培養學生生物實驗探究能力的策略研究

王聯新

摘 要： 本文結合近年廣東省理科綜合（生物）高考考試大綱對學生實驗與探究能力要求，對高考復習中學生實驗探究能力的培養進行了總結。

關鍵詞： 生物實驗 探究能力 培養策略

生物學首先是一門實驗學科，因此，《普通高中生物課程標準（實驗）》強調發展生物實驗和科學探究能力[1]，《普通高等學校招生全國統一考試大綱（理科·課程標準實驗版）》也將實驗與探究能力[2]作為四大能力要求之一。雖然師生重視，但學生掌握依然不佳。筆者通過構建“建?！履！獜娔！偨Y—遷移”的課堂教學模式，使學生的生物實驗探究能力得到提升。

1.建模—仿模—強模策略

在高考實驗設計題中，學生認為最難得分的地方通常是實驗步驟的設計，如教師在日常實驗復習中為學生提供常見的、可操作的得分要點，讓學生模仿并堅持長時間訓練，條件反射地自動生成“實驗步驟設計模型”，從而使學生輕松走出“得零分”的不利境地。

1.1建立模型

真正的實驗步驟千變萬化，但是在教學過程中教師可以預先給出理想化的實驗步驟，將每一步的本質特征與得分要點明細化，建立答題模型并訓練學生。下面為活體培養類實驗答題模型：第一步：分組（采分點：隨機、適量、均分、生理狀態一致；一般要有對照組和實驗組）；第二步：初步處理（采分點：前測、施加自變量等）；第三步：培養（采分點：一定時間、條件相同且適宜；控制無關變量）；第四步：觀察、記錄（采分點：因變量表達形式）；第五步：結果分析與結論（采分點：結果是“看”到的實事，結論是響應實驗目的、經邏輯分析得來的理論化的結語）。

1.2模仿模型

在學生已經充分接受以上實驗步驟模型并完全了解后，學生就會對該類問題的結構形式和解決方法形成特定的解題模式。此時，教師就可精心編寫一些難度逐漸加大、形式相近的題目讓學生模仿。

例1.現有如下材料，請設計實驗說明當動物出現低血糖晚期癥狀時，靜脈注射葡萄糖可緩解癥狀。材料：身體狀況相同的健康小白鼠數只、1mL注射器、50%葡萄糖水溶液（每次用量0.01mL/g）、用酸性生理鹽水配成的胰島素溶液（2U/mL）（每次用量0.1mL/10g）、酸性生理鹽水。實驗步驟：

①獲取實驗材料并分組：取數只身體狀況相同的健康小白鼠平均分成甲、乙兩組，同時注入等量的？搖 ？搖？搖？搖溶液，當？搖？搖 ？搖？搖時，備用。②實驗組：甲組小鼠及時從靜脈注入？搖 ？搖？搖？搖。③對照組：乙組小鼠同時注入等量的？搖？搖 ？搖？搖。④培養觀察：在相同培養條件下培養，觀察小白鼠情況。

通過此類模仿訓練，學生會更深刻地體會所建模型，尤其是具體化使用的經驗，將其化為己有，從而增強自己解決此類試題的信心與能力。

1.3強化模型

模仿是一種機械的使用過程，如果只模仿，學生就只會照搬“模型”而不懂得靈活運用。要真正提高學生的能力，讓學生多得分，還要求學生多聯想、多遷移、多探究，主動去實驗室動手實踐，強化自己的思維，從而擁有“個性化”的實驗步驟模型。

例2.現有小白鼠4只，1mL注射器、鼠籠、胰島素溶液（酸性生理鹽水配制）、酸性生理鹽水、50%葡萄糖溶液。已知注射了胰島素的動物最好放在30℃～37℃環境中保溫。請設計觀察胰島素增高時出現驚厥現象的相關實驗步驟。

步驟一：將四只小白鼠饑餓18—24小時。通過這個完全由自己獨立完成的實驗步驟的設計，學生真正明白每個實驗步驟的真實意義，如如何控制好無關變量、如何合理施加自變量、何時前測與后測等。從邏輯思維與實踐操作兩個層面上完全同化“實驗步驟解題模型”，提高自己的實驗探究能力。

2.總結實驗規律策略

高考實驗題的考法千變萬化，但萬變不離其宗。教師在實驗教學過程中必須引導學生從紛繁復雜的題目中走出來，找出其中的變化規律，并逐一擊破。例如，實驗考試中關于實驗目的和變量的考法十分常見，教師可引導學生從以下幾方面尋找規律。

