高中生物實(shí)驗(yàn)課探究教學(xué)探索

常耘+張曉亞

【摘 要】生物實(shí)驗(yàn)課探究教學(xué)，打破了傳統(tǒng)生物實(shí)驗(yàn)課多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的形式，一個(gè)課時(shí)完成包括原理、方法、操作、結(jié)果分析等多項(xiàng)內(nèi)容，學(xué)生只是被動(dòng)參與的模式，有效提高了學(xué)生的科學(xué)研究素養(yǎng)和合作學(xué)習(xí)能力，極大的激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。本文以“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”為例，詳述了筆者把實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容與課本基礎(chǔ)知識(shí)有效整合，把實(shí)驗(yàn)課部分內(nèi)容前提或延后在實(shí)驗(yàn)室之外，進(jìn)行生物實(shí)驗(yàn)課探究教學(xué)的課例，以期為中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)課探究教學(xué)的開展提供一些切實(shí)可行的策略和可參考的模式。

【關(guān)鍵詞】生物實(shí)驗(yàn)課；探究教學(xué)策略

一、生物實(shí)驗(yàn)課探究教學(xué)的意義

高中生物新課程標(biāo)準(zhǔn)中倡導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、勤于動(dòng)手、樂于探究，重視培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理信息的能力、獲取新知識(shí)的能力、分析和解決問題的能力以及交流和合作的能力。能力是在實(shí)踐中形成和發(fā)展的。生物學(xué)是一門以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)有著獨(dú)特的教學(xué)特點(diǎn)和教學(xué)手段，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中深入開發(fā)課程資源，大膽進(jìn)行探究教學(xué)嘗試，讓學(xué)生在民主、開放的氛圍下，像科學(xué)家探索真理一樣探究求知，真正成為學(xué)習(xí)的主人，并學(xué)會(huì)用科學(xué)的思維方法去探索結(jié)論，隨之在觀察、操作、分析、歸納等方面的能力也得到了提高。同時(shí)，也極大地激了發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

目前的新課程教材中，雖創(chuàng)設(shè)有探究性實(shí)驗(yàn)課題，但部分實(shí)驗(yàn)課題僅停留于實(shí)驗(yàn)探究的表面形式，真正適于深入探究的實(shí)驗(yàn)課題不多，且由于教師素質(zhì)、實(shí)驗(yàn)室條件等種種原因，在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中還把探究實(shí)驗(yàn)變成了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，甚至是把做實(shí)驗(yàn)變成了看實(shí)驗(yàn)、聽實(shí)驗(yàn)、背實(shí)驗(yàn)。生物學(xué)實(shí)驗(yàn)不應(yīng)該只是一個(gè)驗(yàn)證生物學(xué)結(jié)論的過(guò)程，而更應(yīng)該是一個(gè)探索、嘗試、體驗(yàn)的過(guò)程。在教師的啟發(fā)誘導(dǎo)下，以學(xué)生獨(dú)立自主學(xué)習(xí)和合作討論為前提，為學(xué)生提供充分自由表達(dá)、質(zhì)疑、探究、討論問題的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生通過(guò)個(gè)人、小組、集體等進(jìn)行多種解難釋疑嘗試活動(dòng)，將自己所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際生物學(xué)問題，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)自學(xué)能力，力圖通過(guò)自我探究，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)和掌握科學(xué)方法，為終身學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

二、生物實(shí)驗(yàn)課探究教學(xué)策略

新課程標(biāo)準(zhǔn)中明確列出的19個(gè)基本實(shí)驗(yàn)中，探究類實(shí)驗(yàn)有6個(gè)：“通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)探究膜的透性”、“探究影響酶活性的因素”、“探究酵母菌的呼吸方式”、“探究植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)扦插枝條生根的作用”、“探究培養(yǎng)液中酵母菌數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化”、“探究水族箱中群落的演替”。這幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，都可以按照筆者總結(jié)的實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)策略組織實(shí)施。人教版《分子與細(xì)胞》第四章第1節(jié)教材中設(shè)計(jì)了“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”的探究性課題，該實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，探究和操作的難度并不是很大，結(jié)合課本上探究該課題提示的思路，經(jīng)過(guò)筆者深入的挖掘、開發(fā)和整合，對(duì)該課題的教學(xué)進(jìn)行了改進(jìn)，獲得了更好的教學(xué)效果。本文就以課標(biāo)“活動(dòng)建議”中“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原”實(shí)驗(yàn)為例，以“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”為課題，詳述了筆者進(jìn)行探究教學(xué)的基本策略，以供同行批評(píng)。

