高中生物探究型实验教学初探

■武汉市蒋细旺名师工作室 徐红玲 蒋细旺

高中生物探究型实验教学初探

■武汉市蒋细旺名师工作室 徐红玲 蒋细旺

高中生物新课程标准倡导探究性学习，力图促进学生学习方式的变革，引导学生主动参与探究过程，勤于动手和动脑，逐步培养学生搜集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力等，重在培养创新精神和实践能力。新教材教学大纲的课程目标则明确指出,要使学生“学会科学观察和实验的方法,初步学会提出问题,做出假设,设计并进行实验,分析和处理实验数据,作出合理的结论”和“养成实事求是的科学态度,养成勇于探索、不断创新的精神与合作精神。”与原教材相比，新教材在学生实验项目中增加了研究性课题,其中包括探究型实验。

实验一般可分为技能型、验证型和探究型,其中探究型实验最能培养学生的创新能力。探究型实验使理论教学与实验教学有机地结合在一起，使学生手脑并用，不但可以掌握生物学实验的基本实验技能，而且还可以初步学会设计实验，探求新知识的方法，改变机械地“照方抓药”的实验方法，使高中生物实验跃上了新台阶。

探究性实验教学存在设计实验较难、实验完成较难、实验分析较难、探究性实验耗时较多等特点。与旧教材相比,新教材在实验部分有了较大的改变,对原先的三个实验作了保留与改进,又增添了12个实验和6项研究性课题,教师可以从研究性课题或其他方面组织学生做探究型实验。

组织学生做探究型实验,教师既要成为学生的指导者、组织者和促进者,又要和学生平等参与实验研究,不能越俎代庖,将学生的研究引向既定的结论。应树立以学生发展为中心的教学理念,积极为学生提供信息,启发思路,介绍方法,引导质疑。培养学生独立思考的能力和创新精神,让学生在探究型实验过程中充分发挥自己的聪明才智，充分发挥学习的主动性，体现“我的课堂我做主”的主人翁意识。

一、探究型实验的选题原则

探究型实验的一般模式是发现问题——提出假设——实验与验证——得到结论。高中生物探究型实验的选题,应紧扣大纲和教学内容来设计。鉴于当前高中学生学习任务十分繁重,专业知识有限,选题应遵循以下几个原则：

1．选题宜小不宜大

一般以学生用所学知识或收集资料，既能探索未知的学习内容,又便于实验验证的选题为宜。

（1）以教材实验为基础选择课题

例如，在“观察被子植物花粉管萌发”的实验时，为了使学生进一步认识外界条件对花粉管萌发的影响，将探究课题扩展为“探究硼对花粉管萌发的影响”、“探究温度对花粉管萌发的影响”和“探究氧气浓度对花粉管萌发的影响”。在做“观察植物细胞质壁分享和复原”的实验后，依据植物细胞发生质壁分离的原理，设计实验“测定植物细胞液的浓度”。

具体以“植物茎背地生长的因素探究”为例，进行探究型实验设计。

课题名称：植物茎背地生长的因素探究。

课题背景：在学习高中生物学“植物的激素调节”内容时，对“植物幼苗横放时，引起茎背地生长的因素到底是什么”的问题，学生有两种观点：有的学生认为，这是由于地心引力造成生长素分布不均匀而使茎背地生长；有的学生却认为，幼苗横放时，近地侧无光，这是远地侧的单侧光引起生长素分布不均匀，而使茎背地生长。双方各执一词，解决问题的最好方法是通过实验来证明正误。

活动目标：设计实验证明自己观点的正确性，从而达到说服公众的目的；运用实验手段解决学习和生活中的疑问和观点冲突，避免无休止的争论；确立科学实验在问题解决中的重要地位。

活动过程：按照不同观点分组；设计实验方案；实施实验方案（将适量玉米粒在适宜条件下培育成幼苗；将玉米幼苗等量分成两组，横放在室外空旷的潮湿土壤上，一组暴露在阳光下，另一组放置在暗箱中；观察并且记录实验现象）；实验分析、总结与交流。

