由一次驗證性實(shí)驗改為探究性實(shí)驗引發(fā)的思考

徐水華

1主題提出的背景

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》（以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》）倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，《標(biāo)準(zhǔn)》指出將科學(xué)探究引入義務(wù)教育階段生物學(xué)課程內(nèi)容，是為了促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的改變，使學(xué)生能主動地獲取生物科學(xué)知識，體驗科學(xué)過程，形成一定的科學(xué)探究能力和科學(xué)態(tài)度與價值觀，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。

江蘇鳳凰教育出版社生物教材（以下簡稱蘇教版）七年級下冊第九章第一節(jié)“人體需要的主要營養(yǎng)物質(zhì)”中有一個驗證性實(shí)驗“驗證食物中含有蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪。要求學(xué)生按照教材中的步驟，驗證食物中含有的營養(yǎng)成分。此實(shí)驗是定性實(shí)驗，只需學(xué)生通過簡單的驗證實(shí)驗觀察現(xiàn)象，并聯(lián)系生活經(jīng)驗得出結(jié)論即可。筆者當(dāng)時在實(shí)驗室做預(yù)實(shí)驗時比較隨意，就隨手取了一些生粉做實(shí)驗，將生粉包在紗布中間，并在清水中揉擠，結(jié)果打開紗布驚訝地發(fā)現(xiàn)紗布上沒出現(xiàn)任何黏性膠狀物。筆者意識到，肯定是使用的材料出現(xiàn)了問題。于是筆者重讀教材，嘗試用不同種類“面粉”及教材未提到的“生粉”再次做此實(shí)驗，并嘗試將此驗證性實(shí)驗改為探究性實(shí)驗，取得意想不到的效果，同時也引發(fā)了深刻的思考。

2主題背景描述

“人體需要的主要營養(yǎng)物質(zhì)”教學(xué)目標(biāo)之一要求學(xué)生通過實(shí)驗說出食物中含有蛋白質(zhì)、糖類和脂肪。由于花生中含有脂肪的驗證實(shí)驗本來就有小麥種子做對照，操作步驟也較為簡單，故借此案例筆者主要將教材中驗證食物中含有蛋白質(zhì)和淀粉的實(shí)驗改成探究性實(shí)驗。

探究實(shí)驗片段（一）：

師：過去，有的人用“面筋”粘樹上的蟬?！懊娼睢笔且环N從植物中提取的蛋白質(zhì)，具有黏性。你吃過“面筋”嗎？你知道“面筋”是從哪種食材中提取的嗎？

此問題激發(fā)了學(xué)生探究的好奇心，學(xué)生竊竊思語，并思考，此時有學(xué)生舉手。

生：老師，我吃過?！懊娼睢背云饋砻婷娴模苡袕椥?。由于它有一個“面”字，根據(jù)我的猜測，也許是從面粉中取出來的。

其他學(xué)生一聽，覺得有道理，也一起附和道：“對對對，我覺得有道理?！?/p>

師：老師為你點(diǎn)贊，說明你認(rèn)真思考了，面粉中是不是含有蛋白質(zhì)？如果讓你把面粉中的蛋白質(zhì)分離出來，你會不會呢？這樣，我們利用教材提供的信息思考一下，如何設(shè)計這個實(shí)驗。

學(xué)生四人為一組討論，參照教材給出的信息，設(shè)計實(shí)驗。五分鐘后交流。

教師從探究的問題順利引出實(shí)驗過程的設(shè)計。由于課前筆者為學(xué)生準(zhǔn)備了面粉和水溶性淀粉，學(xué)生很容易根據(jù)所提供的器材，并參照教材，設(shè)計出合理的實(shí)驗方案。

探究實(shí)驗片段（二）：

實(shí)驗高潮部分，學(xué)生同時打開兩塊紗布，叫嚷：“老師，老師，快來看，包水溶性淀粉的紗布上面什么都沒有，包面粉的紗布上粘了黏黏的膠狀物。而且我發(fā)現(xiàn)兩個燒杯滴加碘液都變藍(lán)了?！?/p>

