朱 雄
(重慶市忠縣忠州中學(xué) 404300)
高中生物學(xué)教材中有許多著名的經(jīng)典實(shí)驗(yàn),它們具有很強(qiáng)的典型性和示范性。在教學(xué)中如能引導(dǎo)學(xué)生融入其中,細(xì)細(xì)體驗(yàn)、認(rèn)真交流和討論,有利于學(xué)生的自學(xué)能力、理解能力、獲取信息等能力的培養(yǎng)。本文主要以人教版教材《生物學(xué)》必修1“光合作用的探究歷程”一節(jié)的部分經(jīng)典實(shí)驗(yàn)為例,談?wù)勅绾我龑?dǎo)學(xué)生體驗(yàn)、分析經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。
自學(xué)是一個(gè)人終身獲取知識(shí)的重要途徑,然而會(huì)學(xué)是自學(xué)的前提,會(huì)學(xué)就是要從已有的文字、圖、表和符號(hào)等素材或情景中獲取信息,從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律特征。授人以魚不如授人以漁,只有教會(huì)學(xué)生自學(xué)、會(huì)學(xué),才能為學(xué)生終身學(xué)習(xí)提供可能。
例如,在“光合作用的探究歷程”一節(jié)的教學(xué)中,先讓學(xué)生閱讀普利斯特利、薩克斯、恩格爾曼、魯賓和卡門幾位科學(xué)家所做的實(shí)驗(yàn),然后要求學(xué)生以小組為單位,用表格的形式自行確定比較項(xiàng)目,對(duì)這幾個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較,學(xué)生的比較項(xiàng)目如下(表1)。
表1 高中生物學(xué)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目比較表
學(xué)生通過(guò)自學(xué),相互討論確定比較項(xiàng)目,使學(xué)生在生生互動(dòng)中融入實(shí)驗(yàn)的情景,自行確定比較項(xiàng)目,培養(yǎng)了學(xué)生自學(xué)、會(huì)學(xué)的能力。
學(xué)生“具備驗(yàn)證簡(jiǎn)單生物學(xué)事實(shí)的能力”是考綱中實(shí)驗(yàn)與探究能力的要求之一。在前面有關(guān)酶的知識(shí)一節(jié),學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了自變量、因變量、無(wú)關(guān)變量、對(duì)照組、實(shí)驗(yàn)組、單一變量的原則、對(duì)照原則和等量原則等對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)。
例如,在“光合作用的探究歷程”一節(jié)的以上4個(gè)實(shí)驗(yàn)都有對(duì)照實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)論都是通過(guò)對(duì)比得到的。因此,要求學(xué)生以小組為單位,列表比較以上4個(gè)實(shí)驗(yàn)的自變量、因變量、無(wú)關(guān)變量、實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組,并指出哪些操作體現(xiàn)了等量的原則(表2)。學(xué)生完成表2后,可要求他們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明CO2是光合作用的原料。
表2 體現(xiàn)等量操作的原則
在具體的實(shí)驗(yàn)情景中復(fù)習(xí)對(duì)照實(shí)驗(yàn)的相關(guān)知識(shí),又在“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明CO2是光合作用的原料”一節(jié)的新情景中應(yīng)用知識(shí)。這樣的教學(xué)設(shè)計(jì),使學(xué)生既感興趣、又易于理解和模仿,提高了學(xué)生驗(yàn)證事實(shí)的能力。
求變、求異思維的發(fā)展有助于提高實(shí)驗(yàn)綜合能力,從反方向、多角度對(duì)同一實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析,對(duì)學(xué)生進(jìn)行變式思維訓(xùn)練,有利于學(xué)生求變、求異思維的發(fā)展。
例如,在薩克斯的實(shí)驗(yàn)中,把綠葉放在暗處幾小時(shí),目的是什么?不在暗處放幾小時(shí),可能會(huì)產(chǎn)生什么樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象?對(duì)綠葉遮光的處理是以主葉脈為對(duì)稱軸左右方向一半遮光一半曝光,還是以主葉脈的中垂線為對(duì)稱軸上下方向一半遮光一半曝光更好?原因是什么?該實(shí)驗(yàn)除能證明光合作用產(chǎn)物有淀粉外,還能證明光合作用所需條件之一是什么?恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)中,恩格爾曼不選常見綠葉而是選用水綿為實(shí)驗(yàn)材料的好處是什么?把好氧細(xì)菌換為厭氧細(xì)菌,現(xiàn)象和結(jié)果會(huì)不會(huì)改變?是換好還是不換好?該實(shí)驗(yàn)除能證明光合作用的場(chǎng)所是葉綠體外,還能得出哪些結(jié)論?魯賓和卡門為了探究光合作用中氧元素的去向,用到了什么科學(xué)技術(shù)手段?他們?yōu)槭裁赐瑫r(shí)設(shè)置兩組實(shí)驗(yàn)?只用一組實(shí)驗(yàn)可不可以?為什么?
