唐 銳 （貴陽市第一實驗中學(xué) 貴州貴陽 550081）

0 引言

1）研究的緣起。在“探究花生果實大小變異”實驗的教學(xué)過程中，經(jīng)常遇到這些現(xiàn)象，例如：下課鈴聲響后實驗尚未完成，學(xué)生提出問題、作出假設(shè)之后就不知所措，在實驗中學(xué)生不清楚如何選擇測量方法與工具，繪圖和數(shù)據(jù)處理耗時較長。在整堂課中雖然學(xué)生很忙，但還是會因為時間原因，未完成實驗，不能深入分析、思考、推理、總結(jié)得出引起生物變異的2 種原因，致使無法完成教學(xué)內(nèi)容、達成教學(xué)目標(biāo)，實驗效果也不理想。為此，筆者對本實驗進行改進和創(chuàng)新。

2）相關(guān)文獻研究。對于探究花生果實大小的問題，目前的研究文獻和參考資料主要分為2 類：一類是專門針對教學(xué)問題的期刊文章，另一類是教學(xué)問題的研究論文，筆者總結(jié)這2 類文獻中關(guān)于探究花生果實大小變異教學(xué)存在的問題，主要包括探究方案、工具選取、工具測量誤差、繪圖及數(shù)據(jù)處理等問題。

3）研究的目的和意義。生物學(xué)是一門以觀察和實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)。生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)指出，通過開展探究實驗活動，學(xué)生應(yīng)掌握實驗操作的基本技能，學(xué)會科學(xué)探究的一般方法，以及提高科學(xué)探究的能力。在某初中生物學(xué)教材中，就有許多實驗與探究活動，希望通過開展這些活動，讓學(xué)生掌握一般的方法、技能，以及培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，但是由于教材的局限性、地域的差異性等原因，導(dǎo)致有些實驗在實際教學(xué)過程中難以完成，所以教師要對實驗步驟、實驗材料、工具等做適當(dāng)?shù)母倪M和創(chuàng)新，以適應(yīng)本地域具體情況的教學(xué)。本文以“探究花生果實的大小變異”的實驗為例，介紹實驗改進的原因及改進的方法。

1 教學(xué)過程中存在的問題分析

1）實驗方法、步驟不明確，導(dǎo)致實驗難度提升。在之前的學(xué)習(xí)中，學(xué)生雖接觸過探究實驗，但要在短時間內(nèi)完成一個探究實驗的全部步驟，對很多學(xué)生而言較困難，再加上本實驗中涉及到表格設(shè)計、數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算、繪圖等諸多問題，對學(xué)生的綜合能力要求較高，無形中提高了實驗的整體難度。

2）測量方法和測量工具規(guī)定不明確。教材“提示”中只提到用適當(dāng)?shù)姆椒ê凸ぞ哌M行測量，但應(yīng)如何測？用什么工具測？這些問題的思考會花費大量的課堂時間，測量方法、工具的不統(tǒng)一及測量工具的準(zhǔn)確性，都會直接影響到之后的繪圖和實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，最終影響結(jié)論的得出。

3）數(shù)據(jù)記錄、平均值的計算時間消耗長。學(xué)生在測量的同時，還要完成數(shù)據(jù)的記錄；在完成測量之后，需計算每一個花生品種長軸長度的平均值，這些均要消耗大量時間。

4）坐標(biāo)紙描點繪圖，操作難度大，繪圖效果差。要完成將數(shù)字信息轉(zhuǎn)換成圖像信息的任務(wù)，對于數(shù)學(xué)功底薄弱的學(xué)生而言，難度較大；在完成測量和數(shù)據(jù)統(tǒng)計之后，再完成精確的繪圖任務(wù)，實屬不易。

2 實驗的改進措施

針對實驗中存在的諸多問題，經(jīng)過多次嘗試，筆者對原實驗作出以下改進，以便更快、更有效地完成實驗，得到更準(zhǔn)確的實驗結(jié)論。

2.1 制作學(xué)案 學(xué)案是引導(dǎo)學(xué)生完成探究實驗的方向標(biāo)，教師將本實驗的實驗步驟寫清楚，學(xué)生就不至于完成假設(shè)以后依舊茫然無措。其實每個步驟需完成的事都很簡單，但多數(shù)學(xué)生不會從教材眾多的提示中提取有效的信息，得出明確的實驗步驟。學(xué)案能引導(dǎo)學(xué)生參與完成探究實驗、處理數(shù)據(jù)與繪圖，能節(jié)省大量時間讓學(xué)生分析、思考、推理、交流，最終得出結(jié)論。

2.2 利用自制橡皮卡尺進行測量 教材中沒有提到測量的方法，教師可給學(xué)生示范，以統(tǒng)一測量方法，獲得科學(xué)的數(shù)據(jù)和結(jié)論。對于測量工具的選取，筆者也有所思考，由于花生果實凹凸不平、形狀各異、有立體性，測量工具的不同也會出現(xiàn)不同的實驗數(shù)據(jù)。為得到更準(zhǔn)確、更快的測量工具，設(shè)計以下實驗：選取3 種不同的工具（學(xué)生隨手可得的工具），分別讓4 位學(xué)生先后利用同一種工具，測量同樣的銅仁花生和貴陽本地花生各30 顆，記錄所測數(shù)據(jù)、求平均值并記錄測量所用時間。為使實驗數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，將同一工具測得的平均值和時間再進行平均，最后計算同一工具所測2 種花生的平均值之差，以及測量2 種花生所消耗的時間之和。具體數(shù)據(jù)如表1。

