基于探究實驗思路的材料分析與能力培養(yǎng)

楊得俊

摘 要：本文應(yīng)用類比的方法，與學生進行相關(guān)探究實驗思路的交流，使探究思想與生活實際相聯(lián)系，結(jié)合教材內(nèi)容靈活應(yīng)用，使艱澀的理論變成科學研究的利器，深化教學內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：探究思路 實驗設(shè)計 教材分析 實際應(yīng)用

中圖分類號：G63文獻標識碼：A文章編號：1003-9082（2020）05-0-01

生物學實驗教學是高中生物教學的重點，也是難點，是貫穿整個生物學的一根紅線，幾乎適合任何生物學問題的解決。生物學實驗教學一方面能使學生掌握生命科學知識，培養(yǎng)學生生物學綜合素養(yǎng);另一方面也是生命科學研究型人才培養(yǎng)所必須的。生物學實驗理論教學主要包含密不可分的兩大內(nèi)容，即探究實驗思路和實驗設(shè)計。針對“細胞核——系統(tǒng)的控制中心”一節(jié)的四組資料，教師可以基于探究思路和實驗設(shè)計的理論，引導(dǎo)學生進行實驗分析，幫助學生大致理解和掌握對生物學問題的探究思路和實驗設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容。下面談?wù)勎业闹饕龇ā?/p>

一、教學設(shè)計思路

學生閱讀教材中的“材料分析”，教師提出三個問題：問題1：細胞核存在于細胞中有作用嗎？問題2：如何設(shè)計實驗來證明你的觀點？問題3：課文“資料分析”的四個實驗有哪些優(yōu)點和不足？基于對這三個問題的解決，使學生大致形成對問題進行探究的基本思路，獲得分析設(shè)計實驗、得出結(jié)論的基本能力。

二、教學過程

1.教學導(dǎo)入

教師引導(dǎo)學生思考回憶“線粒體和葉綠體的觀察”實驗中：是否能看到細胞核？教師展示口腔上皮細胞的高倍顯微鏡照片，讓學生識別相關(guān)結(jié)構(gòu)。再通過觀察比較口腔上皮細胞、人成熟紅細胞、變形蟲、草履蟲、大腸桿菌等細胞模式圖，讓學生繼續(xù)辨認細胞核，并得出初步的結(jié)論：細胞核是存在于是真核細胞內(nèi)最大的細胞結(jié)構(gòu)，是真核細胞區(qū)別于原核細胞最顯著的標志之一;極少數(shù)真核細胞無細胞核，如哺乳動物的成熟的紅細胞，高等植物成熟的篩管細胞等;有些細胞中細胞核不止一個，如草履蟲。教師提出問題：從上面提供的資料中，你認為細胞核在細胞中有作用嗎？引入新課。

2.探究思路的滲透

針對“細胞核在細胞中有作用嗎”的問題，教師引導(dǎo)學生分組進行討論、做出合理的假設(shè)、找出支持自己觀點的證據(jù)。在此，教師可以應(yīng)用類比的方法，舉一些生活實際的例子，讓學生看清人們究竟是怎么認同別人觀點的思維方式，以期滲透探究實驗思路的主要環(huán)節(jié)，調(diào)動學生參與學習的積極性，激發(fā)學生學習興趣。經(jīng)典事例：她在人群中多看了我一眼（觀察現(xiàn)象）;提出假說： 她會嫁給我？演繹推理（預(yù)期結(jié)果）：我向她求婚她會答應(yīng)我;實驗驗證（看得見的證據(jù)）：“嫁給我好嗎？”“滾！”;得出結(jié)論（問題答案）：我想多了。這個是侯老師花了十分鐘想出來的，是解讀什么是探究的極佳示例，屢試屢爽，課堂教學效果棒棒的。

3.實驗設(shè)計相關(guān)內(nèi)容的滲透

引導(dǎo)學生大聲說出自己的觀點（假設(shè)）：細胞核在細胞中有作用。教師問：要證明你的觀點是否正確的關(guān)鍵是要干什么？學生答：找一個人人都看得見的證據(jù)。教師再問：證據(jù)從哪里來？學生答：設(shè)計實驗。教師追問：設(shè)計實驗的關(guān)鍵是什么？引導(dǎo)學生繼續(xù)思考：（1）“有無細胞核”（自變量的操縱）與“細胞原有的生命活動是否改變”（因變量的檢測）之間最可能會出現(xiàn)的兩種情況（預(yù)期結(jié)果）的關(guān)系，得出相應(yīng)的結(jié)論，理清探究思路。（2）“細胞原有的生命活動是否改變”如何檢測才是真實可靠？滲透設(shè)置對照實驗的意義和方法。