2.1根據實驗目的確定變量

實驗的變量有自變量、無關變量與因變量，是高考中“變量分析”的常考內容，這些變量的確認既可使學生更容易把握實驗，又可讓學生找到實驗步驟設計的突破點。這些變量或以隱性內容或以顯性內容存在，并服務于實驗目的，只要稍加分析就可以找到。

例3.某研究性學習小組采用盆栽實驗，探究土壤干旱對某種植物葉片光合速率的影響。該實驗的目的是：？搖？搖 ？搖？搖。分析：自變量：？搖 ？搖？搖？搖；無關變量：？搖？搖 ？搖？搖；因變量：？搖？搖 ？搖？搖。

解析：這道題有一個明顯的特征就是本實驗的目的已經很清晰，那么教師完全可以引導學生直接從實驗目的——“探究土壤干旱對某種植物葉片光合速率的影響”出發，分析出三大變量，從而提高學生找準其他變量的能力。

2.2根據實驗步驟確定變量

實驗步驟是為實驗目的服務的，它直接關系實驗結果的科學性與準確性。因此，在實驗步驟中必須嚴格控制好無關變量，充分體現單一變量原則，完全展現因變量。只要抓住自變量，就容易突破對各種變量的分析。

例4.某同學按以下順序進行實驗操作：第一步：取3支試管，分別加入2ml淀粉，編號甲、乙、丙；第二步：將甲乙丙3支試管分別放入37℃、沸水、冰塊處理；第三步：分別先加入1ml唾液淀粉酶，后加入1滴碘液并觀察。

分析：自變量：3.遷移應用突破策略

廣東高考考試說明將29個實驗定為高考必考實驗[3]，要求學生獨立完成，包括理解實驗目的、原理，掌握相關操作，并將這些實驗涉及的方法和技能綜合運用，也就是要求學生形成實驗思維。

例5.（2013廣東）某新能源研究興趣小組嘗試用木薯塊根的淀粉制備燃料酒精。他們用酶將木薯淀粉講解成單糖。查閱資料后，安裝的酒精發酵裝置、采用的發酵條件。（節選）

（3）檢測后發現，盡管酵母菌菌種合適、淀粉酶解物充足、操作正確、發酵溫度和PH值適宜，但酒精含量（+）比預期低，我們展開了討論，認為還有其他影響因素，請設計試驗對此因素進行探究并預測實驗結果（用表格形式呈現；用“+”表示酒精量，最高含量為“+++++”）。

（4）請對預測的結果進行分析，并得出結論。

解析：此題高考平均分才6.24分，得分率才0.39。給新高三的學生做，得分更低，尤其是第（3）問學生更無從下手，因為學生找不到自變量與無關變量。因此，講解此題時，老師可引導學生先解決如下問題。

（1）回憶與酵母菌相關的實驗知識：①探究酵母菌的呼吸方式；②探究培養液中酵母菌數量的動態變化；③利用微生物發酵生產特定的產物及微生物在其他方面的應用。（2）利用所學理論知識解決如下問題：①酵母菌的哪種呼吸方式可產生酒精？②淀粉量一定時，產生酒精的量取決于哪些因素（要求從酵母菌自身特點、培養時間及環境條件方面思考）？③淀粉和酵母數量一定時，產生酒精的量取決于哪些因素？（3）完成2011江蘇卷節選題：下圖為不同培養階段酵母菌種各數量，葡萄糖濃度和乙醇濃度的變化曲線，請回答下列問題：

①曲線BC段酵母呼吸的方式為4.結語

當前生物實驗教學困難重重，主要是實驗內容多、學生動手機會少，學生缺少實驗邏輯思維能力。但只要老師們肯想、肯鉆研，辦法總比困難多。在日常實驗教學中，教師要把生物實驗教學放到真正重要的位置并與生活相結合，開齊、開足、開好生物實驗課程，提高學生實驗探究能力的目的肯定能達到。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物課程標準（實驗）[S].北京：人民教育出版社，2003：3.

[2]2013年普通高等學校招生全國統一考試大綱（理科·課程標準實驗版）[S].北京：高等教育出版社，2013.1：147-148.

[3]廣東教育考試院.2014年高考考試說明（廣東?。颷S].廣東：廣東高等教育出版社，2014.2.