羅建義

摘 要 列舉了4個高中生物探究性實驗的教學切入點，并逐一分析，旨在通過案例分析，指導高中生物教師科學的開展探究性實驗，并帶領探究性實驗教學走向深入。

關鍵詞 探究性實驗 實驗教學 生物學教學

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

縱觀人教版高中生物學教科書，各章節(jié)中都安排了很多實驗，但多以驗證性實驗為主。教科書對這些實驗的實驗目的、實驗器材、步驟與方法、結論與分析都做了具體的預設與規(guī)定。這種安排在培養(yǎng)學生主動探究、發(fā)現(xiàn)問題的能力和創(chuàng)新能力上必然受限。在實際教學中，教師若能把知識融合在實驗中，讓學生自己通過觀察、實驗、思考、討論、分析等途徑去探究，不僅可以激發(fā)學生的學習興趣，幫助學生鞏固教材知識，還能引導學生形成嚴謹?shù)目茖W研究的方法，促使學生用科學的眼光和思維對實驗過程和實驗結果進行分析，不斷提升學生的分析能力、發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新能力。

1 改變實驗目的，變驗證性實驗為探究性實驗

驗證性實驗的目的性很強，是對教材內(nèi)容的驗證和再現(xiàn)。教師若照搬教科書中預設的實驗設計進行實驗，其教學活動往往脫離了學生的生活經(jīng)驗與知識水平。在這樣的學習過程中，學生缺乏主動建構知識、探究結論的體驗，缺乏對教材內(nèi)容的整合與創(chuàng)新，難以產(chǎn)生高層次的探究思考，他們獲得的知識是表面的、膚淺的。探究性實驗創(chuàng)設了學習情境，在教師的引導下，學生積極參與實驗探究，體驗實驗的準備、操作、結論推導的整個環(huán)節(jié)，學生的探究能力、實驗設計能力、分析問題以及解決問題的能力都得到了提高。例如，“植物細胞的質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復原”的實驗是教科書中的一個驗證性實驗。教學中，筆者變驗證性實驗為探究性實驗，引導學生選用紫色洋蔥的內(nèi)表皮細胞、花生的種子細胞、植物莖尖分生區(qū)細胞、菠菜葉肉細胞與紫色洋蔥的外表皮細胞進行對比實驗，使學生對選擇紫色洋蔥外表皮細胞為實驗材料的原因有了充分的認識。實驗試劑方面，除了質(zhì)量分數(shù)為0.3%的蔗糖溶液外，還選擇質(zhì)量分數(shù)為3%的蔗糖溶液以及質(zhì)量分數(shù)均為3%的尿素溶液、KNO3溶液、乙二醇溶液進行實驗。教師引導學生進行探究、觀察、比較與分析后得出結論：洋蔥內(nèi)表皮細胞和菠菜葉肉細胞在預設濃度下也能觀察到質(zhì)壁分離，花生的種子細胞，植物莖尖分生區(qū)細胞則不明顯。在質(zhì)量分數(shù)為3%的蔗糖溶液中，洋蔥外表皮細胞質(zhì)壁分離相當明顯，但不再復原；在質(zhì)量分數(shù)為3%的尿素溶液、KNO3溶液、乙二醇溶液中則先發(fā)生質(zhì)壁分離，一段時間后則會自動復原。教師要引導學生繼續(xù)探究，分析造成這種結果的本質(zhì)原因，使實驗中問題的探究走向深入。

2 改變實驗材料、用具引發(fā)探究，注重實驗結果差異性分析

觀察實驗現(xiàn)象豐富了學生的表象儲備。學生只有真正觀察到實驗的本質(zhì)現(xiàn)象，才能水到渠成地得出正確的實驗結論。教科書中的實驗選擇的材料及用具具有一般性，要求各地各校都可以實施開展。部分教師嚴格按照教材預設的實驗材料及用具進行實驗，最后發(fā)現(xiàn)實驗效果不好，但若添加實驗材料，調(diào)整實驗用具，通過分析、比較實驗材料、器具改變后實驗現(xiàn)象、結果的差異性，并分析其本質(zhì)，使得實驗結果能夠反映現(xiàn)象本真，會使學生對知識掌握得更加豐滿，提高了學生的實驗興趣，并促使他們不斷質(zhì)疑，教學效果很好。

