關(guān)于高中生物實(shí)驗探究性教學(xué)研究
論文摘要：生物學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗為基礎的自然科學(xué)，生物科學(xué)的形成和發(fā)展都離不開(kāi)實(shí)驗。通過(guò)實(shí)驗探究生物的規律，是學(xué)習生物學(xué)的重要途徑。作為處在教學(xué)第一線(xiàn)的教師在實(shí)驗教學(xué)中有意識地采取“探究性學(xué)習”的方式大有必要。讓學(xué)生按照教材所提供的生物實(shí)驗主題，根據多種思路和方案自行設計、組織和展開(kāi)實(shí)驗。這樣可激發(fā)學(xué)生的求知欲，引導學(xué)生學(xué)習，做學(xué)習的主人，以此培養學(xué)生的創(chuàng )新意識和實(shí)踐能力。
論文關(guān)鍵詞：高中生物；試驗；探究性教學(xué)
生物學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗為基礎的自然科學(xué)，生物科學(xué)的形成和發(fā)展都離不開(kāi)實(shí)驗。通過(guò)實(shí)驗探究生物的規律，是學(xué)習生物學(xué)的重要途徑，因此實(shí)驗教學(xué)在生物教學(xué)中占有非常重要的地位。
縱觀(guān)現在的高中生物學(xué)實(shí)驗，多是以學(xué)生被動(dòng)地完成整個(gè)實(shí)驗。實(shí)驗目的，實(shí)驗器材，以及實(shí)驗方法，教材都事先做了具體的規定。這固然對于培養學(xué)生實(shí)驗基本技能有一定的作用，但是在培養學(xué)生主動(dòng)探究，發(fā)現和創(chuàng )新能力上必然會(huì )受到限制。因此，作為處在教學(xué)第一線(xiàn)的教師在實(shí)驗教學(xué)中有意識地采取“探究性學(xué)習”的方式大有必要。讓學(xué)生按照教材所提供的生物實(shí)驗主題，根據多種思路和方案自行設計、組織和展開(kāi)實(shí)驗。這樣可激發(fā)學(xué)生的求知欲，引導學(xué)生學(xué)習，做學(xué)習的主人，以此培養學(xué)生的創(chuàng )新意識和實(shí)踐能力。
通過(guò)教學(xué)實(shí)踐，我發(fā)現“探究性學(xué)習”在高中生物實(shí)驗教學(xué)中的應用是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，現從以下幾個(gè)方面談?wù)勎业捏w會(huì )。
一、通過(guò)生物發(fā)展史，培養學(xué)生思維和科學(xué)的探究方法，引導學(xué)生學(xué)會(huì )探究
自然科學(xué)的發(fā)展史就是一部科學(xué)探究的歷史。在生物發(fā)展史中，每個(gè)發(fā)現都經(jīng)過(guò)科學(xué)家周密的實(shí)驗、細致的觀(guān)察和分析、嚴密的推理和驗證等過(guò)程。通過(guò)科學(xué)史的學(xué)習，不僅能加強學(xué)生知道知識的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程，還能激發(fā)學(xué)生學(xué)習的興趣，探究未知世界的好奇心。因此在教學(xué)過(guò)程中，我們要努力做到：
�。ㄒ唬┱故究茖W(xué)家的思維過(guò)程，培養學(xué)生的思維能力
生物學(xué)史上的許多重大發(fā)現，都閃爍著(zhù)科學(xué)家們非凡的創(chuàng )造性思維的光芒。如生物膜流動(dòng)鑲嵌模型的提出、光合作用發(fā)現史、植物生長(cháng)素的發(fā)現過(guò)程和孟德?tīng)杻蓚�(gè)遺傳基本規律的創(chuàng )立等。
教學(xué)中應該引導學(xué)生循著(zhù)科學(xué)家的思維歷程去親身體驗一番，探究得出結論的具體思維過(guò)程。并適時(shí)讓學(xué)生大膽作出種種設想、猜測，讓他們無(wú)拘無(wú)束地去思考、去討論、去爭辯。同時(shí)要求學(xué)生將自己設計的方法與科學(xué)家所采用的實(shí)驗方法進(jìn)行比較，找出自己方法中的不足之處。通過(guò)這這種方式的教學(xué)，科學(xué)思維的全過(guò)程充分地暴露出來(lái)，學(xué)生不僅從中獲取科學(xué)知識，更重要的是受到科學(xué)思維的熏陶。
�。ǘ⿵纳飳W(xué)史中學(xué)習科學(xué)的研究方法
