生物實驗教學中如何培養學生的探究能力

張雨

【摘要】生物實驗是生物學教學的重要組成部分。生物學科的特點決定了生物學的發展主要依賴于科學實驗，許多生物學概念的建立、生物學規律的發現，都通過實驗才能揭示，所以探究實驗的過程就是獲得知識的過程。科學探究通常包括：提出問題、作出假設、制定計劃、實施計劃、得出結論和表達、交流。因此，在生物實驗教學中倡導探究性學習，培養學生發現問題、提出問題、分析問題、解決問題的能力是生物實驗教學的根本目標，有利于學生多種能力的培養。

【關鍵詞】生物實驗教學 培養學生的探究能力

【中圖分類號】G633.91 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）03-0066-02

生物學是一門以實驗為基礎的學科，生物課程以全新的教學理念倡導探究性學習，積極倡導學生主動參與、樂于探索、勤于動手，逐步培養學生收集和處理科學信息的能力、獲取新知識的能力等。生物課的探究過程是學生積極主動地獲取生物科學知識、領悟科學研究方法而進行的各種活動。科學探究通常包括：提出問題、作出假設、制定計劃、實施計劃、得出結論和表達、交流。將科學探究引入義務教育階段生物課程的內容標準，是為了促進學生學習方式的改變，使學生能主動地獲取生物科學知識，體驗科學過程與科學方法，形成一定的科學探究能力和科學態度與價值觀，培養創新精神。探究實驗的方法又是靈活多樣的。其中在探究實驗中培養學生的動手操作、觀察能力是調動學生學習生物學興趣的重要手段。本文通過探究意識的培養、動手和觀察能力的培養、探究模型的構建、探究能力的的發展、信息資源的利用等幾個方面說明了生物實驗教學中如何培養學生的探究能力。

一、探究性實驗教學方法在生物教學中的作用

對于生物學教學來說，在教學過程中為了能夠讓學生能夠更好地認識到生物教學的內容和生物本身的特色，就需要學生通過實驗的方式來了解生物的本質和特色。例如，在講到關于酶的發現過程中就可以看出來，斯巴蘭讓尼并沒有停留于“胃只有物理性消化而沒有化學性消化”這樣的背景中，而是打破常規，探究胃到底有沒有化學性的消化作用，從而設計了巧妙的實驗解決了這個問題，得出了胃具有化學性消化作用的具有說服力的結論。通過學習酶的發現史，使學生認識到從酶的發現直至酶化學本質的揭示及概念的修正，是建立在多位科學家的一系列實驗的基礎上的，沒有這些實驗就沒有酶的發現，就不會有“酶學”這門學科的誕生。因此，應從實驗的角度對生物學的學習進行認識，這樣才能夠讓學生養成一種實驗的手段來得出結果的思維模式，只有這樣才能夠有效地促進生物教學的本質化的推進過程，讓學生在實驗的過程中找到自己對于生物學的興趣所在，通過對興趣的研究和實驗，找到生物教學過程中探究性實驗教學的作用所在。

二、創設情境，激發學生的探究欲望

設計教學活動，創設良好情境是激發探究欲望的前提，問題情境的設置是促使學生在原有知識與必須掌握的新知識之間發生激烈沖突，激化學生意識中的矛盾。引導學生發現和提出問題，發現新的生物情景與已有知識的沖突，進一步提出問題，做出合理的假設與猜想。因此，在生物教學中努力營造良好的探究氛圍，讓學生置身于自主探究的情境中，以激發學生的學習欲望，使學生樂于學習。抓住時機引導學生嘗試應用實驗探究、資料查詢、調查訪問等方法，使學生步入自主學習軌道的良好途徑。在具體的教學中由教師提出問題，讓學生思考、討論。例如，在探索影響酶活性條件的實驗中，為什么在探索溫度對酶活性的影響中，試管內先加淀粉液，再加60℃的熱水，沸水、冰水，最后才加淀粉酶，能否顛倒？實驗步驟顛倒后會出現怎樣的結果？為什么？在探索PH值對酶活性的影響中，為何先加淀粉酶，后加淀粉液？在結果的檢驗中是用碘液檢測效果好，還是用斐林試劑檢測效果好等。

三、在生物實驗中培養學生的觀察能力

首先，明確觀察目的，確定觀察對象，掌握觀察方法。課堂教學中的演示實驗，最能調動學生的情緒，激發他們學習的興趣和求知欲，達到培養和發展學生觀察能力的目的，培養學生分析實驗程序的能力。在實驗前使學生明確觀察的目的，知道要觀察什么，避免隨意性和盲目性。培養學生觀察的準確性和敏銳性，教會學生正確的觀察程序和科學的觀察方法，正確的觀察方法，學會運用對比、重復的方法進行觀察，以發現事物的差異，培養學生在觀察中發現問題，從而引起學生進一步的探究的欲望。其次，精心組織分組實驗，培養學生觀察能力。分組實驗，是培養學生動手能力的重要手段。學生通過親自實驗，熟練掌握操作技能、技巧，而后鞏固驗證，加深和擴大他們所學得的理論知識。如觀察洋蔥根尖有絲分裂實驗。觀察根尖結構的順序：由上至下，根冠→生長點→伸長區→根毛區；觀察“C3植物”和“C4植物”的葉切片結構，通過對比法，學生很容易區別C3植物和C4植物葉肉細胞和維管束的形態和結構。這樣，既能促進學生做好實驗，又能培養學生的觀察能力。一種好的觀察方法應是：明確觀察目的；確定觀察對象；設計觀察程序和手段；記錄觀察現象；分析觀察結果。

