中學生物實驗教學中問題意識的培養(yǎng)

孫鋼

摘要：本文通過對高中生物實驗教學的相關案例分析，探討在實驗教學的適當拓展中培養(yǎng)并提高學生的問題意識。

關鍵詞：問題意識;實驗教學;拓展培養(yǎng)

中圖分類號：G633.91文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1992-7711（2015）17-068-1

一、優(yōu)化實驗設計，產(chǎn)生真實問題

實驗設計通常包括問題的提出、假設的形成、變量的選擇及控制、數(shù)據(jù)的搜集及分析、結果的交流與評價等，它是生物實驗的靈魂。設計一個好的實驗方案并不斷進行優(yōu)化是實驗教學的關鍵。

通常在實驗課前，教師通過設計實驗學案，學案中的核心內(nèi)容就是實驗方案的設計，引導學生預學。如在“探究溫度對酶活性的影響”的教學中，不同小組在課前設計出不同的方案。

方案一：取6支試管，編號1～6。向每支試管中各加入新鮮的質(zhì)量分數(shù)為20%豬肝研磨液1毫升，將1號試管放在冰水混合物中、2號試管放在20℃恒溫水浴中、3號試管放在40℃恒溫水浴中，依次類推。5分鐘后向每支試管各加入體積分數(shù)為3%的H2O2溶液1毫升，觀察并記錄各支試管產(chǎn)生氣泡的速度。

方案二：取3支試管，編號1～3。向每支試管中各加入新配制的質(zhì)量分數(shù)為2%淀粉酶1毫升，將1號試管放在冰水混合物中、2號試管放在60℃恒溫水浴中、3號試管放在100℃沸水浴中。5分鐘后向各支試管各加入質(zhì)量分數(shù)為3%的可溶性淀粉溶液2毫升，混合后保溫5分鐘。加入斐林試劑，觀察并記錄各支試管是否出現(xiàn)磚紅色沉淀。

方案三：取3支試管，編號1～3。向每支試管中各加入質(zhì)量分數(shù)為3%的可溶性淀粉溶液2毫升和新配制的質(zhì)量分數(shù)為2%淀粉酶1毫升，混合均勻后將1號試管放在冰水混合物中、2號試管放在60℃恒溫水浴中、3號試管放在100℃沸水浴中。保溫5分鐘，向每支試管中加入碘液2滴，觀察并記錄各支試管中的溶液是否變藍。

實驗前，學生在教師的指導下對上述實驗方案進行比較和評價，很快學生發(fā)現(xiàn)上述三個實驗方案中所隱藏的問題：

方案一中由于H2O2自身分解受溫度的影響，高溫組H2O2酶會失活，但高溫會促使H2O2分解。因此不能用H2O2酶和H2O2作為實驗材料。

方案二中加入斐林試劑后必須水預加熱后才出現(xiàn)磚紅色沉淀，會影響低溫組的實驗現(xiàn)象。因此不適宜選擇斐林試劑作為指示劑。

方案三中底物與酶混合后再放入相應溫度的水浴中，由于酶具有高效性，實驗結果誤差會很大。

心理學上根據(jù)有無矛盾性，能否引起學生的認知沖突，將問題分為真實問題和虛假問題。通過師生共同優(yōu)化實驗設計這一教學環(huán)節(jié)，能引起學生的認知沖突，產(chǎn)生真實的、有價值的問題：①選擇什么樣的實驗材料？②選擇什么樣的試劑作為實驗結果的鑒定劑？③如何安排實驗操作的程序？這些問題不僅能點燃學生思維的火花，更能激活學生探究的心理機制，從而提高課堂教學的有效性。

二、簡明輔導操作，生成靈性問題

生物學實驗多數(shù)細節(jié)繁多，教師如果在實驗前細細輔導、處處強調(diào)，一節(jié)課將過去大半，留給學生動手實驗的時間將嚴重不足，而此時學生更期待自己動手實驗，教師的細致講解起不到應有的效果。不妨摒棄“包辦式”的實驗教學方法，簡明輔導操作，在遵循實驗規(guī)律并確保安全的前提下留給學生更多實踐的機會，以生成教學資源。

《生物技術實踐》（選修1）“酵母細胞的固定化”實驗教學中，在學生預學的基礎上，教師簡明輔導后各小組學生動手操作。教師巡視，隨時記錄學生碰到的問題。問題1：什么原因?qū)е轮瞥傻哪z珠拖尾（蝌蚪狀），甚至粘連呈面條狀呢？問題2：為什么有的凝膠珠漂浮在氯化鈣溶液中而不是沉入杯底呢？問題3：各小組制備的凝膠珠顏色深淺不一，有的土黃色、淺黃色、米白色，哪一種顏色制作更好呢？……以上由異常的實驗結果生成具有刺激學生思維內(nèi)驅(qū)力的問題，可以作為新的資源引導學生進一步探究。學生根據(jù)已有知識很容易確定對照的思路，自變量為海藻酸鈉的濃度，然后制定分小組進行實驗的方案。通過再探究學生不僅加深對實驗的體驗和理解，也更直觀地認識到本實驗的關鍵：海藻酸鈉溶液的配制。海藻酸鈉溶液濃度過高，凝膠珠拖尾;海藻酸鈉溶液濃度過低，凝膠珠呈白色，所固定的酵母細胞較少。

實驗中學生看到各種形狀凝膠珠時即興奮又疑惑，在獲得較強感性認識的同時，學生開始用自己的大腦思考問題，生成問題，并最終體會解決問題的喜悅，從而使實驗課堂處處閃動著靈性。

三、拓展實驗內(nèi)容，激發(fā)創(chuàng)新問題

實驗課若僅按照課本實驗的材料、步驟、要求進行實驗教學，難免會限制學生的思維，不利于學生創(chuàng)造性解決問題能力的培養(yǎng)。因此在實驗教學中，如果條件允許，每個實驗小組除完成課本實驗內(nèi)容外，還可以就與書本實驗相關內(nèi)容進行探究實驗。

如在做“比較過氧化氫酶和鐵離子的催化效率”時，學生提出為什么要用新鮮的豬肝？豬肝為什么要研磨，用小塊豬肝不行嗎？針對上述問題教師要引導學生設計相應的實驗方案，提供相關的實驗器材，讓學生自主探究，獲得結論。而在“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化”的實驗中，根據(jù)學生的提出的問題設置變式實驗：①“溫度對培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化的影響”;②“PH值對培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化的影響”;③“營養(yǎng)物質(zhì)的量對培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化的影響”，分組后讓學生分別進行實驗，然后交流實驗結論。

“一切循規(guī)蹈矩的實驗約束只會壓制學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造力”，實驗教學中教師適當拓展實驗內(nèi)容，鼓勵學生大膽創(chuàng)新，不簡單模仿書本，不以得到一個預期的正確結果而停止思考，從而逐步提升學生的創(chuàng)造力。