探究性實驗法在生物教學中的應用

【摘要】：生物科學是一門實驗科學，一切生物學知識都來源于對大自然的觀察與實驗。探究教學把科學知識與科學方法結合起來，發展學生的觀察、推理、交流、合作等多種能力，培養學生實事求是的科學態度，使學生能獨立思考，自主學習。

【關鍵詞】：探究 實驗 生物教學 應用

教學方法是實現教學目標的手段，隨著教學改革的深入，生物教學方法百花齊放，本文就“探究性實驗教學法”談談自己的認識。

探索自然不僅需要有關的科學知識，更需要有探索自然的方法和能力。以往的科學教學由于把知識本身作目的，注重科學知識的機械灌輸，忽視科學方法的訓練，致使學生雖然掌握了某門學科的許多知識，但卻不懂得該門學科的科學方法及其價值，缺乏相應的科學研究能力。探究教學則把科學知識與科學方法相結合，在掌握知識的基礎上發展學生的觀察能力、建立假設的能力、推理和預測的能力、交流結果的能力等，即增進學生對科學探究的理解，發展進行科學探究的能力。

生物科學是自然科學中的一門基礎科學，它是研究生物的形態、結構、分類、生理、遺傳和變異、進化、生態的科學。生物以其豐富多彩的生命活動呈現在我們眼前，想要了解其內在的因素，實驗是必不可少的，同時實驗也是生物學研究的一種重要手段，通過實驗可探知生命活動的規律。學生通過實驗體驗，能夠加深對課本知識的理解和掌握，增強學生學習生物學的興趣。因此，教師在教學過程中應重視實驗課，盡可能的為學生創造實驗的條件，并指導學生以實事求是的科學態度進行觀察和實驗，通過實驗去探索生命的奧秘。學生在獲取新知的同時，體驗了發現的樂趣，這一點對開發學生的智力和激發學生學習的主觀能動性、創造性以及對科學的熱愛等方面具有重要的意義。

例如，在學習了實驗法研究案例后，要求學生運用實驗探究法進行“探究影響鼠婦分布的環境因素”的實驗，讓全體學生積極參與，依靠集體的力量進行分工合作。

教師指導：本實驗包括以下幾個重要步驟：⑴發現并提出問題 ⑵收集與問題相關的信息 ⑶作出假設 ⑷設計實驗方案 ⑸實施實驗并記錄 ⑸分析實驗現象 ⑹得出結論。

讓學生分組（8個小組），各組自行設計實驗探究方案，小組間交流合作，找出最佳方案，然后進行實驗。下面是一個小組的實驗方案：

⑴提出問題

實驗前捕捉鼠婦（又稱潮蟲、西瓜蟲）。找一個深棕色或不透光的空瓶子，在瓶蓋上打兩個小孔。瓶中放一層潮濕的土壤，壓實。上課的前一天在家或學校的花盆下、石塊下或其他地方尋找鼠婦，每人捕捉10只，放入瓶中，準備下一節上課用。捕捉鼠婦時會發現，它們經常躲在陰暗潮濕的地方，如石塊的下面、花盆的底部，以及放置擦地墩布的角落。通過觀察會產生這樣一種疑惑：鼠婦為什么要躲藏在這些地方？請你從生物與環境關系的角度，用短句準確表述出這個問題。這樣，你就提出了一個需要通過實驗來探究的問題。

問題：鼠婦通常躲在陰暗的花盆、石塊下，光對鼠婦的分布有影響嗎？

思維都是從問題開始的，發現問題是解決問題的起點，也是解決問題的一種動力。問題就是矛盾，矛盾時時刻刻存在著，但因循守舊和不善于思考的人往往覺察不出矛盾和問題的存在，而勤于獨立思考的人，常常會在別人認為沒有問題的地方發現重要問題，進而取得重大的成果。比如，牛頓發現的萬有引力定律，瓦特發明的蒸汽機等，都是從生活的小事件入手的。同時，任何科學研究都往往有一個從無效到不可靠而被日后的事實所否定，但這些假設給后來的科學者以成功的過程，其間，研究者必須善于發現問題，才能從失敗的教訓中總結出有益的經驗，推動研究工作不斷前進。學生的學習活動也和科學研究工作一樣，需要有啟發性的問題的導入才能逐步深入。

⑵作出假設：

觀察中發現和提出的問題，經過查閱資料和思考以后，你會對問題作出各種嘗試性解釋，這就是假設。一個成功的假設要能夠說明相關事物之間的因果關系。我們知道，環境中的各種因素都可能影響鼠婦的分布，那么究竟是哪種環境因素影響鼠婦的分布呢？是鼠婦怕其他生物的侵擾嗎？是鼠婦怕光嗎？是鼠婦喜濕嗎？你是否觀察過鼠婦出來活動的時間，它的活動規律對你作出假設是否有啟示？通過查閱資料，收集信息，在組內同學的討論后，本組作出了假設。