1.創(chuàng)設(shè)情境、激發(fā)思維

教材中，學(xué)生在“問題探討”環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)后，認(rèn)識(shí)了滲透現(xiàn)象及原理，然后結(jié)合教材中的圖示（圖4-1水分進(jìn)出哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞的狀況），引導(dǎo)學(xué)生討論分析了動(dòng)物細(xì)胞吸水和失水的原理。這時(shí)，聯(lián)系生活經(jīng)驗(yàn)，如吃過(guò)甜或過(guò)咸的食物后口腔黏膜會(huì)有不適感、對(duì)植物施肥過(guò)量，會(huì)出現(xiàn)“燒苗”現(xiàn)象等，引導(dǎo)學(xué)生思考“為什么會(huì)發(fā)生這些現(xiàn)象”的討論，順勢(shì)引出“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”研究課題。然后，筆者先引導(dǎo)學(xué)生回顧前面學(xué)習(xí)的植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能的知識(shí)，引出原生質(zhì)層的概念。這時(shí)，筆者提示：水分進(jìn)出細(xì)胞要經(jīng)過(guò)原生質(zhì)層，原生質(zhì)層是不是相當(dāng)于一層半透膜呢？我們能不能開動(dòng)腦筋思考一下如何用實(shí)驗(yàn)證明原生質(zhì)層到底是不是相當(dāng)于一層半透膜，實(shí)驗(yàn)應(yīng)該如何設(shè)計(jì)和操作。引導(dǎo)學(xué)生討論后，提示學(xué)生學(xué)習(xí)教材上檢驗(yàn)原生質(zhì)層是不是相當(dāng)于一層半透膜的探究案例。隨之，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考：以該問題為引子，你認(rèn)為還有那些問題值得探究？同時(shí)，給出下列提示：①材料的選擇；②外界溶液的濃度的選擇；③還可作哪些方面探索。讓學(xué)生針對(duì)上述提示，分組討論。

2.分組討論、設(shè)計(jì)方案

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課前以研究小組（約10人）為單位，由組長(zhǎng)負(fù)責(zé)，利用課外活動(dòng)時(shí)間，組織小組成員討論，綜合各人的意見，設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)方案，然后提交實(shí)驗(yàn)方案供老師審閱。由于學(xué)生的知識(shí)面較窄，所以組建了10人為單位的研究小組，以最大限度發(fā)揮集體的智慧。同時(shí)，筆者審閱實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，就實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)操作步驟的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析等內(nèi)容和研究組組長(zhǎng)、實(shí)驗(yàn)小組組長(zhǎng)進(jìn)行分析討論，最后確定了4個(gè)探究實(shí)驗(yàn)方案：①探究用不同實(shí)驗(yàn)材料觀察質(zhì)壁分離與復(fù)原；②探究不同濃度蔗糖溶液中紫色洋蔥表皮細(xì)胞的吸水和失水情況；③探究不同種類溶液中紫色洋蔥表皮細(xì)胞的吸水和失水情況；④探究洋蔥表皮細(xì)胞液濃度大小。

