■武漢市蔣細(xì)旺名師工作室 徐紅玲 蔣細(xì)旺

高中生物探究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)初探

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高中生物新課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，力圖促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的變革，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與探究過(guò)程，勤于動(dòng)手和動(dòng)腦，逐步培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理科學(xué)信息的能力、獲取新知識(shí)的能力、分析和解決問(wèn)題的能力等，重在培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。新教材教學(xué)大綱的課程目標(biāo)則明確指出,要使學(xué)生“學(xué)會(huì)科學(xué)觀察和實(shí)驗(yàn)的方法,初步學(xué)會(huì)提出問(wèn)題,做出假設(shè),設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn),分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),作出合理的結(jié)論”和“養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度,養(yǎng)成勇于探索、不斷創(chuàng)新的精神與合作精神?！迸c原教材相比，新教材在學(xué)生實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中增加了研究性課題,其中包括探究型實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)一般可分為技能型、驗(yàn)證型和探究型,其中探究型實(shí)驗(yàn)最能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。探究型實(shí)驗(yàn)使理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)地結(jié)合在一起，使學(xué)生手腦并用，不但可以掌握生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本實(shí)驗(yàn)技能，而且還可以初步學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探求新知識(shí)的方法，改變機(jī)械地“照方抓藥”的實(shí)驗(yàn)方法，使高中生物實(shí)驗(yàn)躍上了新臺(tái)階。

探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)較難、實(shí)驗(yàn)完成較難、實(shí)驗(yàn)分析較難、探究性實(shí)驗(yàn)耗時(shí)較多等特點(diǎn)。與舊教材相比,新教材在實(shí)驗(yàn)部分有了較大的改變,對(duì)原先的三個(gè)實(shí)驗(yàn)作了保留與改進(jìn),又增添了12個(gè)實(shí)驗(yàn)和6項(xiàng)研究性課題,教師可以從研究性課題或其他方面組織學(xué)生做探究型實(shí)驗(yàn)。

組織學(xué)生做探究型實(shí)驗(yàn),教師既要成為學(xué)生的指導(dǎo)者、組織者和促進(jìn)者,又要和學(xué)生平等參與實(shí)驗(yàn)研究,不能越俎代庖,將學(xué)生的研究引向既定的結(jié)論。應(yīng)樹(shù)立以學(xué)生發(fā)展為中心的教學(xué)理念,積極為學(xué)生提供信息,啟發(fā)思路,介紹方法,引導(dǎo)質(zhì)疑。培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力和創(chuàng)新精神,讓學(xué)生在探究型實(shí)驗(yàn)過(guò)程中充分發(fā)揮自己的聰明才智，充分發(fā)揮學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，體現(xiàn)“我的課堂我做主”的主人翁意識(shí)。

一、探究型實(shí)驗(yàn)的選題原則

探究型實(shí)驗(yàn)的一般模式是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題——提出假設(shè)——實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證——得到結(jié)論。高中生物探究型實(shí)驗(yàn)的選題,應(yīng)緊扣大綱和教學(xué)內(nèi)容來(lái)設(shè)計(jì)。鑒于當(dāng)前高中學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)十分繁重,專(zhuān)業(yè)知識(shí)有限,選題應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：

1．選題宜小不宜大

一般以學(xué)生用所學(xué)知識(shí)或收集資料，既能探索未知的學(xué)習(xí)內(nèi)容,又便于實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的選題為宜。

（1）以教材實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)選擇課題

例如，在“觀察被子植物花粉管萌發(fā)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)外界條件對(duì)花粉管萌發(fā)的影響，將探究課題擴(kuò)展為“探究硼對(duì)花粉管萌發(fā)的影響”、“探究溫度對(duì)花粉管萌發(fā)的影響”和“探究氧氣濃度對(duì)花粉管萌發(fā)的影響”。在做“觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分享和復(fù)原”的實(shí)驗(yàn)后，依據(jù)植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離的原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)“測(cè)定植物細(xì)胞液的濃度”。

具體以“植物莖背地生長(zhǎng)的因素探究”為例，進(jìn)行探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