4.自主學習

學生帶著問題閱讀書本中的4個資料，教師出示問題：分析4則資料思考以下問題：①每一組實驗改變的（自變量）是什么？②看到的現(xiàn)象（因變量）是什么？③你分別能得出什么結(jié)論？④每組實驗中哪些是實驗組，哪些是對照組？設(shè)計對照組的目的是什么？⑤你覺得實驗中有沒有可以改進的地方？

5.引導(dǎo)學習

教師引導(dǎo)學生分析資料一——黑白美西螈核移植實驗，教師提問：美西螈皮膚顏色遺傳（性狀遺傳）是由細胞核控制的嗎？引導(dǎo)學生找到看得見的證據(jù)并得出結(jié)論。該實驗中有沒有可以改進的地方或者增加一些實驗，讓該實驗更具有說服力？學生展開小組討論。學生很容易想到是：（1）直接培養(yǎng)黑美西螈和白美西螈，同種美西螈核移植細胞或者受精卵細胞，觀察發(fā)育情況（這是本實驗的空白對照）;（2）用兩種美西螈相互做核移植實驗，觀察發(fā)育情況（排除“核移植”操作對結(jié)果的影響）。教師要做出正確的引導(dǎo)評價，目的是引導(dǎo)學生應(yīng)用對照實驗讓“看得見的證據(jù)”更具說服力。

教師引導(dǎo)學生分析資料二——蠑螈受精卵橫溢實驗，教師提問：蠑螈受精卵的發(fā)育是由細胞核控制的嗎？引導(dǎo)學生找到看得見的證據(jù)并得出結(jié)論。教師提示學生思考：這個實驗中對照組是什么？學生進行小組討論。教師要求學生說出自己的理由，分析學生理由中不合理的地方。最后強調(diào)，為了使實驗結(jié)果真實可靠，需要以有核的一半作為對照。

教師引導(dǎo)學生分析資料三——變形蟲切割實驗，教師提問：變形蟲的細胞核的作用是什么？引導(dǎo)學生用看得見的證據(jù)論證自己的觀點。變形蟲切割實驗在實驗設(shè)計方面跟蠑螈橫溢實驗非常相似，可進一步強調(diào)對照實驗的類型。

教師引導(dǎo)學生分析資料四——傘藻的嫁接和核移植實驗，引導(dǎo)學生分別得出嫁接實驗和核移植實驗的結(jié)論。提問：嫁接實驗證明了什么？學生給出的答案：生物的形態(tài)發(fā)育跟細胞核有關(guān)。教師提問并指導(dǎo)：嫁接實驗直接涉及到細胞核嗎？該實驗只是將傘藻分割成了傘帽、傘柄和假根三部分，因此只證明了傘帽的形態(tài)跟假根有關(guān)，與傘柄無關(guān)。教師引導(dǎo)學生進入歷史情境：由于傘帽距離傘柄的距離更近，所以科學家當年提出的實驗假設(shè)可能是怎樣的？學生回答：傘帽的形態(tài)是由傘柄控制的。教師強調(diào)：即使實驗結(jié)果和預(yù)期不符，同樣可以得出一定的實驗結(jié)論。同時也說明人們在認識客觀事物的道路上總是曲折上升的，并不是一帆風順的。

最后教師進行總結(jié)歸納：細胞核控制著生物的遺傳和代謝。

三、教學設(shè)計特色及反思

探究活動旨在培養(yǎng)學生的邏輯思維能力和實踐能力，把提高全體學生科學素養(yǎng)的目標落到實處，使學生從中獲得明晰的科學方法。在教學過程中，沒有把假說演繹法概念化，而是應(yīng)用富有趣味性的事例，把概念事例化、生活化，讓學生感覺科學研究就在我們身邊，而不是高不可攀的。學生以研究者的身份思考并解決問題，引導(dǎo)學生在找證據(jù)的過程中學會分析實驗，不但滲透了探究思路，也掌握了實驗設(shè)計的基本原則，從思想層面真實體驗了生物科學探究的思路方法，學生參與度很高，理解也更加深刻。