劉建新

1 研究背景

目前我國(guó)探究實(shí)驗(yàn)主要側(cè)重于利用實(shí)驗(yàn)儀器開展探究（即實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作研究），而對(duì)如何開發(fā)網(wǎng)絡(luò)在學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力培養(yǎng)的方面的研究較少。比如，如何利用網(wǎng)絡(luò)互相討論、進(jìn)行思想的碰撞，提升提出問(wèn)題的能力；如何利用網(wǎng)絡(luò)共享探究成果等，均較少有人研究。

我校的設(shè)備為開展這類實(shí)驗(yàn)提供了可能。我校的網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備好，學(xué)校有生物探究性實(shí)驗(yàn)室，學(xué)校網(wǎng)絡(luò)與國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)相連接，能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)與模擬實(shí)驗(yàn)同步進(jìn)行。全校每間課室都有電腦多媒體設(shè)備，且隨時(shí)可以接入國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)。學(xué)校配備4個(gè)網(wǎng)絡(luò)教室，有近300臺(tái)學(xué)生用電腦。

2 具體做法

2.1基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境培養(yǎng)學(xué)生“制定計(jì)劃”的能力

生物科學(xué)探究需要通過(guò)具體的實(shí)驗(yàn)操作來(lái)獲取證據(jù)和驗(yàn)證假設(shè)。制定生物學(xué)探究計(jì)劃、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，將探究的猜想與假設(shè)落實(shí)到具體的操作方案上來(lái)。探究計(jì)劃是否科學(xué)、有序，將直接影響探究結(jié)果的可靠性和科學(xué)性。

因此，制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是生物科學(xué)探究過(guò)程中重要的環(huán)節(jié)。但在大多數(shù)情況下，為了節(jié)約時(shí)間，使科學(xué)探究能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，教師或教科書都會(huì)介紹現(xiàn)成的探究方案，因此在傳統(tǒng)課堂教學(xué)中，這個(gè)環(huán)節(jié)學(xué)生較少有鍛煉的機(jī)會(huì)。由此看來(lái)，讓學(xué)生經(jīng)歷制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程就顯得特別必要。

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)探究能力教學(xué)使學(xué)生“制定計(jì)劃”的能力培養(yǎng)成為可能。筆者針對(duì)不同學(xué)段的學(xué)生這方面的能力培養(yǎng)采用不同的做法。

通過(guò)文獻(xiàn)研究，發(fā)現(xiàn)生物探究性實(shí)驗(yàn)方案框架一般包括以下幾個(gè)項(xiàng)目：“確定實(shí)驗(yàn)題目、提出問(wèn)題、作出假設(shè)、制訂實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、實(shí)驗(yàn)、預(yù)測(cè)結(jié)果、做出結(jié)論等”。其中的實(shí)驗(yàn)操作步驟為：“第一步：取材、分組、編號(hào)；第二步：分實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，要體現(xiàn)出單一變量原則和對(duì)照原則；第三步：放在相同適宜條件下進(jìn)行或反應(yīng)等；第四步，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果”。

在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，筆者為培養(yǎng)學(xué)生“制定計(jì)劃”的能力，主要做了以下工作。

對(duì)于初級(jí)學(xué)習(xí)者（如高一學(xué)生）“制定計(jì)劃”的能力培養(yǎng)：在網(wǎng)絡(luò)教室中通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下給m學(xué)習(xí)支架（即給出科學(xué)家探究方案的范本、給出實(shí)驗(yàn)方案的框架、給出探究部分的條件、藥品、儀器、給出適當(dāng)?shù)闹敢龋┳寣W(xué)生學(xué)習(xí)，學(xué)生在思維層面做網(wǎng)絡(luò)下的模擬實(shí)驗(yàn)。即根據(jù)“提出的問(wèn)題”用計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)探究方案，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提交探究方案。提交方案后計(jì)算機(jī)才給出專業(yè)人員的方案設(shè)計(jì)。對(duì)照專業(yè)人員的方案設(shè)計(jì)和其他同學(xué)的方案設(shè)計(jì)，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)方案進(jìn)行自評(píng)、小組評(píng)價(jià)。

