基于建構主義對生物學驗證性實驗的改進

王寒

摘 要 將建構主義思想運用到生物實驗教學的改進中，不但能有效提高實驗的教學，還能促進學生探究實驗的能力以及科學素養的培養。

關鍵詞 建構主義 驗證性實驗 生物學實驗

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

文件編號： 1003 - 7586（2016）11 - 0057 - 02

1 建構主義理論概述

“建構”原是指在進行建筑的過程中，將一些零件和材料搭建成某種結構。建構主義強調以學生為中心，強調學生對知識的主動探索、主動發現和對所學知識意義的主動建構。其主旨是弘揚學生的主體性、主動性、發展性，強調學生是真正意義上的學習者，是自我發展的主體。

2 建構主義在生物驗證性實驗上的改進案例

在高中生物教材中，多數是驗證性的實驗。傳統教學中，教師會對這些實驗原理、實驗目的和實驗方法步驟一一講解，或者要求學生自學課本，然后再進行實驗。在這樣的教學過程中，大多數學生通過背誦實驗的原理和步驟，死記實驗的結果。這樣既不利于學生對知識的理解，也不利于學生實驗能力的培養。其實，將一些驗證性實驗的材料和試劑的選擇改為探究性實驗，將有利于學生知識模型的建構，也有利于學生探究實驗能力的培養。

2.1 通過不同材料的探究改進驗證性實驗

2.1.1 目前實驗教學的現狀

以“還原糖、脂肪和蛋白質的鑒定”為例，在這一節的實驗教學中，傳統的教學方式是由教師講解實驗的原理、實驗的步驟和實驗會出現的結果或者是由學生自行看書自學，然后進行實驗。在這樣的教學過程中，學生只是被動地知道了用蘋果汁和斐林試劑可以出現磚紅色沉淀，不能很好地將這個鑒定知識運用到實際中。

2.1.2 對實驗的改進

“還原糖、脂肪和蛋白質的鑒定”這一節實驗課，在還原糖的鑒定中，普遍是用蘋果汁作為實驗材料，使用斐林試劑來鑒定蘋果汁中的還原糖。改變成探究實驗為探究哪些糖類能夠被斐林試劑檢測出來，具體操作見實驗一（表1）。

教師引導學生觀察結果，得出結論：葡萄糖和果糖能夠被斐林試劑檢測出來。教師啟發學生思考：哪些材料含有還原糖？教師提供實驗材料及具體操作見實驗二（表2）。

在這個實驗的改動中，教師可以根據當地實際情況，將實驗組的材料進行調整。在材料的選擇上，主要給學生制造問題情境：① 火龍果口感上不太甜，但是含還原糖的量卻比西瓜高（西瓜含糖量為6.59%，火龍果含糖量為10.66%）；② 材料本來就帶有較深顏色時，會影響實驗的結果觀察。

教師引導學生思考：① 哪些材料含有還原糖？② 最合適的材料應該具有哪些特性？③ 不同的材料可以用什么樣的方法獲取汁液？④ 如果需要檢測的材料含有顏色，可以怎樣處理？

實驗改進后，根據實驗一，學生不但能獲得檢測還原糖的直觀體驗，同時還能主動構建知識：糖的種類很多，而斐林試劑只能檢測出某一些種類的糖。根據實驗二，學生能夠主動構建知識：① 利用斐林試劑可以檢測各種材料是否含有還原糖。② 有一些已有較深顏色的材料，不能直接用斐林試劑來檢測，需要做出一些處理。關于處理的方法，教師也可以用來引導學生查閱資料或進行探究實驗。比如，將西瓜汁放置一段時間，西瓜汁會發生自然澄清的現象；也可以放進少量的硅藻泥使西瓜汁變澄清。

2.1.3 改進后的意義

基于建構主義的理論，將實驗的過程改成“問題串”的形式，有利于學生在獲得一定成果后，又有新的問題激發學生的興趣，充分調動其學習的積極性。同時不斷基于學生“最近發展區”的促進，使學生在獲得成功后又能積極地向“跳一跳就能摘到的桃子”前進，不斷激發學生興趣的同時也培養學生的思維能力。這樣的改進不但能讓學生通過主動探索，掌握到實驗中材料選擇的原理、材料的選擇對于實驗的重要性，同時又不會被書上的材料所局限。同時，在這個探究實驗中，學生真正地將斐林試劑運用到了不同材料是否含有還原糖的鑒定中。斐林試劑對還原糖的磚紅色反應就不再是一個枯燥的知識點，而是還原糖檢測的工具了。

2.2 試劑的探究

2.2.1 目前的教學現狀

在“洋蔥鱗片葉表皮細胞質壁分離和質壁分離復原”這節實驗中，教師講解實驗要點和步驟，指導學生進行實驗，要求學生分析結果。

2.2.2 實驗的改進

將“洋蔥鱗片葉表皮細胞質壁分離和質壁分離復原”這節課的實驗教學，改變為探究實驗“不同狀態洋蔥鱗片葉的顯微觀察”（表3）。

教師引導學生觀察兩種不同狀態的洋蔥鱗片葉，使之對質壁分離的現象有一定的認知，并探究不同濃度蔗糖溶液中新鮮洋蔥鱗片葉的狀況（表4）。

將蔗糖溶液濃度進行探究性的改進后，學生在實驗中可以主動獲得以下相關知識：① 多少濃度的蔗糖溶液能讓細胞質壁分離？② 多少濃度的蔗糖溶液可以讓細胞質發生壁分離最快？③ 多少濃度的蔗糖溶液可以讓細胞在質壁分離后，滴加清水又能快速地發生質壁分離復原？

教師引導學生觀察洋蔥鱗片葉表皮在質量分數為30%的蔗糖溶液中和質量分數為3%的NaCl溶液中的狀態。

學生觀察現象后，主動尋求知識：（1） 3%的NaCl溶液為什么能讓細胞發生質壁分離后又自動質壁分離復原？（2） 半透膜和原生質層在功能上的區別是什么？

2.2.3 改進后的意義

通過改進成探究實驗，學生能對質壁分離的原理中濃度差理解得更為透徹。通過不同溶液的比較實驗，學生的思維不再固化在蔗糖溶液上，有利于培養學生的發散思維。與此同時，教師引導學生對不同溶液質壁分離結果的對比，創造出問題情境，能激發學生探究質壁分離復原原理的興趣，加深理解原生質層和半透膜在功能上的區別。在這個實驗中設置了不同濃度的蔗糖溶液的探究實驗，將有利于在“不同濃度的生長素對生根的探究”的實驗中進行能力的遷移。這樣有利于培養學生探究實驗的能力。

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