高中生物學實驗問題情境創設探討

鄒玉香（上杭第二中學，福建上杭364200）

高中生物學實驗問題情境創設探討

鄒玉香
（上杭第二中學，福建上杭364200）

文章以高中生物學實驗教學案例闡述如何有計劃、有目的地創設實驗問題情境，培養學生的探究能力、科學思維能力、科學質疑能力分析能力和創新能力。

高中生物學實驗；問題情境

隨著高中生物學課程改革的深入推進，如何在高中生物學實驗教學中有目的、有計劃地創設實驗問題情境，引導學生主動參與、樂于探究、勤于動手，逐步培養學生的探究能力、思維能力、質疑能力、分析能力和創新能力，值得高中生物學教師實踐與研究。

一、創設生物學實驗問題，培養學生的探究能力

“倡導探究性學習”“注重與現實生活相聯系”是高中生物學課程的基本理念。生物學實驗問題情境是引導學生觀察、思考、發現問題和提出問題的重要前提。聯系學生的生活經驗，在激發學生學習興趣與思維之處創設實驗問題情境，有利于激發學生的認知沖突，促進學生學習生物學知識，培養學生的科學探究能力。［1］

案例1“植物細胞的質壁分離和質壁分離的復原”實驗時，要求學生分析糖漬西紅柿、醋拌黃瓜時可看到有水分滲出，而灑水能夠保持蔬菜的新鮮硬挺的原因，思考：（1）植物細胞在什么條件下吸水、什么條件下失水？植物細胞吸水或失水的多少取決于什么條件？（2）探究原生質層相當于一層半透膜？（3）判斷植物細胞壁是否對水分進出有影響？（4）如何保證植物細胞發生質壁分離后又能發生質壁分離的復原現象？（5）如何能夠清楚地觀察到植物細胞的質壁分離和質壁分離的復原現象？（6）如何測定某植物細胞的細胞液的濃度范圍？（7）比較不同植物細胞的細胞液濃度。

通過創設實驗問題情境，引導學生聯系生活經驗和已學的生物學知識，分析糖漬西紅柿、醋拌黃瓜時可看到有水分滲出，而灑水能夠保持蔬菜的新鮮硬挺的原因，讓學生體驗科學家是如何提出問題、對假設的問題作出回答、思考解決問題的途徑，促進學生逐步養成科學探究的態度、掌握科學方法。

二、創設生物學實驗問題，培養學生的思維能力

傳統的教育模式往往重視結論性知識的傳授，忽視過程性知識，使得學生無法理解生物科學知識的形成過程，對生物學實驗原理一知半解。因此，要通過生物學實驗問題的設計，加強對學生思維能力的訓練，幫助學生實現從感性認識到理性認識、由具體思維到抽象思維的發展。

案例2在“探究溫度對酶活性的影響”實驗教學中設計以下問題，指導學生分小組討論：（1）選擇淀粉酶和淀粉作為實驗材料，還是選擇過氧化氫酶和過氧化氫作為實驗材料，為什么？（2）本實驗的自變量、因變量、無關變量分別是什么？如何控制自變量？（3）如何設置一系列不同溫度的實驗組，用什么方法控制溫度？怎樣排除pH和其他因素對實驗結果的影響以控制單一變量？如何設置對照組？（4）怎樣檢測因變量，衡量的指標是什么？檢測的試劑是選用碘液還是選用斐林試劑？為什么？（5）溫度過高和過低對酶活性的影響相同嗎？如何確定酶活性的最適溫度？溫度偏高或偏低時，你預期會出現什么實驗現象？需要進行重復實驗嗎?

巧妙地創設生物學實驗問題情境，指導學生通過思考與討論，學習溫度影響酶活性的原理，理清溫度對酶活性影響的實驗設計思路，掌握對照實驗設計的基本方法，有效地鍛煉學生的思維能力。

