英國“光合作用”一節實驗教學中的文化特色

華激文

(江蘇省天一中學 無錫 214101)

在江蘇省教育廳組織的赴英生物學骨干教師培訓期間，筆者有幸深入課堂觀摩了一些中學科學課(主要是生物學)，零距離地體驗了英國中學生物學實驗教學過程，感觸頗深。中國和英國在中學生物學教學方面存在著一定的思維和方法上的差異，一個側重基礎知識的積累及運用，傳道解惑、教法靈活高效；一個以學生實踐為主，注重個性培養，提倡應用能力，教法細致創新[1]。

本文以英國曼徹斯特一所私立中學“光合作用”一節課的生物學實驗教學實錄為例，從“科學中的語文能力、科學中的思維能力、科學中的創造能力和科學中的安全能力”4個方面闡述該校生物學教學的文化特色，期望對我國的中學生物學教學，特別是對資優學生的創新教育有所啟發。

1 科學中的語文能力

英國科學(生物學，下同)教師極其重視學生科學教學中語文能力的培養。在光合作用實驗課上，為了探究光合作用釋放氧氣，教師給每個小組的學生提供了教師自己制作的計劃表格2份，讓學生先自主討論： 你的計劃？

計劃表格1中主要填空項目有(表格略)： ①計劃；②我們在研究；③我們可以改變；④我們可以測量/觀察；⑤我們將改變變量；⑥我們將測量/觀察因變量。

計劃表格2中主要填空項目有(表格略)： ①我們的問題是：；②我們應保持一致；③實驗過程中，我們需要觀察測量哪些指標？④當我們改變自變量時，因變量將會發生什么變化？⑤原因是：。

以上對光合作用實驗課的教學設計可以清晰地展示該教師通過計劃表格，培養學生閱讀和表達交流的能力： 如何提出問題、作出假設、設計變量和排除無關變量的影響，從而一步步走向實驗成功。實驗教學的思路是： 首先，讓學生明晰光合作用的原理、目的；其次，才是討論與表達實驗方案的設計、實驗變量的控制、實驗結果的測量與定量分析等。

對于目前缺少閱讀時空、語言表達有待提高的中學生來說，這種科學中語文能力的培養方式，通過教師的講解是無法替代的。在“大聲”的表達中，“由聲”入情、“以聲”入境，這種良好的討論交流模式，把話語權轉給學生，培養學生用“說”的方式來進行實驗設計： 討論環節清晰、任務導向明確和實驗操作高效，學生在交流討論中觸摸文字之美，思維碰撞中體驗自然科學之美。

2 科學中的創造能力

英國實施小班教學，雖然有統一的國家教育綱領與課程說明。但是，教師對教材的處理有較大的自主性、靈活性。在“光合作用釋放氧氣”一節的探究實驗課上，英國的教師給每個學生小組只提供了不同瓦數的若干燈泡、插座、直尺、夾子、試管、金魚藻和天竺葵等實驗器材，實驗方案與步驟需要每個小組在交流討論的基礎上自行創造并設計實施。

明確任務后，教師首先引發學生思考。問題是： ①一些無關變量應保持一致(等量原則，請舉例：)；②實驗過程中，需要觀察測量哪些指標？③當改變自變量時，光合作用結果將會發生什么變化？④實施金魚藻光合作用實驗時，自變量發生改變時，隨之測到的因變量也發生變化，需要通過測量哪些因變量，來獲得證據？

在實驗方案的設計中，對于光照強度(自變量)的控制，學生討論結果差異較大。有的小組用燈光和試管的距離來控制光照強度，有的則選擇不同瓦數的燈泡來控制光照強度。導致每個小組對于無關變量的控制方式也不同。

另外，每個小組對于生物信號的采集與處理(因變量)的方式也有差異： 有的用單位時間內，釋放氣泡的個數表示光合作用強度，有的則用收集的氣泡的量來表示光合作用強度。學生討論想象的力量是巨大的，這樣的探究實驗課，生物學知識是生動鮮活的，是真正意義上的學生探究實驗。

