翟德栓

一、案例

“探究2，4-D對(duì)插枝生根的作用”是浙科版生物教材必修三實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。教材在介紹植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的生理功能之后，安排了此項(xiàng)探究實(shí)驗(yàn)。要求學(xué)生嘗試設(shè)置一系列不同濃度的2，4-D溶液，選擇適合的植物枝條用以實(shí)驗(yàn)，在適宜條件下培養(yǎng)，每隔一段時(shí)間觀察記錄枝條生根情況。通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生直觀地認(rèn)識(shí)不同濃度2，4-D溶液對(duì)枝條生根的影響，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和處理能力，體驗(yàn)及理解生長(zhǎng)素及其類(lèi)似物在使用時(shí)存在的二重性。筆者曾經(jīng)觀摩其他教師“探究2，4-D對(duì)插枝生根的作用”公開(kāi)課。學(xué)生在課堂活動(dòng)中時(shí)常出現(xiàn)：①在教師提供的幾種實(shí)驗(yàn)材料中，不知道選擇哪種枝條實(shí)驗(yàn)效果最好；②不清楚如何在合理區(qū)間內(nèi)設(shè)置2，4-D溶液濃度梯度才能使實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確；③知道數(shù)根的數(shù)目或計(jì)算根的長(zhǎng)度去統(tǒng)計(jì)結(jié)果，未考慮枝條自帶葉芽的影響；④不知道枝條的培養(yǎng)會(huì)受到溫度、濕度等外界條件的影響；⑤在教師提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之后，不能正確利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)反映實(shí)驗(yàn)結(jié)果；⑥不知道實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后的廢液如何處置。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生暴露的問(wèn)題，反應(yīng)了學(xué)生對(duì)生物實(shí)驗(yàn)的理解、設(shè)計(jì)、操作、分析及結(jié)果處理存在紕漏。同時(shí)，教師應(yīng)思考在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如何提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)其實(shí)質(zhì)就是圍繞某項(xiàng)生物學(xué)問(wèn)題的解決而進(jìn)行的一系列操作。近幾年的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)生了從“熱衷實(shí)驗(yàn)結(jié)果感知”到“體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程”的轉(zhuǎn)變。但教學(xué)中仍會(huì)出現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)主體地位被削弱的情況，從實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)置、實(shí)驗(yàn)材料選擇、變量控制到實(shí)驗(yàn)結(jié)論得出，教師習(xí)慣用自己的思維牽制學(xué)生的學(xué)習(xí)。學(xué)生被動(dòng)地接受教師傳授的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，不僅泯滅了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還導(dǎo)致學(xué)生對(duì)生物實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)出現(xiàn)懶惰性和依賴(lài)性的情緒。有些教師習(xí)慣了對(duì)學(xué)生個(gè)體學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的忽視，導(dǎo)致教師的“教”與學(xué)生的“學(xué)”缺少針對(duì)性。在教學(xué)中出現(xiàn)：學(xué)生雖然模擬了孟德?tīng)栯s交實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)流程及結(jié)果仍不清楚，更談不上對(duì)孟德?tīng)栯s交實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)巧妙之處的感知；學(xué)生已經(jīng)嘗試用標(biāo)志重捕法進(jìn)行種群密度的調(diào)查，對(duì)于如何使調(diào)查結(jié)果更接近真實(shí)值，很多學(xué)生依然模糊。在生物實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)中，由于很多學(xué)生處于形象思維的階段，往往通過(guò)圖像、語(yǔ)言、文字等認(rèn)識(shí)生物世界，或者憑借直覺(jué)從表面現(xiàn)象去推斷生命現(xiàn)象，對(duì)于生物實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)停留在表層認(rèn)知上，缺少對(duì)生物實(shí)驗(yàn)原理或?qū)傩缘纳羁陶J(rèn)識(shí)。加之授課過(guò)程中有些教師提供給學(xué)生的有效信息不足，學(xué)生思維發(fā)展水平受到限制，缺乏對(duì)生物實(shí)驗(yàn)知識(shí)學(xué)習(xí)的深度思考，常常對(duì)生物實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)和理解走入誤區(qū)，甚至是背道而馳。于是在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中出現(xiàn)：學(xué)生在光合色素提取分離實(shí)驗(yàn)的操作中將層析液沒(méi)及濾液細(xì)線，使色素?zé)o法成功提??；在探究溫度對(duì)酶活性的影響實(shí)驗(yàn)中選擇過(guò)氧化氫作實(shí)驗(yàn)材料，得出錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)結(jié)論；在制作并觀察植物細(xì)胞有絲分裂的臨時(shí)裝片實(shí)驗(yàn)中，很多學(xué)生認(rèn)為滴加鹽酸是為了殺死細(xì)胞等與科學(xué)事實(shí)相悖的觀點(diǎn)。