3.分組準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)探究

各研究小組根據(jù)討論設(shè)計(jì)的探究課題及方案，由研究組組長(zhǎng)、實(shí)驗(yàn)小組組長(zhǎng)提前在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備室準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)。例如：設(shè)計(jì)不同實(shí)驗(yàn)材料觀察質(zhì)壁分離與復(fù)原的小組，準(zhǔn)備紫色洋蔥表皮，無(wú)色洋蔥表皮，其他有顏色的葉子的表皮（如：菠菜葉表皮細(xì)胞）等材料；探究不同濃度蔗糖溶液中紫色洋蔥表皮細(xì)胞的吸水和失水情況的小組，配置了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%、30%、50% 、70%等濃度梯度蔗糖溶液；探究不同種類溶液中紫色洋蔥表皮細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原，設(shè)置了果汁飲料、0.3g/mlKCl、 50%乙醇、醋酸等外界溶液；探究洋蔥表皮細(xì)胞液濃度大小的小組設(shè)計(jì)配制了（0.1-0.8）g/ml的梯度蔗糖溶液。

實(shí)驗(yàn)課上，根據(jù)上述探究實(shí)驗(yàn)方案，一個(gè)大研究組的兩個(gè)小實(shí)驗(yàn)組按既定實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行相同的實(shí)驗(yàn)操作，觀察記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。筆者巡視指導(dǎo)，輔助解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種問題。

4.展示報(bào)告、反饋總結(jié)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果出來(lái)后，利用課余時(shí)間，以研究小組為單位討論，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告整理完畢后，利用輔導(dǎo)課時(shí)間，由小組長(zhǎng)負(fù)責(zé)陳述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析實(shí)驗(yàn)成敗及結(jié)論，其他小組提問，該小組成員進(jìn)行答辯，筆者最后總結(jié)點(diǎn)評(píng)各小組實(shí)驗(yàn)，對(duì)優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)小組提出表?yè)P(yáng)、張貼實(shí)驗(yàn)報(bào)告展覽以示鼓勵(lì)。

三、生物實(shí)驗(yàn)課探究教學(xué)反思

實(shí)驗(yàn)探究的整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中經(jīng)歷了如下過(guò)程：發(fā)現(xiàn)問題一思考和分析問題一找出解決問題的方法一實(shí)驗(yàn)操作一分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象一得出結(jié)論。整個(gè)過(guò)程都是在教師啟發(fā)下，學(xué)生獨(dú)立完成的，學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體，充分發(fā)揮了他們的創(chuàng)造性思維能力，在很大程度上拓展了他們的思維，提高了科學(xué)研究素養(yǎng)。

在探究教學(xué)過(guò)程中，教師要注意以下問題：①學(xué)生課下要做好預(yù)習(xí)，對(duì)課本實(shí)驗(yàn)原理、方法等有充分的了解②小組討論的實(shí)驗(yàn)方案要及時(shí)上報(bào)給教師，以確定最終探究方案，提前準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)；③實(shí)驗(yàn)期間要提醒學(xué)生注意安全問題，要遵守課堂紀(jì)律；④實(shí)驗(yàn)課期上教師要多巡視，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)指導(dǎo)；⑤觀察到結(jié)果的實(shí)驗(yàn)小組盡快討論，填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，準(zhǔn)備組間展示。

此外，結(jié)合一些生活中的實(shí)際問題，如“水污染對(duì)生物的影響”，也可以設(shè)計(jì)成探究實(shí)驗(yàn)，讓生物興趣小組的學(xué)生積極思考，獨(dú)立探究，從而完成知識(shí)的遷移和能力的轉(zhuǎn)化，以此來(lái)提高學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)的能力。

雖然對(duì)于實(shí)驗(yàn)課的探究教學(xué)，師生最初都感覺不太適應(yīng)，尤其是學(xué)生感覺難度較大，花費(fèi)了較多時(shí)間，但當(dāng)學(xué)生熟悉具體的教學(xué)流程后，對(duì)探索性實(shí)驗(yàn)的開展自然會(huì)形成一種習(xí)慣，解決問題的能力也會(huì)得到提高，也增強(qiáng)了學(xué)生創(chuàng)新的自信心及科學(xué)探索的積極性。

本文為2015年河南省教育技術(shù)裝備和實(shí)踐教育研究立項(xiàng)課題“普通高中生物探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例的開發(fā)與應(yīng)用研究”部分研究成果（編號(hào)：PZS099）