以教材實(shí)驗(yàn)案例引導(dǎo)學(xué)生思考的視角及啟示

摘 要：本文通過(guò)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的三個(gè)問(wèn)題：為什么難以正確表述實(shí)驗(yàn)結(jié)論、為什么難以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、為什么難以分析實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的例證剖析，指出教師要引導(dǎo)學(xué)生從整體的視角、遷移的視角和論證的視角去解決問(wèn)題。

關(guān)鍵詞： 教材；實(shí)驗(yàn)；案例；思考；視角；啟示

一、為什么難以正確表述實(shí)驗(yàn)結(jié)論

1.問(wèn)題的提出

沃泰默固執(zhí)地認(rèn)為，胰腺分泌胰液仍屬神經(jīng)調(diào)節(jié)。常規(guī)教學(xué)中，教師強(qiáng)調(diào)他對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解釋是錯(cuò)誤的。因此學(xué)生形成印象：胰液的分泌不受神經(jīng)調(diào)節(jié)，完全否定了沃泰默的觀點(diǎn)。貝利斯和斯他林的實(shí)驗(yàn)中，沒(méi)有神經(jīng)的參與，所以胰液的分泌受到的調(diào)節(jié)屬于化學(xué)調(diào)節(jié)，而不是神經(jīng)調(diào)節(jié)。教材的資料中顯示貝利斯和斯他林的結(jié)論得到高度肯定，貢獻(xiàn)突出。因此學(xué)生普遍認(rèn)為：胰腺分泌胰液只有化學(xué)調(diào)節(jié)沒(méi)有神經(jīng)調(diào)節(jié)。

2.教材實(shí)驗(yàn)案例

人教版高中生物教材必修3第24頁(yè)的主要內(nèi)容：法國(guó)學(xué)者沃泰默對(duì)胰腺分泌胰液的調(diào)節(jié)做了實(shí)驗(yàn)：（1）將稀鹽酸注入狗的上段小腸腸腔，胰腺分泌胰液；（2）將稀鹽酸注入狗的血液中，胰腺不分泌胰液；（3）將稀鹽酸注入狗的上段小腸腸腔（切除通向該段小腸的神經(jīng)，留下血管）后，胰腺分泌胰液。貝利斯和斯他林重復(fù)了沃泰默的實(shí)驗(yàn)，他們的假說(shuō)是：在鹽酸的作用下，小腸黏膜可能產(chǎn)生了一種化學(xué)物質(zhì)，該物質(zhì)進(jìn)入血液后，隨血液循環(huán)到胰腺，引起胰液的分泌。1902年，為驗(yàn)證該假設(shè)，他們把狗的小腸黏膜與稀鹽酸混合后，加沙子研磨制成提取液。將提取液注射到同一只狗的靜脈中，發(fā)現(xiàn)胰腺分泌胰液。他們將小腸黏膜分泌的這種化學(xué)物質(zhì)命名為促胰液素。

3.引導(dǎo)學(xué)生思考

沃泰默實(shí)驗(yàn)第（3）步驟中只是人工去除了神經(jīng)，人為地排除了神經(jīng)調(diào)節(jié)的方式。第（1）和第（3）步只能說(shuō)明神經(jīng)的存在與否對(duì)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)影響。如果要得出結(jié)論：胰液的分泌不受神經(jīng)調(diào)節(jié)，應(yīng)該再設(shè)計(jì)第（4）組實(shí)驗(yàn)：切除通向該段小腸的血管，只留下神經(jīng)，再向小腸內(nèi)注入稀鹽酸，預(yù)期的現(xiàn)象是胰腺不分泌胰液。貝利斯和斯他林的實(shí)驗(yàn)沒(méi)有推翻沃泰默的實(shí)驗(yàn)，而是發(fā)現(xiàn)了新的調(diào)節(jié)途徑。俄國(guó)的生理學(xué)家巴普洛夫?qū)ο俚纳窠?jīng)調(diào)節(jié)做了大量研究，也曾認(rèn)為鹽酸刺激胰腺分泌胰液是神經(jīng)反射。在此基礎(chǔ)上，用發(fā)展的觀點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生，即胰腺分泌胰液既受到體液調(diào)節(jié)又受到神經(jīng)調(diào)節(jié)。

4.啟示

教師應(yīng)該將一個(gè)個(gè)實(shí)驗(yàn)聯(lián)系起來(lái)，以免學(xué)生對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)形成孤立的印象，無(wú)法形成整體認(rèn)知。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生從整體的視角去思考實(shí)驗(yàn)結(jié)論的最佳表述，有利于提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)分析能力。

二、為什么難以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

1.問(wèn)題的提出

在考試中，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案證明以下命題：（1）頂芽的生長(zhǎng)素運(yùn)輸?shù)絺?cè)芽導(dǎo)致側(cè)芽生長(zhǎng)受抑制；（2）種子產(chǎn)生生長(zhǎng)素導(dǎo)致子房壁發(fā)育成果實(shí)；（3）成熟葉產(chǎn)生脫落酸導(dǎo)致葉柄容易脫落。學(xué)生不會(huì)設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案，題目發(fā)生變化，更不知道如何動(dòng)筆。