對(duì)于中高級(jí)學(xué)習(xí)（如高二、高三）者“制定計(jì)劃”的能力培養(yǎng)：在網(wǎng)絡(luò)教室中，教師不給出學(xué)習(xí)支架，讓學(xué)生根據(jù)“提出的問(wèn)題和做出的猜想假設(shè)”在思維層面做網(wǎng)絡(luò)下的模擬實(shí)驗(yàn)，根據(jù)“提出的問(wèn)題”用計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)探究方案，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提交探究方案。提交方案后計(jì)算機(jī)才給出專業(yè)人員的方案設(shè)計(jì)。對(duì)照專業(yè)人員的方案設(shè)計(jì)和其他同學(xué)的方案設(shè)計(jì)，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)方案進(jìn)行自評(píng)、小組評(píng)價(jià)。學(xué)生對(duì)方案做出選擇，是堅(jiān)持自己的，還是按科學(xué)家或?qū)I(yè)人員的方案進(jìn)行修改（教學(xué)流程見圖1）。

案例1：測(cè)定水綿的細(xì)胞液濃度。

在學(xué)完“植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原”后，有不少學(xué)生提出了許多值得探究的問(wèn)題。如：“能否用水綿等其他材料代替洋蔥表皮細(xì)胞做實(shí)驗(yàn)材料”、“能否測(cè)定水綿的細(xì)胞液濃度”、“能否采用其他溶液（如胭脂紅、龍膽紫溶液）代替蔗糖溶液”等。在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行大膽的猜想和假設(shè)后，筆者要求學(xué)生做出相關(guān)的實(shí)驗(yàn)方案。不少學(xué)生做出了不錯(cuò)的方案，并上傳至網(wǎng)絡(luò)。雖然方案的細(xì)節(jié)有值得打磨的地方，但對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)是難能可貴的。教師利用口頭和網(wǎng)絡(luò)等形式大力表?yè)P(yáng)了這種精神和做法，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行了討論和學(xué)習(xí)。

某學(xué)生的方案如下：

實(shí)驗(yàn)方案：探究水綿的細(xì)胞液濃度

（1）提出問(wèn)題：水綿的細(xì)胞液濃度是多少？

（2）做出假設(shè)：水綿的細(xì)胞液濃度為20%。

（3）實(shí)驗(yàn)方案：

①配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%、15%、20%、25%、30%的蔗糖溶液。

②用上述蔗糖溶液對(duì)水綿細(xì)胞分別進(jìn)行質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)。

③將進(jìn)行了質(zhì)壁分離的細(xì)胞放到顯微鏡下觀察，得出結(jié)論。

（4）預(yù)測(cè)結(jié)果：水綿細(xì)胞在濃度為10%、15%、20%蔗糖溶液下無(wú)明顯變化，在濃度為25%、30%蔗糖溶液下發(fā)生質(zhì)壁分離。

（5）結(jié)論：猜想正確，水綿的細(xì)胞液濃度為20%。

3.2基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境培養(yǎng)“表達(dá)與交流”的能力

古人說(shuō)：“言之無(wú)文，行而不遠(yuǎn)”。新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生的“表達(dá)與交流”的能力要求主要包括：能寫出自己的探究報(bào)告，準(zhǔn)確表述自己觀點(diǎn)，能思考別人的意見，改進(jìn)自己的探究方案，有合作精神等。

在基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境培養(yǎng)“表達(dá)與交流”的能力培養(yǎng)中，筆者的做法是：要求學(xué)生寫出電子版的探究報(bào)告，充分運(yùn)用QQ、電子郵件、論壇、麥圈、貼吧等、BBS、微博等其中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)進(jìn)行交流。能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的交流，包括做探究匯報(bào)、接受其他同學(xué)或教師提問(wèn)等（教學(xué)流程圖2）。

學(xué)生活動(dòng)

