鄒玉香（上杭第二中學(xué)，福建上杭364200）

高中生物學(xué)實驗問題情境創(chuàng)設(shè)探討

鄒玉香
（上杭第二中學(xué)，福建上杭364200）

文章以高中生物學(xué)實驗教學(xué)案例闡述如何有計劃、有目的地創(chuàng)設(shè)實驗問題情境，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力、科學(xué)思維能力、科學(xué)質(zhì)疑能力分析能力和創(chuàng)新能力。

高中生物學(xué)實驗；問題情境

隨著高中生物學(xué)課程改革的深入推進，如何在高中生物學(xué)實驗教學(xué)中有目的、有計劃地創(chuàng)設(shè)實驗問題情境，引導(dǎo)學(xué)生主動參與、樂于探究、勤于動手，逐步培養(yǎng)學(xué)生的探究能力、思維能力、質(zhì)疑能力、分析能力和創(chuàng)新能力，值得高中生物學(xué)教師實踐與研究。

一、創(chuàng)設(shè)生物學(xué)實驗問題，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力

“倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)”“注重與現(xiàn)實生活相聯(lián)系”是高中生物學(xué)課程的基本理念。生物學(xué)實驗問題情境是引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考、發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的重要前提。聯(lián)系學(xué)生的生活經(jīng)驗，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與思維之處創(chuàng)設(shè)實驗問題情境，有利于激發(fā)學(xué)生的認知沖突，促進學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)知識，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。［1］

案例1“植物細胞的質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離的復(fù)原”實驗時，要求學(xué)生分析糖漬西紅柿、醋拌黃瓜時可看到有水分滲出，而灑水能夠保持蔬菜的新鮮硬挺的原因，思考：（1）植物細胞在什么條件下吸水、什么條件下失水？植物細胞吸水或失水的多少取決于什么條件？（2）探究原生質(zhì)層相當于一層半透膜？（3）判斷植物細胞壁是否對水分進出有影響？（4）如何保證植物細胞發(fā)生質(zhì)壁分離后又能發(fā)生質(zhì)壁分離的復(fù)原現(xiàn)象？（5）如何能夠清楚地觀察到植物細胞的質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離的復(fù)原現(xiàn)象？（6）如何測定某植物細胞的細胞液的濃度范圍？（7）比較不同植物細胞的細胞液濃度。

通過創(chuàng)設(shè)實驗問題情境，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活經(jīng)驗和已學(xué)的生物學(xué)知識，分析糖漬西紅柿、醋拌黃瓜時可看到有水分滲出，而灑水能夠保持蔬菜的新鮮硬挺的原因，讓學(xué)生體驗科學(xué)家是如何提出問題、對假設(shè)的問題作出回答、思考解決問題的途徑，促進學(xué)生逐步養(yǎng)成科學(xué)探究的態(tài)度、掌握科學(xué)方法。

二、創(chuàng)設(shè)生物學(xué)實驗問題，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力

傳統(tǒng)的教育模式往往重視結(jié)論性知識的傳授，忽視過程性知識，使得學(xué)生無法理解生物科學(xué)知識的形成過程，對生物學(xué)實驗原理一知半解。因此，要通過生物學(xué)實驗問題的設(shè)計，加強對學(xué)生思維能力的訓(xùn)練，幫助學(xué)生實現(xiàn)從感性認識到理性認識、由具體思維到抽象思維的發(fā)展。

案例2在“探究溫度對酶活性的影響”實驗教學(xué)中設(shè)計以下問題，指導(dǎo)學(xué)生分小組討論：（1）選擇淀粉酶和淀粉作為實驗材料，還是選擇過氧化氫酶和過氧化氫作為實驗材料，為什么？（2）本實驗的自變量、因變量、無關(guān)變量分別是什么？如何控制自變量？（3）如何設(shè)置一系列不同溫度的實驗組，用什么方法控制溫度？怎樣排除pH和其他因素對實驗結(jié)果的影響以控制單一變量？如何設(shè)置對照組？（4）怎樣檢測因變量，衡量的指標是什么？檢測的試劑是選用碘液還是選用斐林試劑？為什么？（5）溫度過高和過低對酶活性的影響相同嗎？如何確定酶活性的最適溫度？溫度偏高或偏低時，你預(yù)期會出現(xiàn)什么實驗現(xiàn)象？需要進行重復(fù)實驗嗎?

巧妙地創(chuàng)設(shè)生物學(xué)實驗問題情境，指導(dǎo)學(xué)生通過思考與討論，學(xué)習(xí)溫度影響酶活性的原理，理清溫度對酶活性影響的實驗設(shè)計思路，掌握對照實驗設(shè)計的基本方法，有效地鍛煉學(xué)生的思維能力。

三、創(chuàng)設(shè)生物學(xué)實驗問題，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力

實驗教學(xué)的重要目的是要教學(xué)生如何探究，因此要從實驗設(shè)計方案、實驗材料用具、實驗操作方法及實驗結(jié)果等方面創(chuàng)設(shè)實驗問題情境，鼓勵學(xué)生敢于大膽質(zhì)疑。