四、培養學生規范的實驗動手操作能力

首先，明確實驗儀器的原理和藥品的特性，培養學生基本操作能力。在實驗前可通過介紹或學生查找資料，明確實驗所需儀器或藥品的特性，從而培養學生基本實驗操作能力。比如：高倍鏡適宜觀察局部和細節，例如要觀察細胞中的葉綠體、線粒體等細胞器。低倍鏡所看到的面積大適宜觀察材料的整體結構，以及尋找觀察目標。又如觀察植物細胞的有絲分裂實驗，該實驗應讓學生了解龍膽紫或醋酸洋紅是與染色體結合的堿性染料，學生基本都會錯誤地認為堿性染料呈堿性，而事實上是酸性的。

其次，教師先規范的去操作，然后讓學生模仿。教師規范操作步驟，講清楚注意事項，邊讓學生按照事先分好的小組每人輪流模仿操作一步。教師巡視及時表揚規范操作快而且準確的學生，糾正錯誤操作，如用左眼觀察時，糾正學生用右眼觀察或閉著右眼的習慣，轉動轉換器時，糾正扳物鏡的錯誤操作。這樣學生很快對好光，觀察到標本在視野中的圖像。由于每個學生都有機會親自操作，大家對顯微鏡的使用方法均能掌握，達到強化記憶的目的，這樣容易培養學生規范的實驗動手操作能力。

其次，實驗步驟的預習是學生動手規范操作的關鍵。實驗前指導學生預習，在實驗過程中應根據學生的知識水平和實驗所涉及的原理的難易程度，由教師講清楚操作原理或提出問題讓學生思考，使學生既知道實驗應怎么做，也知道為什么要這樣做。抓住每一步的關鍵詞語串通于實驗步驟之中，能收到好的實驗效果。這樣學生很快掌握步驟、要領，在顯微鏡下觀察到自己制作臨時裝片中的細胞，然后繪出細胞結構圖。這樣學生在正確的實驗動手操作過程中調動了學習的熱情，提高了參與的積極性，培養了學生認真的科學態度，動手操作能力得到有效的煅煉和不斷的發展。

五、重視實驗教學，構建探究模型，培養學生實驗設計能力

充分重視實驗課教學，有利于幫助學生構建探究模型。在實驗探究活動中要讓學生嘗試考慮影響問題的主要因素，形成控制變量的意識，使學生認識到具體的科學問題常常都是多個因素共同造成的結果，但在一定條件下有時是某個因素對問題起重要作用，所謂這個條件就是除主要因素以外的其他因素對問題的影響應該小到可以忽略的程度，這是幫助學生建立控制變量的過程，也是構建探究模型的過程。生物實驗設計，就是學生在具備一定的生物學知識和實驗技能的基礎（下轉92頁）（上接66頁）上，明確實驗目標和要求，選擇實驗設計原理，選用實驗儀器材料，確定實驗思路，安排實驗步驟，并對實驗結果進行預測、分析和討論等一系列設計實驗方案的活動。生物實驗設計能力，主要體現為學生能否正確理解并恰當選用實驗原理，運用生物學知識和實驗技能，善于在不同情境下靈活遷移，設計出實驗新方案的能力。生物實驗設計能力要在長期的實驗設計訓練中逐步形成。實驗設計的基本思路：①明確實驗目的，實驗原理，以及實驗要求的基本條件；②精心策劃實驗方法、嚴格設計實驗過程、合理設置對照實驗，并進行科學測量；③能夠做到有效預測實驗結果、科學描述實驗結果，并得出科學的實驗結論。單一變量原則和對照原則是設計實驗的兩大基本原則。

六、在實驗中培養學生的分析能力和探索創新能力

如在觀察洋蔥表皮細胞的實驗中，讓學生分析為什么要設計有擦拭玻片、展平內表皮、染色等步驟，為什么要在洋蔥葉片內側取觀察材料，出現氣泡、壓壞玻片是什么原因，應該如何操作。在綠葉在光下制造淀粉的實驗中，引導學生分析為什么要將天竺葵經過暗處理，為什么用黑紙片遮蓋部分葉片，在葉片上滴碘液并清洗后葉色的變化對比說明了什么，為什么？在生物實驗過程中注重這些細節，能很好地對學生的探究能力進行有效培養。在通過抓好教材實驗培訓的基礎上，教師要通過精心選擇探究課題，或鼓勵學生發現生活中的課題，組織引導學生開展課外探究活動，如探究二氧化碳是光合作用的原料，探究唾液對淀粉的消化作用等活動，在學生探究的過程中，教師要給予關注，給予適當的引導，及時給予肯定和鼓勵，激發學生興趣。

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