案例2：利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行探究結(jié)果的匯報(bào)。

在進(jìn)行高二生物“其他的植物激素”一節(jié)教學(xué)時(shí)，教師提前兩周引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分組，布置了收集“植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在生產(chǎn)中的應(yīng)用”相關(guān)資料的任務(wù)。學(xué)生通過(guò)上網(wǎng)、實(shí)地考察等方式收集了相關(guān)資料，并制作了相關(guān)的匯報(bào)材料。兩周后，學(xué)生進(jìn)行了“植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在生產(chǎn)中的應(yīng)用”匯報(bào)交流。師生共同學(xué)習(xí)，共同點(diǎn)評(píng)、交流。

受到案例發(fā)生的過(guò)程和結(jié)果的啟發(fā)，不少學(xué)生進(jìn)行其他的生物探究實(shí)驗(yàn)。

如：有學(xué)生發(fā)現(xiàn)用洋蔥鱗片葉的外表皮做“植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原”的效果不明顯。大膽采用逆向思維，采用洋蔥鱗片葉的內(nèi)表皮來(lái)做實(shí)驗(yàn)材料，分別用“胭脂紅、紅墨水、龍膽紫溶液”來(lái)代替蔗糖溶液做這個(gè)實(shí)驗(yàn)。通過(guò)反復(fù)研究，他們發(fā)現(xiàn)：“胭脂紅”和洋蔥鱗片葉的內(nèi)表皮搭配來(lái)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)苋〉酶玫男Ч?。他們觀察到外界溶液濃度高于細(xì)胞液濃度時(shí)，洋蔥液泡不斷縮小，紅色的外界溶液進(jìn)入細(xì)胞壁，但不能進(jìn)入原生質(zhì)層；反之，外界溶液濃度低于細(xì)胞液濃度時(shí)，洋蔥液泡不斷漲大，紅色的外界溶液被擠出細(xì)胞壁。

又如：有學(xué)生大膽采用水綿、黑藻、金魚藻等新材料來(lái)代替洋蔥鱗片葉做實(shí)驗(yàn)材料，經(jīng)過(guò)多次探究，反復(fù)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)用“水綿”做材料的效果也非常好。

由于發(fā)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的新方法、新材料，學(xué)生們的興奮之情難于言表。教師又將他們的探究性實(shí)驗(yàn)的方案、過(guò)程圖片、探究結(jié)果等上傳到局域網(wǎng)制定空間、QQ群、論壇等處供其他同學(xué)共享，激發(fā)了更多的學(xué)生創(chuàng)新的激情。

4 討論

教師運(yùn)用論壇、QQ、電子郵件實(shí)施實(shí)時(shí)交流，突破了時(shí)空的限制，參與面更廣、更便捷、更自由，還沒(méi)有時(shí)間和空間的限制。這使得探究設(shè)計(jì)能及時(shí)修正，探究結(jié)果能及時(shí)共享，探究?jī)?nèi)容能及時(shí)反思，打破了探究?jī)?nèi)容的束縛，充分發(fā)揮了學(xué)生的主體性和主觀能動(dòng)性，促進(jìn)了學(xué)生之間的交流合作。筆者使時(shí)間跨度大、效果不明顯的實(shí)驗(yàn)以及危險(xiǎn)的探究?jī)?nèi)容實(shí)現(xiàn)了虛擬化、快速化、網(wǎng)絡(luò)化，使得生物探究教學(xué)的效率更高，很好地利用了虛擬化的網(wǎng)絡(luò)，模擬了探究性的實(shí)驗(yàn)，起到了不錯(cuò)的效果。

本課題研究的開展有效地體現(xiàn)了探究工具使用的時(shí)代性、活動(dòng)過(guò)程的探究性、學(xué)習(xí)方式的多樣性、學(xué)習(xí)空間的開放性。網(wǎng)絡(luò)拓寬了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果“表達(dá)與交流”的時(shí)間和空間，為學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的培養(yǎng)提供了廣闊的天地。