此時，教師示意學(xué)生安靜，微笑著說：“看來今天同學(xué)們收獲很多，想想看這個實(shí)驗現(xiàn)象說明了什么？

生1：說明水溶性淀粉中有淀粉，沒有蛋白質(zhì)，面粉中既有蛋白質(zhì)又有淀粉。

生2：說明食物中含有營養(yǎng)成分不一樣。

學(xué)生熱烈的討論，根據(jù)自己動手實(shí)驗看到的現(xiàn)象及生活經(jīng)驗進(jìn)行分析，順利得出結(jié)論。

3由探究實(shí)驗引發(fā)的思考及評析

3.1研精覃思，發(fā)微抉隱——對教材內(nèi)容字字斟酌，利用并開發(fā)教材

教材是知識與經(jīng)驗豐富的教育者根據(jù)教學(xué)大綱和實(shí)際需要，為師生教學(xué)應(yīng)用而編選的材料，是教師進(jìn)行教學(xué)的主要依據(jù)。生物學(xué)教材一冊書薄薄100多頁，編者不可能把編寫目的，意圖，理念都寫進(jìn)教材。生物學(xué)科涉及的實(shí)驗比較多，編寫者在編寫教材時就實(shí)驗材料、實(shí)驗條件應(yīng)該是面向全國各省、市，因此取材就帶有普遍性?！稑?biāo)準(zhǔn)》指出教師應(yīng)在認(rèn)真學(xué)習(xí)和領(lǐng)會的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)校和學(xué)生的實(shí)際，創(chuàng)造性地進(jìn)行教學(xué)。這就需要教師認(rèn)真研讀教材，發(fā)現(xiàn)教材內(nèi)容細(xì)微之處，仔細(xì)推敲、斟酌后對教材進(jìn)行二次開發(fā)和利用。

例如，上述的驗證實(shí)驗選用的材料就是常見的面粉。根據(jù)生活經(jīng)驗，可以看到淀粉和面粉非常相似，卻不是同一種物質(zhì)。面粉是一種由小麥磨成的粉狀物。按面粉中蛋白質(zhì)含量的多少，可以分為高筋面粉、中筋面粉、低筋面粉。筆者調(diào)查了超市十幾種不同種類的面粉，發(fā)現(xiàn)營養(yǎng)成份有細(xì)微差別。以每100g面粉含有的營養(yǎng)成分為例，高筋粉蛋白質(zhì)含量一般在10.5～13.5 g之間，碳水化合物（這里主要指淀粉）含量低于70 g。中筋粉蛋白質(zhì)含量一般在8.0～10.5 g之間，碳水化合物含量70 g左右；低筋粉蛋白質(zhì)含量一般在6.5～8.5 g之間，碳水化合物含量高于70 g。而淀粉是葡萄糖的高聚體，比較容易水解，水解到二糖階段為麥芽糖，完全水解后得到葡萄糖。筆者也對超市里的十幾種淀粉（有的包裝袋標(biāo)注生粉）進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)的淀粉包裝袋上是沒有營養(yǎng)成分表的，其中馬鈴薯淀粉包裝袋上營養(yǎng)成分表上，蛋白質(zhì)、脂肪為0，這就為此次的探究實(shí)驗提供了對照的依據(jù)。