三、創設生物學實驗問題，培養學生的質疑能力

實驗教學的重要目的是要教學生如何探究，因此要從實驗設計方案、實驗材料用具、實驗操作方法及實驗結果等方面創設實驗問題情境，鼓勵學生敢于大膽質疑。

案例3開展“噬菌體侵染細菌的實驗”時，要求學生思考：1.在理論上，用32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌后，能觀察到什么現象？與實際觀察到的實驗現象是否一致？2.在理論上，上清液中不含放射性，下層沉淀物中具有很高的放射性，其原因是什么？而實際的實驗結果是：在離心的上層清液中，也有少量的放射性，而下層沉淀物中的放射性強度比理論值略低。其原因是什么？3.在噬菌體和大腸桿菌混合培養的時間過短或過長，上淸液的放射性強度會發生怎樣的變化？請說明原因。4.在理論上，用35S標記的噬菌體侵染大腸桿菌后，能觀察到什么現象？與實際觀察到的實驗現象是否一致？在理論上，下層沉淀物中不含放射性，上清液中具有很高的放射性，其原因是什么？而實際的實驗結果是：在離心的沉淀物中，也有少量的放射性，而上清液中的放射性強度比理論值略低。其原因是什么？5.噬菌體和大腸桿菌混合培養時，攪拌不充分，沉淀物中的放射性強度又會發生怎樣的變化？請說明原因。

通過創設實驗問題情境，引導學生思考噬菌體侵染細菌時實驗現象與實驗預期不一致的原因，從而激發學生質疑放射性強度與噬菌體和大腸桿菌混合培養的時間及攪拌的相關性，以此鼓勵學生敢于大膽設想、大膽質疑。

四、創設生物學實驗問題，提高學生的分析能力

對實驗結果的分析是實驗教學的重要環節。特別是許多學生由于操作方法不當或者實驗材料和試劑選擇不當，造成實驗誤差很大。分析、探討實驗誤差產生的原因，有利于提高學生的分析問題、解決問題的能力。

案例4“葉綠素的提取和分離實驗”結果中，有的色素帶顏色過淺，有的色素帶分離不明顯，有的色素帶彎曲等。指導學生比較觀察實驗現象明顯、效果好的色素帶，對于實驗效果差的色素帶，不急于指出原因，而是引導學生思考：1.使用放置數天的菠菜葉與新鮮的菠菜葉相比，濾液中的色素含量有區別嗎？2.為什么要加二氧化硅和碳酸鈣？加的數量多少有影響嗎？3.將濾液收集到試管中時，為什么要及時用棉塞將試管口塞嚴？4.為什么要將濾紙條的一端剪去兩角？5.為什么濾液細線要重復畫，且要畫細、畫直？6.層析時，為什么不能讓濾液細線觸及層析液？

通過創設實驗問題情境，引導學生對實驗結果誤差的分析討論，從取材、色素提取、濾紙條制作、畫濾液細線、色素分離等方面分析、探討，找出失敗的原因，進而提出改進的措施。有利于提高學生實驗操作的規范性以及分析問題、解決問題的能力。

五、創設生物學實驗問題，培養學生的創新能力

實驗方案的設計要求學生靈活應用生物學知識進行創造性思維，能有效的調動學生學習的積極性，培養學生的創新能力。［2］在高中生物學實驗教學中，創設實驗問題情境，引導學生依據有關實驗原理，設計科學的、創新的實驗方案。

案例5若某種XY型性別決定的雌雄異株植物的種子搭載飛船后在地面進行培養、種植，發現有少數矮桿植株出現。1.若已經證實矮桿是基因突變所致，有兩種可能：一是顯性突變，二是隱性突，你能否利用雜交實驗鑒定該突變體是顯性突變還是隱性突變嗎？2.若已知該矮桿突變體是隱性突變所致，你能否通過一次雜交實驗確定突變基因是位于常染色體上還是位于X染色體上呢？請嘗試設計一個簡單實驗方案加以判定。3.若已知該矮桿突變體是性染色體上基因隱性突變所致，你能否設計一個簡單實驗方案確定突變基因是位于X、Y染色體的同源區段還是只位于X染色體上呢？

通過創設生物學實驗問題情境，引導學生應用雜交實驗設計的原理和方法，思考基因突變和基因位置的問題，進一步改進實驗方案加以解決。以此調動學生的學習積極性，提高學生的綜合應用知識能力、探索創新能力。

綜上所述，高中生物學實驗教學時，創設實驗問題情境，充分體現實驗教學的探究性、綜合性、開放性和創造性，能夠讓學生在解決問題的過程中點燃思維的火花，獲得成功的體驗，從而幫助學生有效地理解與運用生物學知識，提高探究能力、思維能力、質疑能力、分析能力及創新能力。

［1］李丹君.加強實驗探究教學實現生物學新教材課程目標［J］.生物學教學，2002（10）.

［2］陸美紅.中學生物實驗教學中學生創新能力的培養［J］.中學生物學，2000（2）.

（責任編輯：陳欣）