課題名稱(chēng)：植物莖背地生長(zhǎng)的因素探究。

課題背景：在學(xué)習(xí)高中生物學(xué)“植物的激素調(diào)節(jié)”內(nèi)容時(shí)，對(duì)“植物幼苗橫放時(shí)，引起莖背地生長(zhǎng)的因素到底是什么”的問(wèn)題，學(xué)生有兩種觀點(diǎn)：有的學(xué)生認(rèn)為，這是由于地心引力造成生長(zhǎng)素分布不均勻而使莖背地生長(zhǎng)；有的學(xué)生卻認(rèn)為，幼苗橫放時(shí)，近地側(cè)無(wú)光，這是遠(yuǎn)地側(cè)的單側(cè)光引起生長(zhǎng)素分布不均勻，而使莖背地生長(zhǎng)。雙方各執(zhí)一詞，解決問(wèn)題的最好方法是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明正誤。

活動(dòng)目標(biāo)：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明自己觀點(diǎn)的正確性，從而達(dá)到說(shuō)服公眾的目的；運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段解決學(xué)習(xí)和生活中的疑問(wèn)和觀點(diǎn)沖突，避免無(wú)休止的爭(zhēng)論；確立科學(xué)實(shí)驗(yàn)在問(wèn)題解決中的重要地位。

活動(dòng)過(guò)程：按照不同觀點(diǎn)分組；設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案（將適量玉米粒在適宜條件下培育成幼苗；將玉米幼苗等量分成兩組，橫放在室外空曠的潮濕土壤上，一組暴露在陽(yáng)光下，另一組放置在暗箱中；觀察并且記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）；實(shí)驗(yàn)分析、總結(jié)與交流。

（2）從練習(xí)題中選擇一些可操作的實(shí)驗(yàn)

如利用脊蛙進(jìn)行反射弧分析的實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)可解決這樣的三個(gè)問(wèn)題：①判斷興奮在神經(jīng)纖維上和神經(jīng)元間的傳導(dǎo)方向；②判斷反射弧某一結(jié)構(gòu)受損；③判斷阻斷劑或興奮劑的作用。

（3）結(jié)合生產(chǎn)、社會(huì)實(shí)踐來(lái)選擇課題

生物科學(xué)與人類(lèi)生活、健康、環(huán)境和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等密切相關(guān)，因此，生物課探究性實(shí)驗(yàn)課題的題材廣泛、內(nèi)容豐富。在進(jìn)行了圍繞教材實(shí)驗(yàn)的深層次探究專(zhuān)題后，學(xué)生通過(guò)搜集有關(guān)資料和信息，根據(jù)自己的興趣愛(ài)好，聯(lián)系生產(chǎn)、生活，選取與自然界、社會(huì)和自身發(fā)展密切相關(guān)的問(wèn)題作為探究性實(shí)驗(yàn)課題。例如，校園白色污染狀況調(diào)查、制作小生態(tài)瓶、泡菜的制作等。學(xué)生將選好的課題，包括課題計(jì)劃和方案呈報(bào)指導(dǎo)教師，指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生申報(bào)的課題進(jìn)行審查，依據(jù)科學(xué)性、創(chuàng)新性、可行性、實(shí)踐性和開(kāi)放性原則，確定是否立項(xiàng)。

2．選題要有實(shí)用性和可操作性

鼓勵(lì)學(xué)生探索生產(chǎn)和生活中的實(shí)際問(wèn)題，讓選題具有實(shí)用性的可操作性。例如學(xué)習(xí)了生長(zhǎng)素的生理作用,可讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)觀察生長(zhǎng)素(或生長(zhǎng)素類(lèi)似物)促進(jìn)扦插枝條生根的實(shí)驗(yàn);學(xué)習(xí)了植物的向光性,可讓學(xué)生設(shè)計(jì)培育一株“S”形莖的牽?；?學(xué)習(xí)了光合作用和呼吸作用,可讓學(xué)生利用花盆或小塊菜地設(shè)計(jì)提高大棚蔬菜產(chǎn)量的實(shí)驗(yàn)。通過(guò)這些小實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。

二、探究型實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路

在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)之前,教師應(yīng)教給學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的思路。一般的程序可分為確定課題——提出假設(shè)——設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)——觀察和記錄——驗(yàn)證小結(jié)等五個(gè)階段。