再如蘇州版八年級下第48頁，酒釀制作實(shí)驗，提供的材料中有顯微鏡、載玻片、蓋玻片、稀碘液，按照教材提供的材料，取酒釀液體少許，制成臨時玻片標(biāo)本，使用顯微鏡觀察酒釀液體中的微生物。書本第62頁有行文字——建議考慮：制作臨時玻片標(biāo)本，是否要用稀碘液染色？編者為何特地加這句話？這引發(fā)了筆者的思考。七上教材“觀察人的口腔上皮細(xì)胞”是需要稀碘液染色的。筆者嘗試做此實(shí)驗，發(fā)現(xiàn)如果不使用稀碘液染色，顯微鏡下依然可以看到酵母菌，如果使用稀碘液染色，顯微鏡下除了看到酵母菌以外，有時候視野中還會出現(xiàn)部分藍(lán)色，干擾了實(shí)驗現(xiàn)象。為什么會出現(xiàn)這種情況？認(rèn)真思考后，不難發(fā)現(xiàn)酒釀中可能溶解了部分淀粉，教師不能忽略教材中的信息，可在實(shí)驗中可利用此開放性的信息，組織學(xué)生進(jìn)行探究。

著名教育家葉圣陶說“教材只能作為教課的依據(jù)，要教得好，使學(xué)生受益，還要靠教師善于運(yùn)用”。教師應(yīng)仔細(xì)研讀教材，對教材中的字做到字字斟酌，細(xì)細(xì)推敲，深刻理解并準(zhǔn)確把握教材內(nèi)容，根據(jù)學(xué)生和學(xué)校的實(shí)際情況“活”用教材，傳授的知識源于教材，卻不拘泥于教材，大膽對教材進(jìn)行再開發(fā)和利用。

3.2拓展延伸，激發(fā)興趣——將課堂教學(xué)延伸至第二課堂，激發(fā)學(xué)生主動參與活動的興趣

隨著新課程改革的深入，具有時代特色的中學(xué)生已經(jīng)不再滿足第一課堂內(nèi)有限知識的獲取，中學(xué)“第二課堂”活動形式逐漸興起。從教學(xué)內(nèi)容上看，它源于教材又不局限于教材，它是課堂教育的延伸。此種新型教學(xué)模式也為生物學(xué)科提供了更多學(xué)生實(shí)踐以及活動的機(jī)會，生物教師要利用“第二課堂”組織學(xué)生探究問題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物的興趣。

例如，在本次探究實(shí)驗過程中，學(xué)生對知識的渴求，對實(shí)驗的興趣出乎教師的意料。他們在課堂上也提出了新的問題：老師，如果我們選的面粉不一樣，會不會有不同的實(shí)驗結(jié)果。帶著這樣的問題，學(xué)生利用第二課堂繼續(xù)實(shí)驗進(jìn)行探究。在蘇教版教材七年級上第一章的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已掌握了探究實(shí)驗的一般方法及其探究實(shí)驗中單一變量的原則，筆者建議學(xué)生充分考慮實(shí)驗的單一變量原則。經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)檢索，認(rèn)真思考及熱烈的討論，學(xué)生們解決了如下兩個問題：（1）材料選擇，可選高筋面粉、中筋面粉、低筋面粉、水溶性淀粉（實(shí)驗用）、玉米淀粉（超市包裝袋有時標(biāo)注生粉）、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉。這幾種物質(zhì)的蛋白質(zhì)含量有一定區(qū)別。（2）控制變量，可使用托盤天平稱取等質(zhì)量的物質(zhì)，三個燒杯內(nèi)的清水保證等量（其它條件可參考之前課堂內(nèi)的方法）。通過實(shí)驗學(xué)生得出結(jié)論：在等質(zhì)量的情況下，使用高筋面粉，紗布上黃白色膠狀物（蛋白質(zhì)）較多，效果非常明顯；使用中筋和低筋面粉，紗布上膠狀物量少顏色也略淺，使用不同種類的淀粉，紗布上均沒有膠狀物。最后，學(xué)生得出結(jié)論：教材中提到的面粉種類很多，如果選用高筋面粉做材料，效果應(yīng)該更明顯。