如觀察“葉綠體與細胞質(zhì)流動”的實驗，教科書建議的實驗材料是苔蘚類和菠菜。這兩種材料不但難取材，取材也受季節(jié)限制。若我國北方教師冬天做這個實驗，難度就很大。有些教師用紫鴨跖草雄蕊的花絲表皮毛、萬壽菊管狀花的花瓣表皮、黃瓜嫩莖的表皮毛、韭菜進行實驗探究，通過比較、分析，發(fā)現(xiàn)韭菜材料易得，實驗效果又好，上面的問題迎刃而解。在“滲透作用”的演示實驗中，若用教科書上描述的長頸漏斗實驗，液面上升的速度慢、時間長，效果不明顯。若選用移液管替代，液面迅速上升，實驗效果非常明顯。教師要根據(jù)實際情況，拓展實驗探究思路，從實驗材料、實驗器具上多加選擇，促進當?shù)刂袑W生物實驗探究教學的有效開展。

3 改變實驗步驟引發(fā)探究，注重實驗過程分析

實驗步驟是實驗成功的關鍵環(huán)節(jié)。正確的實驗步驟是獲得確切的實驗現(xiàn)象、詳實的實驗數(shù)據(jù)、正確的實驗結論的前提。教師要細化實驗步驟，監(jiān)測各步驟的實驗現(xiàn)象，預判各環(huán)節(jié)的誤差及出現(xiàn)的結果，并整理成詳盡的實驗流程。教師可以有意地改變實驗步驟引發(fā)探究，引導學生關注步驟改變之后的現(xiàn)象改變，引導學生分析其實質(zhì)，對實驗中提出的問題、現(xiàn)象、失敗的原因要細致考慮，多問“為什么”。同時，教師還要全面系統(tǒng)地分析實驗目的、操作要求與實驗步驟之間的關系，注重實驗過程分析，提高探究性實驗教學效果。

如“探究pH對酶活性的影響”的實驗，實驗步驟如下：

（1） 取同型號試管9只，標號，分別加入2 mL質(zhì)量分數(shù)為0.5%的可溶性淀粉溶液。各試管中分別加入相應的緩沖液3 mL，各試管中溶液的pH依次穩(wěn)定在3、4、5、6、7、8、9、10、11。

（2） 將9只試管在37℃的溫度下恒溫水浴，分別向9只試管中加入質(zhì)量分數(shù)為0.5%的唾液1 mL。

（3） 每隔1 min從第5號試管（即pH為7的試管）中取出一滴反應液，滴在比色板上，加一滴碘液顯色。待呈橙黃色時，立即取出9支試管，加碘液顯色并比色，記錄結果。

（4） 分析實驗結果，得出結論。

教師引導學生改變實驗步驟，如保留前5只試管進行實驗，或縮小試管中溶液的pH梯度，或用20℃恒溫水浴，或改變第5號試管比色時間，或第一步和第二步實驗步驟互換。教師要引導學生對步驟改變后的實驗現(xiàn)象做出預測，對步驟改變前后觀察到的實驗現(xiàn)象進行對比，甄別其相似程度，對出現(xiàn)的誤差進行分析，以引導學生正確理解實驗步驟，使實驗探究觸及探究問題的本質(zhì)，提高高中生物實驗探究教學的時效性。

4 改變檢測試劑引發(fā)探究，注重顏色變化內(nèi)因分析

選擇正確的檢測試劑是確保獲取清晰的實驗現(xiàn)象、準確的實驗結果的先決條件。教師可以通過改變檢測試劑，對比實驗現(xiàn)象中顏色變化，引導學生對顏色變化的內(nèi)因進行分析，激發(fā)學生的探究欲望。如可用二苯胺替換甲基綠、苔黑酚替換吡羅紅來觀察“DNA、RNA在細胞中的分布”。

在“溫度對酶活性”的實驗中，教科書選擇碘液作為檢測劑，可有些小組的學生提出用斐林試劑或班氏試劑也可以作為檢測試劑。教師要及時引導學生展開分析，預測不同檢測劑的檢測對象、使用條件的差異性，預判實驗成功的可能性。然后，引導學生在不同檢測試劑下做平行對比實驗，最后發(fā)現(xiàn)：斐林試劑用于檢測反應溶液中是否有還原糖存在，側重于對淀粉水解后產(chǎn)物的鑒定。碘液則反映淀粉酶對淀粉的催化程度，側重于對底物剩余量的鑒定。通過淀粉溶液的褪色過程，直觀地顯示出不同溫度條件下，反應溶液顏色的動態(tài)變化過程。在教材所選溫度0 ℃（冰水中）、60 ℃和100 ℃（沸水中）的條件下，如果選用斐林試劑作指示劑，需要在試劑加入后進行水浴加熱。這樣，在檢測過程中就改變了原來三只試管的預設溫度條件，所指示的結果也就難于保證能夠代表原來三種預設溫度條件下真實的實驗結果。由此得出結論：本實驗只能選擇碘液作為檢測試劑。

可見，只有細心觀察，注重顏色變化的內(nèi)因分析，才能得出正確的實驗結論。