課堂上設(shè)計(jì)以上問(wèn)題串變化情景,讓學(xué)生具有新鮮感,學(xué)生思維就能活躍。通過(guò)對(duì)學(xué)生進(jìn)行這種變式思維訓(xùn)練,有助于激發(fā)學(xué)生思維的靈活性和廣闊性。
通過(guò)表2的分析,讓學(xué)生體會(huì)到每個(gè)實(shí)驗(yàn)都設(shè)置了兩組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)照,對(duì)照實(shí)驗(yàn)中設(shè)置對(duì)照組排除了無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,從而得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不同,就是由于自變量的不同引起的,這種設(shè)計(jì)本身就體現(xiàn)邏輯的嚴(yán)密性。
例如,為了使實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn),可這樣來(lái)引導(dǎo)學(xué)生。某位學(xué)生將一塊干面包平均分成兩部分,其中一部分用碘液檢驗(yàn)變成了藍(lán)色,然后他嚼碎了干面包另一部分,并用本尼迪試劑(一種用來(lái)檢驗(yàn)麥芽糖的試劑)檢驗(yàn)嚼碎的部分,嚼碎的面包變成了紅色(麥芽糖與試劑反應(yīng)的顏色)。因此,學(xué)生認(rèn)為面包被嚼碎時(shí)淀粉變成了麥芽糖。你認(rèn)可該學(xué)生的結(jié)論嗎?為什么?如果不認(rèn)可該學(xué)生的結(jié)論?原因是什么?你認(rèn)為應(yīng)怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)才能證明這個(gè)學(xué)生的結(jié)論?
通過(guò)這樣的邏輯思維訓(xùn)練,可增強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)性的認(rèn)同感。
教師要注意挖掘、設(shè)計(jì)教材知識(shí),把呆板的知識(shí)變成靈活的情景,以問(wèn)題或任務(wù)為驅(qū)動(dòng)力,讓學(xué)生在運(yùn)動(dòng)的、變化的和感興趣的情景中,促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)探索的興趣。
例如,“光合作用的場(chǎng)所、條件、原料和產(chǎn)物”的發(fā)現(xiàn),是多位生物學(xué)家不懈地努力探索的結(jié)果?!癉NA是生物的遺傳物質(zhì)”也是格里菲思、艾弗里、赫爾希和蔡斯等科學(xué)家前后不斷探索的結(jié)果。學(xué)生有過(guò)探索未知結(jié)果的經(jīng)歷嗎?他們想不想具有科學(xué)家這種設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、探索事物本質(zhì)規(guī)律的能力呢?學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)滲透作用的知識(shí)以后,知道淀粉能否通過(guò)半透膜嗎?如果不知道,能否設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究呢?學(xué)生知道淀粉酶的化學(xué)本質(zhì)是什么嗎?孟德爾發(fā)現(xiàn)生物的遺傳規(guī)律后,生物學(xué)家摩爾根明確表示不相信;薩頓提出基因位于染色體上假說(shuō)后,摩爾根也是持懷疑態(tài)度。于是摩爾根等人親自設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究,最終證明薩頓的假說(shuō)是正確的。
最終,可以提問(wèn)學(xué)生:“你能親自設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),來(lái)證明淀粉酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)了嗎?面對(duì)上述的案例講解,你能有不同的想法嗎?”通過(guò)這樣的教學(xué)設(shè)計(jì),能促進(jìn)學(xué)生對(duì)生命科學(xué)探索的興趣。