興趣是最好的老師，著名教育家孔子說：“知之者不如好之者，好之者不如樂之者?！苯處煈?yīng)樹立科學(xué)、積極的創(chuàng)新觀，讓教學(xué)更開放，立足課堂，拓展延伸，在探究過程中彰顯學(xué)生的主體地位，激發(fā)學(xué)生主動參與課堂學(xué)習(xí)活動的興趣。美國教育家蘇娜丹戴克說：“告訴我，我會忘記；做給我看，我會記??；讓我參加，我就會完全理解?！?/p>

3.3探究核心，“生活”引領(lǐng)——關(guān)注學(xué)生已有的生活經(jīng)驗，揭開探究的神秘面紗

生物學(xué)是一門研究生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律的學(xué)科，與人類的生活息息相關(guān)。其知識源于生活，又廣泛應(yīng)用于生活，在實(shí)際生活中運(yùn)用所學(xué)的生物知識處理實(shí)際問題是學(xué)生的生物學(xué)素養(yǎng)之一?！稑?biāo)準(zhǔn)》能力目標(biāo)之一就是“要求學(xué)生嘗試從日常生活、生產(chǎn)實(shí)際或?qū)W習(xí)中發(fā)現(xiàn)與生物學(xué)相關(guān)的問題。初步學(xué)會運(yùn)用所學(xué)的生物學(xué)知識分析和解決某些生活、生產(chǎn)或社會實(shí)際問題。使學(xué)生獲得對生物知識的理解”。

教師要關(guān)注學(xué)生已有的生活經(jīng)驗，將教材中的生物學(xué)知識生活化，通過設(shè)置生活化的情境，將生物教材中枯燥的知識變得活靈活現(xiàn)，使知識觸手可及，以此來溝通“生物與現(xiàn)實(shí)生活”聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物的興趣，揭開探究的神秘面紗。例如，本案例中的驗證性實(shí)驗修改為探究性實(shí)驗，筆者就是通過設(shè)置生活化的問題情境，你知道“面筋”是從哪種食材中提取的嗎？以此啟發(fā)學(xué)生思考，激起學(xué)生探索興趣。現(xiàn)行教材也更加注重使學(xué)生在現(xiàn)實(shí)生活的背景中學(xué)習(xí)生物學(xué)，倡導(dǎo)學(xué)生在解決實(shí)際問題的過程中深入理解生物學(xué)的核心概念。例如蘇教版七年級下整冊書就是一個主題——生物圈中的人，該主題對學(xué)生的飲食、生活及醫(yī)療進(jìn)行了方方面面的關(guān)注，學(xué)生要學(xué)會看血常規(guī)化驗單并養(yǎng)成良好的飲食和生活習(xí)慣。又如在生物八上教材中，介紹了酒釀的制作，教師可以指導(dǎo)學(xué)生嘗試自己動手制作，在動手中體驗學(xué)習(xí)的樂趣。

回歸生活是新課程的呼喚，也是新課程實(shí)施過程中必須體現(xiàn)出的重要特色。著名教育家陶行知先生提出“生活即教育，用生活來教育，為生活而教育”。筆者每次備課時，都會思考這樣的問題：這節(jié)課編者意圖是什么？要讓學(xué)生掌握什么知識？通過本節(jié)課學(xué)習(xí)學(xué)生收獲什么？這節(jié)課會不會對學(xué)生以后的生活起到指導(dǎo)作用？學(xué)生應(yīng)能通過對生物學(xué)知識的學(xué)習(xí)，深切感受到知識就是生活，科學(xué)就在身邊，現(xiàn)代科技的進(jìn)步、發(fā)展與他們的生活密切相關(guān)，從而更好地理解學(xué)習(xí)的價值，激發(fā)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的熱情。

總而言之，教師應(yīng)當(dāng)以教材為依托，精心研讀教材，挖掘教材中蘊(yùn)含的各種信息，對教材進(jìn)行二次開發(fā)與利用，關(guān)注學(xué)生已有的生活經(jīng)驗，大膽對教材進(jìn)行創(chuàng)新，激發(fā)學(xué)生主動探究生物學(xué)知識的興趣。