表1 不同工具測量花生長度和消耗時間

從表1 數(shù)據(jù)可知，用3 種不同方法所得到的平均值之差分別為：12.03、11.88、13.07。從誤差的角度可看出用直尺，以及結(jié)合圓規(guī)和直尺測量的結(jié)果平均值之差比較大，而用橡皮卡尺測量的結(jié)果平均值之差要小。因此橡皮卡尺能提高實驗的準(zhǔn)確性，從而可知，實驗的測量用橡皮卡尺是比較合適的。從以上表格數(shù)據(jù)還可得知，用3 種不同方法測量所用的時間分別為：4.29、3.93、6.17。從測量所用時間的長短分析，利用橡皮卡尺測量所需時間最短。綜合以上分析可得出：利用橡皮卡尺測量是最快、最準(zhǔn)確的工具。

2.3 運用Excel 記錄數(shù)據(jù)及計算平均值 學(xué)生在完成測量和記錄后，還要計算數(shù)據(jù)的平均值，一般的方法是利用計算器計算，費時、費力。為了讓實驗數(shù)據(jù)更具說服力，筆者利用計算器和Excel軟件做以下對比實驗：請10 位學(xué)生分別用計算器和Excel 求同一組數(shù)據(jù)的平均值，并記錄每種方法所消耗的時間，最后求出時間的平均值，具體實驗數(shù)據(jù)如表2。

表2 不同工具計算平均值消耗時間

從表格中的數(shù)據(jù)可得：用計算器計算和Excel計算的時間平均值分別為：36.05、4.64。2 個學(xué)生在配合計算過程中有時會報錯數(shù)字，進而導(dǎo)致結(jié)果出錯，而利用Excel 求平均值的功能可快速、準(zhǔn)確完成計算，能節(jié)省大量的時間，以便讓學(xué)生有更多的思考。

2.4 運用Excel 直接選取數(shù)據(jù)繪制柱狀圖和折線圖 手繪圖是難度最大、耗時最長的一個實驗過程，實驗中數(shù)據(jù)較多，也很容易出錯，學(xué)生手繪的圖像效果不明顯，不易觀察、分析、判斷。為了讓實驗數(shù)據(jù)更具有說服力，利用手繪圖和Excel 進行以下對比實驗： 請10 位學(xué)生分別用手繪圖和Excel繪制同一組數(shù)據(jù)的折線圖，并記錄每種方法所消耗的時間，最后求平均值，具體實驗數(shù)據(jù)如表3。

表3 不同工具繪圖消耗時間

從表3 中的數(shù)據(jù)可得：用手繪圖和Excel 繪圖的時間平均值分別為：196.7、12。利用Excel 的功能，可直接選取數(shù)據(jù)，繪制相應(yīng)圖形，圖像清晰、效果明顯，能節(jié)省大量的時間，提高實驗效率。

隨著互聯(lián)網(wǎng)+教育模式的不斷深化，以計算機為核心的信息技術(shù)手段必將滲入生物學(xué)實驗教學(xué)。生物學(xué)實驗教學(xué)在重視定性實驗的同時，還應(yīng)加強定量實驗。在定量實驗中，必然有大量實驗數(shù)據(jù)采集、測量與記錄，而這些數(shù)據(jù)是一些孤立的、零星的現(xiàn)象記錄，如果在實驗中借助Excel 對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，繪制餅狀圖、折線圖或柱狀圖等，可將數(shù)據(jù)直觀表現(xiàn)，從而揭露生物內(nèi)部的聯(lián)系及規(guī)律性。例如探究“花生果實大小的變異”實驗中，運用Excel 將采集、測量的數(shù)據(jù)求平均值，并根據(jù)平均值繪制花生果實大小的曲線圖。利用信息技術(shù)手段，既可使實驗現(xiàn)象直觀展現(xiàn)，也可利用計算機軟件進行數(shù)據(jù)分析、結(jié)果交流等活動，以便學(xué)生得到更直觀、更深刻的認(rèn)識，為學(xué)生開拓了新的視野，給傳統(tǒng)的實驗教學(xué)帶來了生機和活力。信息技術(shù)在本實驗中的應(yīng)用，既是對學(xué)生能力的一種培養(yǎng)，又是對實驗有效性的提升。學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)手繪圖形的能力固然需要培養(yǎng)，但是結(jié)合本實驗的情況，利用信息技術(shù)手段進行處理更為省時，是更好地選擇。

倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)是生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的重要理念之一，設(shè)計好科學(xué)的探究活動，是落實這一理念的關(guān)鍵所在。在具體探究活動中，教師的引導(dǎo)、工具的選取及方法的使用，都會影響探究實驗的效果。本次實驗由于信息量大，多數(shù)學(xué)生沒能體會到完整的探究過程，最大的問題就是時間不足。通過改進可節(jié)省大量時間，讓學(xué)生有時間思考、討論、交流，以實現(xiàn)學(xué)生真正的主體地位,達到探究的最終目的。

總而言之，要完成好探究活動，就要組織好探究活動的教學(xué)過程，即有明確的探究目標(biāo)，做好分工合作、觀察、記錄、分析，鼓勵學(xué)生討論交流，勇于發(fā)現(xiàn)問題，表達自己的看法或提出新一輪的探究問題。在探究活動中，教師可少講少問，讓學(xué)生多思考、多討論、多提問，多引導(dǎo)他們發(fā)現(xiàn)問題、提出問題。同時，也要掌握好各個探究活動所要求達到的目標(biāo)和側(cè)重點，不要為了活動而活動。