2.教材實(shí)驗(yàn)案例

人教版高中生物教材必修3教材46頁(yè)的主要內(nèi)容：1880年英國(guó)達(dá)爾文研究植物的向光性，實(shí)驗(yàn)的過(guò)程：第一組：胚芽鞘在單側(cè)光下，向光彎曲生長(zhǎng)；第二組：在單側(cè)光下，去除尖端的胚芽鞘，不生長(zhǎng)也不彎曲；第三組：在單側(cè)光下，用錫箔罩住胚芽鞘尖端，向上直立生長(zhǎng)；第四組：在單側(cè)光下，用錫箔罩住胚芽鞘尖端以下一段，向光彎曲生長(zhǎng)。

3.引導(dǎo)學(xué)生思考

達(dá)爾文實(shí)驗(yàn)的推想：?jiǎn)蝹?cè)光照射使胚芽鞘產(chǎn)生某種“影響”，傳遞到下面的伸長(zhǎng)區(qū)，造成背光側(cè)比向光側(cè)生長(zhǎng)更快，因此胚芽鞘出現(xiàn)向光彎曲。其核心內(nèi)容是：尖端產(chǎn)生“影響”導(dǎo)致下部伸長(zhǎng)區(qū)彎曲生長(zhǎng)，這句話符合“A產(chǎn)生B導(dǎo)致C發(fā)生”的模式，其中的A是“尖端”，B是“影響”，C是“下部伸長(zhǎng)區(qū)彎曲生長(zhǎng)”。該模式的命題下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)往往需要四組，第一、二組的單一變量是有無(wú)A，第三、四組的單一變量是有無(wú)B。例如命題：頂芽的生長(zhǎng)素運(yùn)輸?shù)絺?cè)芽導(dǎo)致側(cè)芽生長(zhǎng)受抑制。那么設(shè)計(jì)的方案可以是，第一組：不做處理；第二組：去除頂芽；第三組：去除頂芽，切口放置空白瓊脂塊；第四組：去除頂芽，切口放置含有生長(zhǎng)素的瓊脂塊。如果第一組側(cè)芽抑制，第二組側(cè)芽發(fā)育，第三組側(cè)芽發(fā)育，第四組側(cè)芽抑制，則命題成立。該設(shè)計(jì)方案與達(dá)爾文的實(shí)驗(yàn)步驟有著異曲同工之妙。

4.啟示

教材實(shí)驗(yàn)案例不僅是案例，而且是可以挖掘很多實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路的重要資源。教師引導(dǎo)學(xué)生以教材實(shí)驗(yàn)為原型，思考教材實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)還可以遷移到什么樣的題目中，思考各種實(shí)驗(yàn)命題素材的共性和模式，將有效幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)和考試中解決類似問(wèn)題。

三、為什么難以分析實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)

1.問(wèn)題的提出

學(xué)完了“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”這一節(jié)內(nèi)容，很多教師直接指出：DNA具有更強(qiáng)的熱穩(wěn)定性，加熱殺死后的S型細(xì)菌中蛋白質(zhì)發(fā)生變性，DNA并沒(méi)有失去活性，在溫度下降后DNA恢復(fù)原狀。學(xué)生被動(dòng)接受，沒(méi)有自我思考，也沒(méi)有論證的過(guò)程。學(xué)生再碰到類似實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的分析，還是不會(huì)。

2.教材實(shí)驗(yàn)案例

格里菲思的第四組實(shí)驗(yàn)：將R型活細(xì)菌與加熱后殺死的S型細(xì)菌混合后，注射到小鼠體內(nèi)，結(jié)果小鼠患敗血癥死亡。艾弗里實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)步驟：將S型細(xì)菌的DNA加入到R型細(xì)菌的培養(yǎng)基上，結(jié)果出現(xiàn)了S型細(xì)菌的菌落，分離后培養(yǎng)還是S型細(xì)菌的菌落。

3.引導(dǎo)學(xué)生思考

加熱殺死的S型細(xì)菌與R型細(xì)菌混合后再注射，從小鼠尸體中分離S型細(xì)菌，其后代還是S型細(xì)菌。而S型細(xì)菌的DNA加入到R型細(xì)菌培養(yǎng)基上，就是S型細(xì)菌的DNA與R型細(xì)菌混合，而且培養(yǎng)基上出現(xiàn)了S型細(xì)菌的菌落。肺炎雙球菌體內(nèi)和體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象實(shí)質(zhì)都是R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌。格里菲思實(shí)驗(yàn)中R型細(xì)菌接觸加熱殺死的S型細(xì)菌，而艾弗里實(shí)驗(yàn)中R型細(xì)菌接觸S型細(xì)菌的DNA，二者都發(fā)生了轉(zhuǎn)化。“加熱殺死的S型細(xì)菌”與“S型細(xì)菌的DNA”起的作用是一樣的，所以S型細(xì)菌在加熱殺死后，DNA并沒(méi)有失去活性。

4.啟示

學(xué)生經(jīng)常被灌輸正確的現(xiàn)成結(jié)論，喪失了提出問(wèn)題和反思問(wèn)題的能力。我們?cè)谶M(jìn)行教材典型的實(shí)驗(yàn)案例教學(xué)時(shí)，不要將實(shí)驗(yàn)結(jié)論直接灌輸?shù)綄W(xué)生頭腦中，而要引導(dǎo)學(xué)生從逆向論證的視角去思考實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的本質(zhì)所在，引導(dǎo)學(xué)生去提出問(wèn)題，并主動(dòng)思考實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的支持依據(jù)。