實(shí)驗(yàn)前,教師應(yīng)盡可能給學(xué)生提供必要的實(shí)驗(yàn)儀器和藥品,藥品的配制可讓學(xué)生自己動(dòng)手。一些零星的實(shí)驗(yàn)材料如種子、枝條、小紙盒等可讓學(xué)生自己去找。很多探究型實(shí)驗(yàn),需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的觀察和記錄，所以可安排在課外或家中進(jìn)行。有些實(shí)驗(yàn)還可分小組進(jìn)行,如觀察植物根的向重力性實(shí)驗(yàn),有的可用單子葉植物種子(如玉米、小麥、水稻等),有的可用雙子葉植物種子(如黃豆、花生等);觀察生長(zhǎng)素促進(jìn)扦插枝條生根實(shí)驗(yàn),有的采用木本植物枝條,有的采用草本植物枝條。這樣做可以起到重復(fù)實(shí)驗(yàn)的作用。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中教師應(yīng)要求學(xué)生認(rèn)真進(jìn)行觀察,如實(shí)做好記錄,不但要記錄與預(yù)期一致的現(xiàn)象,還要記錄與預(yù)期不一致的現(xiàn)象。對(duì)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能采集的數(shù)據(jù),應(yīng)盡量多采集,對(duì)于第一手材料的記錄千萬(wàn)不能丟失。總之,必須使學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,教師要教給學(xué)生認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,科學(xué)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法(如列表、坐標(biāo)等),學(xué)會(huì)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案和得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，這三個(gè)環(huán)節(jié)之間有著前后關(guān)聯(lián)關(guān)系，若實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)存在某些失誤，就會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，甚至得到錯(cuò)誤的結(jié)論。萬(wàn)一出現(xiàn)這樣的情況，教師也不要指責(zé)學(xué)生，要同學(xué)生一起分析原因，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)。

三、探究型實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題引導(dǎo)

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,教師如何引導(dǎo)學(xué)生思考問(wèn)題呢?根據(jù)蘇聯(lián)心理學(xué)家維果茨基的“最近發(fā)展區(qū)”理論可知,把問(wèn)題提在被提問(wèn)者的“最近發(fā)展區(qū)”，使被提問(wèn)者“跳一跳就能把果子摘下來(lái)”。

高中生做探究型實(shí)驗(yàn),是一種基于學(xué)習(xí)的研究和探索,它不同于一般意義上的科學(xué)研究。因此,讓學(xué)生思考的問(wèn)題應(yīng)以學(xué)為本,符合學(xué)生的最近發(fā)展水平和能力,以便讓他們經(jīng)過(guò)適度思考便可回答,最終獲得一個(gè)完整的探究過(guò)程。

我曾經(jīng)指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)生態(tài)平衡的原理制作了一個(gè)生態(tài)球。完成后,提出幾個(gè)問(wèn)題讓學(xué)生思考:（1）該生態(tài)瓶是密封的,為什么其中的生物能較長(zhǎng)時(shí)間生存?（2）如果把生態(tài)瓶放在黑暗的地方,一段時(shí)間后將會(huì)出現(xiàn)什么后果?（3）如果生態(tài)瓶放入過(guò)多的魚(yú),后果又將如何?像這些問(wèn)題,學(xué)生經(jīng)過(guò)思考后是可以聯(lián)系學(xué)過(guò)的知識(shí)加以回答的。相反,若要讓學(xué)生從這個(gè)生態(tài)瓶計(jì)算能量流動(dòng)效率,他們就無(wú)從下手了。

在探究植物根的向重力性實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,學(xué)生已明顯觀察到根的向地性和莖的背地性這一現(xiàn)象,必然會(huì)產(chǎn)生“為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象”的求知欲望。為此啟發(fā)學(xué)生用重力影響生長(zhǎng)素的分布以及植物的不同器官對(duì)同一濃度生長(zhǎng)素溶液敏感度不同來(lái)解釋這一現(xiàn)象,把要探究的問(wèn)題變得具體,使學(xué)生能領(lǐng)悟其中的道理,加深印象。

責(zé)任編輯 王愛(ài)民