三、對(duì)“任務(wù)前置”的思考

對(duì)于多數(shù)學(xué)生而言，生物實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的難點(diǎn)在于，由于缺乏相關(guān)行為體驗(yàn)而無(wú)法完成對(duì)生物實(shí)驗(yàn)知識(shí)的學(xué)習(xí)及其能力的形成。因此教師在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)盡可能讓學(xué)生通過(guò)參與探究活動(dòng)或經(jīng)歷探究思維來(lái)體驗(yàn)生物實(shí)驗(yàn)知識(shí)的生成，從而提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。北師大肖川教授認(rèn)為：“教學(xué)可是為學(xué)生的素養(yǎng)服務(wù)，教師教學(xué)不局限于學(xué)科本位中，才能培養(yǎng)視野開(kāi)闊、才思敏捷的人才?！苯處熆稍趯?shí)驗(yàn)課堂教學(xué)之前將生物實(shí)驗(yàn)的原理、方法、步驟、儀器的使用及涉及的探究問(wèn)題等，通過(guò)班級(jí)QQ群提前發(fā)給學(xué)生，幫助學(xué)生在課前自學(xué)知識(shí)及初步開(kāi)展探究活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生投入生物實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)之前便養(yǎng)成理解知識(shí)、熟悉操作、深度思考的習(xí)慣。同時(shí)使教師課堂教學(xué)目標(biāo)明確，學(xué)生有序討論，促進(jìn)學(xué)生生物實(shí)驗(yàn)思維方向、品質(zhì)、方法、能力的多向發(fā)展。

1. 編制學(xué)案

浙科版生物選修一“大腸桿菌的培養(yǎng)和分離實(shí)驗(yàn)”“亞硝酸鹽的測(cè)定實(shí)驗(yàn)”等注重培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)操作的教學(xué)內(nèi)容，教師提前編制好學(xué)案發(fā)給學(xué)生，可使學(xué)生在課前對(duì)實(shí)驗(yàn)操作步驟一目了然，便于學(xué)生在課堂上進(jìn)行操作，有利于學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)，也有利于幫助教師達(dá)成學(xué)生認(rèn)知模式教學(xué)目標(biāo)。美國(guó)學(xué)者克羅韋爾指出：“教育面臨的挑戰(zhàn)是發(fā)現(xiàn)新的思維方法。”教師將“模擬孟德?tīng)栯s交實(shí)驗(yàn)”教學(xué)內(nèi)容編制成學(xué)案，學(xué)案中突出人工去雄、套袋、人工授粉、再套袋幾個(gè)關(guān)鍵步驟，請(qǐng)學(xué)生思考關(guān)鍵步驟對(duì)實(shí)驗(yàn)成功有何重要影響？利用學(xué)生熟知的實(shí)驗(yàn)操作提升學(xué)生科學(xué)思維方式，幫助學(xué)生課前對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解達(dá)到一定高度，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的認(rèn)知，知其然也知其所以然。學(xué)案的前置，使學(xué)生明確學(xué)習(xí)任務(wù)，幫助學(xué)生提前做好學(xué)習(xí)準(zhǔn)備，有利于教師與學(xué)生課前交流。教師了解學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的困難之后再進(jìn)行課堂教學(xué)，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的針對(duì)性，有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力。