3 科學中的思維能力

英國中學科學的教室是固定的，由每位教師自己設計布置教室，因而學科特色濃厚。每位學生按照個性差異選課，走班上課。因而，每位學生的課表都是不同的。

在光合作用的實驗課中，學生進行“影響光合作用強度的環境因素”一節的探究實驗，教師在教室里擺放了天竺葵、金魚藻等各類綠色植物，要求學生根據實驗方案“選擇自己的儀器設備及實驗材料，確定回答一個科學問題的適當方法”，針對有限的實驗器材(試管、直尺等)，學生經過思索，大都放棄了天竺葵，選擇了金魚藻。他們認為，金魚藻體積小、可放在試管中培養觀察，易于操作，實驗現象容易觀察。

接著，該教師要求學生，以自變量為橫坐標(改變條件： 如光照強度)，因變量為縱坐標(測量結果： 單位時間氣泡的產生數量等)，畫出曲線圖，呈現/展示實驗結果。實驗結果記錄表中主要填空項目有(表格略)： ①呈現結果：；②測量的因變量；③標題；④改變的自變量。

這里，教師適時地抓住學生思維的“火花”： 是不是光照強度越強，光合作用釋放的氧氣越多呢？鼓勵學生進行探索，通過實驗探究比較，學生發現光合作用釋放的氧氣(氣泡)并不是無限增多的，為什么呢？以此創設情境，激發學生強烈的好奇心，讓學生進行深入地反思，影響光合作用強度的因素有哪些？光合作用釋放的氣體出現誤差的原因是什么？教師鼓勵學生大膽質疑、發表見解和展開討論，在真實的問題情境中幫助學生主動建構光合作用的知識體系，學生在做中學、學中做，有效地培養了學生的科學思維。

隨著實驗的開展，實驗材料的選擇、方案的設計、結果的記錄、學生主動參與、親身體驗、交流分享、理解與領悟了“光照強度對光合作用強度影響”的一些科學知識，這樣的生物學實驗探究課堂，對學生視野之開闊、思維之啟迪和創新欲望之激發等各方面都產生了積極的影響，在學生的心靈深處留下了深深的烙印，為提升學生科學思維提供了臺階。

4 科學中的安全能力

生物學是一門以實驗為基礎的學科，科學研究從現象到本質、從定性到定量，如何在生物學實驗教學中防微杜漸、未雨綢繆，培養學生在實驗安全問題上“勿以患小而為之”的意識呢？

該校教師說，第一次走進生物學實驗室，每位學生都會收到一張“實驗室安全須知”的漫畫(圖1)，該漫畫栩栩如生，惟妙惟肖，目的是告知學生： 在科學實驗室里你會找到實驗室安全須知，它們的存在是為了你們的安全。該漫畫顯示了一個沒有安全須知的實驗室，教師請每一位學生仔細觀察，并指出實驗室里存在的所有問題。

圖1 實驗室安全須知漫畫

在實驗課上，學生眉飛色舞地依次指出漫畫中存在的一些安全問題，教師則在關鍵處適當地點撥，所花時間雖然不多，效果卻出奇的好。漫畫涉及的安全問題學生不僅一目了然，而且主動將其與相關知識融會貫通，此法可謂“四兩撥千斤”。

拿著這張實驗室安全漫畫，親眼目睹了英國教師對于實驗室安全教育的趣味訓練展示，對比國內學校生物學實驗室墻角靜靜貼著的“生物學實驗室安全守則”來說，深感英國科學教育中安全能力培養的魅力所在。

英國的科學教育特別重視細節，運用實際操作體驗來完善學生知識結構，師生的實驗安全防衛意識都比較強，他們嚴謹細致的教學風格給訪學者留下了深刻的印象。該校實驗室安全教育的方法靈活多樣，教師除了繪制一些漫畫來對實驗室不該出現的現象作出解釋外，還會錄制一些安全教育的視頻，來強調實驗安全的一些細節問題。

如果我國的中學生物學教材內容以及實驗課，也能關注每一個實驗安全細節，并在教師的引導下落實實驗安全要求，相信學生的實驗安全能力會在潛移默化中得到較大的提升。