假設：因為鼠婦怕光，所以鼠婦通常躲在陰暗處。

假設是解決問題的偵察兵，是科學發展的必經之路。假設無論被證實還是被證偽，都具有推動認識發展的作用。海涅說過：“誰若為我們指出了走不出的道路，那么他就像為我們指導了正確道路的人一樣，對我們做了一件同樣的好事”。在科學史上，一些假設由于其內容部分正確可靠為事后的事實證實并經過修改、補充、豐富而成為科學理論 而有些假設雖然不正確、不可靠而被日后的事實所否定，但這些假設給后來的科學者以啟發，使他們找到了另一條通往科學真理的道路。

（3）實驗程序的制定與實施。

①課前捕捉鼠婦。

②自制鼠婦實驗裝置。用硬紙板制成一個長30cm、寬10cm、高5cm的紙槽，將紙槽分成長度相等的兩部分，一端用黑紙包好形成一個黑暗的環境，另一端不做處理。

③將做好的紙槽放在課桌上，將捕捉到的鼠婦（10只）輕輕放入紙槽中。

④將有鼠婦的實驗裝置放在實驗桌上，接受由窗戶進入的陽光，將有黑紙遮擋的一端朝向窗外。

⑤觀察并記錄。同組的同學配合，一人計時，一人計數并記錄。統計每分鐘未遮蓋部分有幾只鼠婦，暗處有幾只鼠婦（將放入的鼠婦總數減去亮處的即可），將數字填寫在表格中。至少統計10次以上。

⑥將每次亮處的鼠婦總數累加起來，除以實驗鼠婦的數目與觀察次數的積。

⑦將全班各實驗小組的比例累加起來，求平均值。

⑧根據實驗得出的數據，判斷鼠婦喜歡亮處還是暗處，檢驗假設是否成立。如果鼠婦分布在光下的平均值小于50﹪，即支持假設，鼠婦喜歡黑暗的環境。

⑨分析實驗過程是否有誤差，討論產生誤差的原因和減少誤差的方法。

（4）回顧探究活動的一般過程，作出總結

實驗完成后，組織學生交流。

①請學生回答為什么不能用一只鼠婦，而且每個組都要十只。

②請學生回答為什么要計算全班的平均值。

③組織學生比較本組的數據和結論與全班的平均數據和結論有無異同，并自我分析或其他組幫助分析。

學生紛紛討論交流，作出以下回答：

①思考回答：是因為一只或少數幾只的偶然性太大，如果數目較多，可以減少誤差，使實驗結果更科學。每組都用10只是便于最后統計全班結果。

②討論回答：因為每個小組只能實驗一次，誤差較大，如果算出全班的平均值，就相當于做了8次重復實驗，全班得出的結論就更加科學。

③分析原因有：實驗裝置的顏色干擾 實驗裝置的設計不合理 實驗時同學的聲音干擾等。

實驗目的不單是學習有關鼠婦的生活習性，而是要求學生在真實的實驗經歷中體現實驗法研究的過程和方法。教學中，教師應鼓勵學生收集有助于他們評定方案是否有效的資料，或指導學生自己動手來驗證方案。在學生驗證方案的過程中，教師應該以“指導者”的身份出現，鼓勵學生依靠自己的力量來完成對整個方案的驗證。在學生遇到困難且經過努力仍無法克服時，教師應該給予必要的引導，幫助學生克服困難，使學生順利進入下一個的驗證。

研究性學習注重培養學生獨立思考、自主學習的能力，課程要有較大的靈活性，通過教與學傳統方式的改變，師生共同建立起平等、民主、教學相長的教學過程，有效提高學生分析、解決實際問題的能力，使教與學的重心不再僅僅放在獲取知識上，而是轉到學會學習，掌握學習方法上，使被動的接受式學習轉向主動的探索式學習。研究性學習的評價關注的不是研究成果、學術水平的高低，而是學習內容的豐富性和研究方法的多樣性，強調學生學會收集、分析、歸納、整理資料，學會處理反饋信息，更加注重研究過程。

總之，只有關注學生，以學生的發展為本，教師多反思多鉆研，靈活運用各種有效的方法，將課堂時間用在“刀口”上，講學生之所需，解學生之所疑，我想在生物課堂的有效教學中一定會取得更大的成績，學生會學得更好。

溫馨提示：

本次試驗觀察后，要特別提醒學生把鼠婦放歸大自然。教育學生愛護動物，對野生動植物，不宜大量采集，這既是愛護生物的資源，也是一種情感教育。

參考資料：

【1】初中新課程教學設計特色案例評析? ?主編：呂世虎

【2】探究教學的學習與輔導? ? ? ? ? ? ?主編：靳玉樂

【3】義務教育課程標準實驗教科書——《生物學》

【4】課程標準新教案 ——《生物學》

【5】理科論文導寫

【6】《生物教學參考》

作者簡介：付靈麗（1970—），女，中學一級教師，大學本科，安徽省蕭縣初級中學城西校區，235200，研究方向：生物