2. 制作微課

以知識(shí)接受為任務(wù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生缺少思維的再加工。教師將實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的重難點(diǎn)知識(shí)或探究活動(dòng)所需要的背景知識(shí)制成微課，可以使學(xué)生在生物實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中有更多的思維介入。例如學(xué)生開(kāi)展“測(cè)定植物細(xì)胞液濃度范圍及如何選擇植物細(xì)胞進(jìn)行質(zhì)壁分離及復(fù)原實(shí)驗(yàn)”探究活動(dòng)，教師將各小組學(xué)生收集的資料匯總，提前制作成微課傳給學(xué)生，學(xué)生在開(kāi)展探究活動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生：①如何使測(cè)定的細(xì)胞液濃度接近真實(shí)值；②溫度如何影響細(xì)胞質(zhì)壁分離；③不能發(fā)生復(fù)原的細(xì)胞一定是死細(xì)胞嗎等疑問(wèn)，讓學(xué)生帶著迫切渴求答案的心理走進(jìn)實(shí)驗(yàn)課堂。對(duì)于學(xué)生生成的疑問(wèn)，教師組織小組之間討論解決，有利于小組之間合作學(xué)習(xí)的開(kāi)展。教師再組織深度教學(xué)，使學(xué)生的科學(xué)思維逐步養(yǎng)成，學(xué)生的知識(shí)學(xué)習(xí)與思維能力實(shí)現(xiàn)同步發(fā)展。研究“細(xì)胞呼吸的實(shí)驗(yàn)”裝置，實(shí)驗(yàn)設(shè)備安裝比較復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生需要較長(zhǎng)時(shí)間，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄比較繁瑣。課前，教師和學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)裝置的安裝，教師將實(shí)驗(yàn)過(guò)程拍攝下來(lái)制作成微課，課堂上將實(shí)驗(yàn)過(guò)程通過(guò)視頻播放給學(xué)生，使學(xué)生課前進(jìn)行初步實(shí)驗(yàn)，會(huì)產(chǎn)生：①如何檢測(cè)酵母菌呼吸產(chǎn)物；②如何測(cè)定呼吸速率；③環(huán)境因素如何影響呼吸速率等淺層疑問(wèn)，通過(guò)微課的學(xué)習(xí)，學(xué)生會(huì)產(chǎn)生深度探究的欲望，此時(shí)教師再設(shè)置一系列有深度的思考討論問(wèn)題：①改變什么條件可以使呼吸現(xiàn)象明顯；②如何更加準(zhǔn)確測(cè)定呼吸速率；③對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置如何進(jìn)一步改進(jìn)等問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步探究，有利于學(xué)生對(duì)細(xì)胞呼吸原理知識(shí)的理解。淺層知識(shí)與深度思維的融合教學(xué)，突出了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的邏輯體系，幫助學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)。生物學(xué)科知識(shí)運(yùn)用于現(xiàn)實(shí)生活，突出培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力?！巴ㄟ^(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算討論種群中基因型頻率和基因頻率的變化”教學(xué)中，教師將實(shí)驗(yàn)需要的數(shù)學(xué)知識(shí)制成微課，學(xué)生已經(jīng)在課前以小組為單位學(xué)習(xí)了微課中的內(nèi)容，教師在組織教學(xué)中讓每個(gè)小組互相設(shè)置問(wèn)題，使全體學(xué)生積極參與到實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)中，小組之間互相評(píng)分，學(xué)習(xí)熱情高。教師挖掘?qū)W生自主學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力，培養(yǎng)學(xué)生分工合作，取長(zhǎng)補(bǔ)短的學(xué)習(xí)智慧。

3. 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

教師和學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)材料、裝置、設(shè)備、研究方法進(jìn)行改進(jìn)，讓學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)同化新的信息，提高學(xué)生對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的思考與理解。教師與學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行改進(jìn)，可在創(chuàng)新中拓展學(xué)生動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物知識(shí)的興趣，從而幫助師生突破學(xué)習(xí)的難點(diǎn)?！碍h(huán)境因素對(duì)光合作用的影響”實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)原理簡(jiǎn)單，操作容易，但是改變溫度或光照等自變量后通過(guò)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣泡的數(shù)量反映變量的變化，學(xué)生不容易測(cè)量。教師和學(xué)生經(jīng)過(guò)多次研究，想到將傳感器與實(shí)驗(yàn)裝置相連，傳感器再與計(jì)算機(jī)相連，通過(guò)電腦直接讀出單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣泡的數(shù)量，使學(xué)生對(duì)光合速率的變化認(rèn)識(shí)得更加直觀。在“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化”實(shí)驗(yàn)中，教師和學(xué)生課前進(jìn)行酵母菌的培養(yǎng)，但是出現(xiàn)酵母菌死亡的情況，影響實(shí)驗(yàn)計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性。教師和學(xué)生嘗試在計(jì)數(shù)時(shí)利用伊紅染液對(duì)酵母菌進(jìn)行染色的方法，排除死亡酵母菌對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確。

四、反思

“探究2，4-D對(duì)插枝生根的作用”實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師采用任務(wù)前置的教學(xué)策略，師生課前做預(yù)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生有了預(yù)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，便會(huì)合理設(shè)置2，4-D溶液濃度范圍。教師將2，4-D溶液使用條件，不同植物具有不同的生理特性等知識(shí)通過(guò)學(xué)案或微課等方式前置給學(xué)生，學(xué)生自然會(huì)排除溫度、濕度等無(wú)關(guān)變量的干擾，同時(shí)會(huì)選擇合適的實(shí)驗(yàn)材料。實(shí)驗(yàn)課堂的教學(xué)效果將更接近教學(xué)目標(biāo)的要求。在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)更關(guān)注學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，圍繞提高學(xué)生的生物學(xué)素養(yǎng)改進(jìn)自身的教學(xué)方法，才能突破教學(xué)難點(diǎn)，幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)困難，適應(yīng)學(xué)生發(fā)展需要。教師采用的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，不僅能使學(xué)生獲得生物學(xué)知識(shí)，學(xué)生在學(xué)習(xí)中的思維品質(zhì)、實(shí)驗(yàn)技能、處理數(shù)據(jù)、解決問(wèn)題能力也會(huì)得到培養(yǎng)和提升。