案例3開展“噬菌體侵染細菌的實驗”時，要求學(xué)生思考：1.在理論上，用32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌后，能觀察到什么現(xiàn)象？與實際觀察到的實驗現(xiàn)象是否一致？2.在理論上，上清液中不含放射性，下層沉淀物中具有很高的放射性，其原因是什么？而實際的實驗結(jié)果是：在離心的上層清液中，也有少量的放射性，而下層沉淀物中的放射性強度比理論值略低。其原因是什么？3.在噬菌體和大腸桿菌混合培養(yǎng)的時間過短或過長，上淸液的放射性強度會發(fā)生怎樣的變化？請說明原因。4.在理論上，用35S標記的噬菌體侵染大腸桿菌后，能觀察到什么現(xiàn)象？與實際觀察到的實驗現(xiàn)象是否一致？在理論上，下層沉淀物中不含放射性，上清液中具有很高的放射性，其原因是什么？而實際的實驗結(jié)果是：在離心的沉淀物中，也有少量的放射性，而上清液中的放射性強度比理論值略低。其原因是什么？5.噬菌體和大腸桿菌混合培養(yǎng)時，攪拌不充分，沉淀物中的放射性強度又會發(fā)生怎樣的變化？請說明原因。

通過創(chuàng)設(shè)實驗問題情境，引導(dǎo)學(xué)生思考噬菌體侵染細菌時實驗現(xiàn)象與實驗預(yù)期不一致的原因，從而激發(fā)學(xué)生質(zhì)疑放射性強度與噬菌體和大腸桿菌混合培養(yǎng)的時間及攪拌的相關(guān)性，以此鼓勵學(xué)生敢于大膽設(shè)想、大膽質(zhì)疑。

四、創(chuàng)設(shè)生物學(xué)實驗問題，提高學(xué)生的分析能力

對實驗結(jié)果的分析是實驗教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。特別是許多學(xué)生由于操作方法不當或者實驗材料和試劑選擇不當，造成實驗誤差很大。分析、探討實驗誤差產(chǎn)生的原因，有利于提高學(xué)生的分析問題、解決問題的能力。

案例4“葉綠素的提取和分離實驗”結(jié)果中，有的色素帶顏色過淺，有的色素帶分離不明顯，有的色素帶彎曲等。指導(dǎo)學(xué)生比較觀察實驗現(xiàn)象明顯、效果好的色素帶，對于實驗效果差的色素帶，不急于指出原因，而是引導(dǎo)學(xué)生思考：1.使用放置數(shù)天的菠菜葉與新鮮的菠菜葉相比，濾液中的色素含量有區(qū)別嗎？2.為什么要加二氧化硅和碳酸鈣？加的數(shù)量多少有影響嗎？3.將濾液收集到試管中時，為什么要及時用棉塞將試管口塞嚴？4.為什么要將濾紙條的一端剪去兩角？5.為什么濾液細線要重復(fù)畫，且要畫細、畫直？6.層析時，為什么不能讓濾液細線觸及層析液？

通過創(chuàng)設(shè)實驗問題情境，引導(dǎo)學(xué)生對實驗結(jié)果誤差的分析討論，從取材、色素提取、濾紙條制作、畫濾液細線、色素分離等方面分析、探討，找出失敗的原因，進而提出改進的措施。有利于提高學(xué)生實驗操作的規(guī)范性以及分析問題、解決問題的能力。

五、創(chuàng)設(shè)生物學(xué)實驗問題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

實驗方案的設(shè)計要求學(xué)生靈活應(yīng)用生物學(xué)知識進行創(chuàng)造性思維，能有效的調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。［2］在高中生物學(xué)實驗教學(xué)中，創(chuàng)設(shè)實驗問題情境，引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)有關(guān)實驗原理，設(shè)計科學(xué)的、創(chuàng)新的實驗方案。

案例5若某種XY型性別決定的雌雄異株植物的種子搭載飛船后在地面進行培養(yǎng)、種植，發(fā)現(xiàn)有少數(shù)矮桿植株出現(xiàn)。1.若已經(jīng)證實矮桿是基因突變所致，有兩種可能：一是顯性突變，二是隱性突，你能否利用雜交實驗鑒定該突變體是顯性突變還是隱性突變嗎？2.若已知該矮桿突變體是隱性突變所致，你能否通過一次雜交實驗確定突變基因是位于常染色體上還是位于X染色體上呢？請嘗試設(shè)計一個簡單實驗方案加以判定。3.若已知該矮桿突變體是性染色體上基因隱性突變所致，你能否設(shè)計一個簡單實驗方案確定突變基因是位于X、Y染色體的同源區(qū)段還是只位于X染色體上呢？

通過創(chuàng)設(shè)生物學(xué)實驗問題情境，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用雜交實驗設(shè)計的原理和方法，思考基因突變和基因位置的問題，進一步改進實驗方案加以解決。以此調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的綜合應(yīng)用知識能力、探索創(chuàng)新能力。

綜上所述，高中生物學(xué)實驗教學(xué)時，創(chuàng)設(shè)實驗問題情境，充分體現(xiàn)實驗教學(xué)的探究性、綜合性、開放性和創(chuàng)造性，能夠讓學(xué)生在解決問題的過程中點燃思維的火花，獲得成功的體驗，從而幫助學(xué)生有效地理解與運用生物學(xué)知識，提高探究能力、思維能力、質(zhì)疑能力、分析能力及創(chuàng)新能力。

［1］李丹君.加強實驗探究教學(xué)實現(xiàn)生物學(xué)新教材課程目標［J］.生物學(xué)教學(xué)，2002（10）.

［2］陸美紅.中學(xué)生物實驗教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［J］.中學(xué)生物學(xué)，2000（2）.

（責任編輯：陳欣）