（2）从练习题中选择一些可操作的实验

如利用脊蛙进行反射弧分析的实验。这个实验可解决这样的三个问题：①判断兴奋在神经纤维上和神经元间的传导方向；②判断反射弧某一结构受损；③判断阻断剂或兴奋剂的作用。

（3）结合生产、社会实践来选择课题

生物科学与人类生活、健康、环境和工农业生产等密切相关，因此，生物课探究性实验课题的题材广泛、内容丰富。在进行了围绕教材实验的深层次探究专题后，学生通过搜集有关资料和信息，根据自己的兴趣爱好，联系生产、生活，选取与自然界、社会和自身发展密切相关的问题作为探究性实验课题。例如，校园白色污染状况调查、制作小生态瓶、泡菜的制作等。学生将选好的课题，包括课题计划和方案呈报指导教师，指导教师对学生申报的课题进行审查，依据科学性、创新性、可行性、实践性和开放性原则，确定是否立项。

2．选题要有实用性和可操作性

鼓励学生探索生产和生活中的实际问题，让选题具有实用性的可操作性。例如学习了生长素的生理作用,可让学生设计一个观察生长素(或生长素类似物)促进扦插枝条生根的实验;学习了植物的向光性,可让学生设计培育一株“S”形茎的牵牛花;学习了光合作用和呼吸作用,可让学生利用花盆或小块菜地设计提高大棚蔬菜产量的实验。通过这些小实验,培养学生探究实验习惯。

二、探究型实验的设计思路

在设计实验之前,教师应教给学生设计实验的思路。一般的程序可分为确定课题——提出假设——设计对照实验——观察和记录——验证小结等五个阶段。

实验前,教师应尽可能给学生提供必要的实验仪器和药品,药品的配制可让学生自己动手。一些零星的实验材料如种子、枝条、小纸盒等可让学生自己去找。很多探究型实验,需要经过一段时间的观察和记录，所以可安排在课外或家中进行。有些实验还可分小组进行,如观察植物根的向重力性实验,有的可用单子叶植物种子(如玉米、小麦、水稻等),有的可用双子叶植物种子(如黄豆、花生等);观察生长素促进扦插枝条生根实验,有的采用木本植物枝条,有的采用草本植物枝条。这样做可以起到重复实验的作用。

在实验过程中教师应要求学生认真进行观察,如实做好记录,不但要记录与预期一致的现象,还要记录与预期不一致的现象。对于实验过程中能采集的数据,应尽量多采集,对于第一手材料的记录千万不能丢失。总之,必须使学生养成严肃认真、实事求是的科学态度。实验结束后,教师要教给学生认真分析实验结果,科学处理实验数据的方法(如列表、坐标等),学会写实验报告。

设计实验方案、实施实验方案和得出实验结论，这三个环节之间有着前后关联关系，若实验方案的设计存在某些失误，就会影响到实验结果的准确性，甚至得到错误的结论。万一出现这样的情况，教师也不要指责学生，要同学生一起分析原因，改进实验。

三、探究型实验的问题引导

在实验过程中,教师如何引导学生思考问题呢?根据苏联心理学家维果茨基的“最近发展区”理论可知,把问题提在被提问者的“最近发展区”，使被提问者“跳一跳就能把果子摘下来”。

高中生做探究型实验,是一种基于学习的研究和探索,它不同于一般意义上的科学研究。因此,让学生思考的问题应以学为本,符合学生的最近发展水平和能力,以便让他们经过适度思考便可回答,最终获得一个完整的探究过程。

我曾经指导学生根据生态平衡的原理制作了一个生态球。完成后,提出几个问题让学生思考:（1）该生态瓶是密封的,为什么其中的生物能较长时间生存?（2）如果把生态瓶放在黑暗的地方,一段时间后将会出现什么后果?（3）如果生态瓶放入过多的鱼,后果又将如何?像这些问题,学生经过思考后是可以联系学过的知识加以回答的。相反,若要让学生从这个生态瓶计算能量流动效率,他们就无从下手了。

在探究植物根的向重力性实验过程中,学生已明显观察到根的向地性和茎的背地性这一现象,必然会产生“为什么会出现这种现象”的求知欲望。为此启发学生用重力影响生长素的分布以及植物的不同器官对同一浓度生长素溶液敏感度不同来解释这一现象,把要探究的问题变得具体,使学生能领悟其中的道理,加深印象。

责任编辑 王爱民