環(huán)境對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響”“自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響”“用樣方法調(diào)查草地中某種雙子葉植物的種群密度”“土壤中小生物類(lèi)群豐富度的研究”[1]。如“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)以下步驟進(jìn)行。

1）提供問(wèn)題情境：對(duì)于農(nóng)作物施肥過(guò)多，討論造成“燒苗”現(xiàn)象的原因。

2）引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)分析“燒苗”現(xiàn)象原因，提出比較合理的假設(shè)和預(yù)測(cè)。

3）為了驗(yàn)證假設(shè)和預(yù)測(cè)是否合理，須設(shè)計(jì)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)。可讓學(xué)生在課前搜集、分析資料，小組交流探討，選出最具有可行性的實(shí)驗(yàn)方案。

4）學(xué)生分小組開(kāi)展探究實(shí)驗(yàn)。

5）小組之間交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論。

6）可將課堂教學(xué)拓展延伸到課外：你能否通過(guò)查閱資料，了解植物細(xì)胞的吸水和失水的現(xiàn)象以及原因？能否設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證?

7）師生共同概括出探究實(shí)驗(yàn)步驟。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生既獲得有關(guān)植物細(xì)胞的吸水和失水的知識(shí)及探究實(shí)驗(yàn)的概念，又體驗(yàn)了科學(xué)探究的過(guò)程，較好地體現(xiàn)了新課標(biāo)的要求。

選擇具體環(huán)節(jié)讓學(xué)生充分活動(dòng) 在進(jìn)行不同的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師可根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的側(cè)重點(diǎn)不同，選擇其中某一步驟讓學(xué)生重點(diǎn)實(shí)施，其余步驟由師生共同探討或教師講解。每一次的探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)只專(zhuān)注于解決某一個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)步驟，既解決了探究實(shí)驗(yàn)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的問(wèn)題，又能充分發(fā)揮學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性。

如實(shí)驗(yàn)“探索生長(zhǎng)素類(lèi)似物促進(jìn)插條生根的最適濃度”，可在給出學(xué)生相應(yīng)信息的情況下，讓學(xué)生自己嘗試設(shè)計(jì)、完成實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)“土壤中小動(dòng)物類(lèi)群豐富度的研究”可以引導(dǎo)學(xué)生在和實(shí)驗(yàn)“用樣方法調(diào)查草地中某種雙子葉植物的種群密度”對(duì)比基礎(chǔ)上，提出假設(shè)和預(yù)測(cè)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，并完成實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)“土壤微生物的分解作用”可引導(dǎo)學(xué)生探究土壤是否在微生物作用下腐爛，提出假設(shè)與預(yù)測(cè)，設(shè)計(jì)、完成實(shí)驗(yàn)等。

對(duì)教材的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新 教材是最重要的課程資源，教師可以引導(dǎo)學(xué)生在教材已有的實(shí)驗(yàn)方案基礎(chǔ)上，對(duì)教材上的一些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，從“教實(shí)驗(yàn)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝脤?shí)驗(yàn)教”，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新教育功能。

1）實(shí)驗(yàn)材料的改進(jìn)。實(shí)驗(yàn)材料的適當(dāng)選擇對(duì)于實(shí)驗(yàn)的成功至關(guān)重要，教師在教學(xué)中要指導(dǎo)學(xué)生遵循實(shí)驗(yàn)材料的選擇原則，發(fā)現(xiàn)更適合的實(shí)驗(yàn)材料。如“色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)，教材提供的實(shí)驗(yàn)材料是菠菜，有的學(xué)生就提出能不能用空心菜葉加水蘿卜葉替代。教師要及時(shí)抓住這個(gè)良好的啟發(fā)契機(jī)，鼓勵(lì)學(xué)生自己設(shè)計(jì)試驗(yàn)并檢驗(yàn)設(shè)想，會(huì)“質(zhì)疑”，更要學(xué)會(huì)“釋疑”。

2）實(shí)驗(yàn)藥品的改進(jìn)。“觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原”實(shí)驗(yàn)是常規(guī)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，教材中所使用的質(zhì)壁分離試劑為0.3 g/mL的蔗糖溶液。在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，學(xué)生就發(fā)現(xiàn)存在這樣的問(wèn)題：細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離后，滴清水復(fù)原速度較慢，需要較長(zhǎng)的觀察時(shí)間；因操作不規(guī)范易將蔗糖溶液漫溢在載物臺(tái)甚至是物鏡上，會(huì)影響高倍鏡觀察效果甚至使用壽命。如何克服以上不足呢？教師就可針對(duì)這些問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生思考討論，探究如何選擇出更為簡(jiǎn)便合理的實(shí)驗(yàn)試劑。學(xué)生通過(guò)小組合作交流并實(shí)驗(yàn)探討，最后確定更為合理的以配置系列濃度梯度的NaCl溶液替代蔗糖溶液。

3）實(shí)驗(yàn)操作方法的創(chuàng)新。教師可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)一些實(shí)驗(yàn)操作方法進(jìn)行改進(jìn)。如檢測(cè)生物組織中的脂肪的實(shí)驗(yàn)，就可以采用探究性實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)方法，探討相同實(shí)驗(yàn)材料以不同處理方法來(lái)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的措施，提高學(xué)生利用科學(xué)研究方法來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。學(xué)生在實(shí)踐操作中，針對(duì)花生子葉不容易切薄且有些顯微鏡顯像性能較差的問(wèn)題，查詢(xún)資料和共同探討，選擇并驗(yàn)證一種新的方法：用解剖刀刀背壓榨花生種子，撥去壓碎的種子，拿起紙對(duì)著光線觀察，再用鑒定試劑滴于透明發(fā)亮處與紙上另一處，觀察并比較兩處顏色來(lái)驗(yàn)證花生種子是否含有脂肪[2]。這種方法簡(jiǎn)便易行，節(jié)省時(shí)間，又不需要用顯微鏡。

總之，探究性實(shí)驗(yàn)課堂的構(gòu)建，從一定程度上改變了傳統(tǒng)課堂教師講實(shí)驗(yàn)原理和注意事項(xiàng)、學(xué)生照搬教材實(shí)驗(yàn)步驟簡(jiǎn)單操作的弊端，變單純的實(shí)驗(yàn)操作驗(yàn)證、鞏固理論知識(shí)為發(fā)展智力、培養(yǎng)創(chuàng)新能力和科學(xué)精神的協(xié)調(diào)發(fā)展，也使得學(xué)生的主體地位得到充分體現(xiàn)，更有利于培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)，極大地增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)效果。

[1]程晴華.高中生物教科書(shū)中技能目標(biāo)的比較和研究[D].南京:南京師范大學(xué),2007.

[2]李琪.對(duì)“生物組織中脂肪的鑒定”實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].生物學(xué)通報(bào),2003,38(4):40.

G633.91

B

1671-489X(2014)19-0128-02