優化生物學實驗教學 培養學生科學探究能力

保山市教育教學研究所 何自穎

生物學學科核心素養是學生在生物學課程學習過程中逐漸發展起來的，在解決真實情景中的實際問題時所表現出來的價值觀念、必備品格與關鍵能力，是學生知識、能力、情感態度與價值觀的綜合體現。它包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任。在高中生物學實驗教學中，教師要注重培養學生的科學探究能力，即提高其針對特定的生物學現象，進行觀察、提問、實驗設計、方案實施，以及對結果的交流與討論的能力。筆者將結合教學實際談談如何在生物學實驗教學中培養學生的科學探究能力。

一、聯系生活，激發學生科學探究興趣

在高中生物學實驗教學中，教師應引導學生充分運用生活中的常見材料來做實驗，這樣不僅有利于學生科學探究能力的生成，而且可以讓學生意識到生物學與生活之間的聯系，使其萌生深入學習生物學知識的想法。事實上，現實生活中的常見物品都可以用來做生物學實驗，如在切好的黃瓜片中加入適量食鹽，黃瓜會滲出許多水分；把切好的土豆絲放入水中浸泡，土豆絲變硬了，而被食鹽腌過的土豆絲卻變得非常軟等。為什么植物的細胞可以吸水和失水呢？學生經過討論后聯系自己學過的生物學知識來解釋這一現象，原來是細胞液和外界溶液中存在的濃度差引起了該現象。高中生物學教師可以給學生安排小實驗作為家庭作業，請學生利用家里的蔬菜來操作，進一步探討植物細胞吸水和失水的問題。

二、搭建平臺，鼓勵學生進行科學探究

在做高中生物學探究性實驗的過程中，教師應激發學生的探究欲望。如在指導學生做“生物組織中可溶性的還原糖、蛋白質和脂肪鑒定”這個實驗的過程中，教師可以為學生提供多種材料，如生活中常見的白蘿卜、紫甘藍等，請學生利用這些材料來做對照實驗。學生也可以使用多種不同手段來對實驗結果進行驗證，如可以先使用隔水加熱的手段來觀察指示劑顏色的變化情況，再使用酒精燈加熱來觀察指示劑顏色的變化情況，根據使用不同方法所觀察到的結果來判斷哪種溫度條件是鑒定蛋白質和可溶性還原糖的最佳條件。在組織學生通過實驗鑒定生物組織中的蛋白質時，教師可以要求學生，依次加入雙縮脲試劑A和雙縮脲試劑B后觀察顏色的變化情況。為了培養學生的科學探究能力，教師還可以要求學生調整加入兩種試劑的順序，先加入雙縮脲試劑B，再加入雙縮脲試劑A，請學生仔細觀察調整后顏色發生了怎樣的變化。總之，高中生物學教師在組織學生進行探究性實驗的過程中，應該給予學生更多實際操作的機會，搭建平臺，鼓勵他們勇于探究。

三、巧用“問題串”，引導學生探究與思考

在高中生物學實驗教學中，教師應該優化實驗過程，結合實驗內容和目標來巧設“問題串”，提出有效的問題來指引學生完成實驗探究過程，從而讓學生在實驗探究過程中充分思考。如在指導學生做“植物細胞的吸水和失水”實驗時，教師可以請學生思考：植物細胞是否能夠吸水或失水？在怎樣的條件下植物細胞才會出現吸水或失水的情況？學生認真思考教師提出的問題后通過實驗探究的方式來尋找答案。學生可以用洋蔥作為實驗材料，先小心地取一點洋蔥鱗片，然后在低倍鏡下觀察它。在實驗過程中，學生發現洋蔥鱗片的細胞壁和原生質層的位置十分相近，呈現緊密相連的狀態，且洋蔥鱗片中央有一個大液泡。接著，教師引導學生使用引流法來繼續完成實驗。學生在洋蔥鱗片表面加入了0.3 g/mL的蔗糖溶液，確保蔗糖溶液能夠完全覆蓋洋蔥鱗片。等待片刻后，教師請學生繼續觀察洋蔥鱗片的變化情況并做好實驗數據記錄。接著，教師請學生在另一塊洋蔥鱗片表面適當加入清水，讓洋蔥鱗片可以完全浸泡在清水中，再觀察洋蔥鱗片的變化情況，并做好實驗數據記錄。學生需要分析實驗結果，從而對比得出0.3 g/mL蔗糖溶液和清水對植物細胞分別產生了何種影響，最終根據實驗數據得出結論，從而促進實驗探究能力和歸納總結能力的提升。

四、科學選擇實驗材料，提升學生科學探究能力

高中生物學實驗具有靈活性，學生可以選擇多種材料用于探究過程，使用不同的材料也將獲得不一樣的實驗結果。因此，如何正確地選擇實驗材料便成為十分重要的問題。高中生物學教師應該培養學生的實驗材料選擇能力，讓學生對實驗的內容有充分的了解，根據實驗內容來科學地選擇實驗材料。這樣做既有利于豐富學生的生物學知識儲備，也有助于學生科學探究能力的形成。如做“檢測生物組織中還原糖”的實驗時，學生準備了許多實驗材料，包括蘋果、橙子、甜菜、梨等。那么，是否每種材料都能夠用于這一實驗呢？學生該如何正確選擇實驗材料呢？教師可以組織學生以小組為單位進行討論，根據學生所學的生物學知識來判斷哪種材料更適合這一實驗。小組討論過后，多數學生認為橙子并不適用于這一實驗，因為實驗時會產生磚紅色沉淀，而橙子的顏色是橙色的，會影響實驗效果，導致難以分辨；甜菜也并不適用于這一實驗，這是由于在甜菜的塊根部位存在蔗糖的成分，而蔗糖的性質為非還原性糖，本實驗主要是檢測生物組織中的還原糖，使用甜菜根本無法檢測出還原糖。最后，學生一致認為選擇梨和蘋果更合適。這一實驗應選擇顏色接近白色、含葡萄糖量比較高的材料，所以蘋果和梨非常適合。又如，在做“pH對酶活性的影響”實驗時，有部分學生選擇了比較常用的鹽酸來做實驗，但是由于鹽酸具有催化淀粉水解的作用，所以不應該選用，而應該選擇過氧化氫酶。

總而言之，教師要多鼓勵學生選擇生活中常見的材料來做生物學實驗，增強生活與生物學之間的聯系，促進學生探究欲望的形成。同時，教師還應該培養學生科學選擇實驗材料的能力，鼓勵學生進行探究，并巧用“問題串”，培養學生的探究能力和歸納能力。