在生物學(xué)發(fā)展史中，每一項重大發(fā)現，都是各種科學(xué)研究方法綜合運用的結果。教師應充分地把科學(xué)家們獨到的科學(xué)思想和方法滲透到知識傳授中，啟迪學(xué)生領(lǐng)會(huì )科學(xué)方法，且能運用到實(shí)際的實(shí)驗設計中。
如光合作用探究歷程中，科學(xué)家通過(guò)同位素標記法成功探究出光合作用中的物質(zhì)變化。沃森和克里克通過(guò)對DNA X射線(xiàn)的衍射圖譜的分析構建出DNA雙螺旋結構模型。梅塞爾森和斯塔爾用等密度梯度離心的方法，證明DNA是半保留復制。再如，在遺傳的基本規律的教學(xué)中，可向學(xué)生提出孟德?tīng)栔阅馨l(fā)現遺傳的兩大規律，與他精心選擇實(shí)驗材料有關(guān)，當然還有科學(xué)的觀(guān)察和分析方法，他在觀(guān)察時(shí)，對紛繁復雜的雜交現象，只看其一對性狀，而對其它性狀暫且不管，這就使研究對象大大簡(jiǎn)化了，特別是他把數學(xué)統計方法引入生物學(xué)的研究，是超越前人的創(chuàng )新。
二、創(chuàng )設探究性實(shí)驗，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)探究
可通過(guò)將模擬實(shí)驗、驗證性實(shí)驗設計為探究性實(shí)驗，為學(xué)生提供一個(gè)能動(dòng)腦思考、交流、合作、親自探究創(chuàng )新的空間，激發(fā)學(xué)生的求知欲，促使學(xué)生主動(dòng)探究，使學(xué)生的知識水平和探究能力在探究過(guò)程中逐漸增長(cháng)起來(lái)。
例如：“植物細胞的質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復原”實(shí)驗，這是一個(gè)驗證性實(shí)驗。在完成教學(xué)目標后，我們引導學(xué)生向探究的方向邁進(jìn)：（一）實(shí)驗材料，是否只能選用洋蔥外表皮細胞，其他植物細胞可以嗎？盡量選用紫色部分的意義何在？（二）實(shí)驗試劑，除了蔗糖溶液，可改用其他試劑嗎？試劑的濃度呢？（三）實(shí)驗操作方法，有沒(méi)可改進(jìn)或簡(jiǎn)化，可提高實(shí)驗效率的？
學(xué)生經(jīng)思考、實(shí)踐和探討后，得出結論：1、其他植物細胞也行，但洋蔥外表皮紫色部分，液泡呈紫色，原生質(zhì)層和細胞壁區分明顯，在顯微鏡下觀(guān)察質(zhì)壁分離現象十分清晰；2、蔗糖溶液粘性強，易污染顯微鏡。根據滲透作用原理，其他試劑也行，比如可用經(jīng)濟易制的NaCl試劑。而試劑的濃度不能太高，否則易導致細胞死亡，無(wú)法質(zhì)壁分離復原；濃度太低，實(shí)驗沒(méi)有現象或不明顯；3、操作方法可改進(jìn)為直接把蓋玻片掀開(kāi)，滴加外液。這樣，一方面可以減少了幾次重復滴加和用吸水紙吸引的步驟；另一方面又避免因操作不當污染了顯微鏡。
看到學(xué)生探究的熱情高漲，我結合這個(gè)實(shí)驗，引導學(xué)生探究某植物細胞的細胞液濃度。有了這個(gè)驗證性實(shí)驗作為背景，學(xué)生設計起來(lái)就容易得多，設計實(shí)驗的方法和思路與原實(shí)驗基本相同，將原來(lái)只滴加30％蔗糖溶液，改為分別滴加10％、20％、30％、40％等不同濃度的蔗糖溶液，分別觀(guān)察植物細胞質(zhì)壁分離來(lái)估測細胞液的濃度。
通過(guò)此實(shí)驗不難發(fā)現，學(xué)生從以前按部就班，到現在能在實(shí)驗過(guò)程中發(fā)現問(wèn)題，改進(jìn)方法，并由此設計實(shí)施探究性實(shí)驗，能力有了一定的提高。學(xué)生也發(fā)現自己通過(guò)實(shí)驗更好掌握了植物滲透吸水原理，對自己所做實(shí)驗結論也較滿(mǎn)意。
可見(jiàn)積極引導學(xué)生去思考、去探索，比簡(jiǎn)單的驗證更能培養學(xué)生的實(shí)驗技能和創(chuàng )新能力。這樣做不僅可使學(xué)生牢固掌握知識點(diǎn)，而且激發(fā)了學(xué)生探究的熱情，培養了學(xué)生創(chuàng )造性思維能力。
三、指導學(xué)生設計探究性實(shí)驗
在實(shí)驗教學(xué)中應當盡量鼓勵學(xué)生運用所學(xué)的知識，進(jìn)行實(shí)驗設計。指導實(shí)驗設計的一般方法，包括提出問(wèn)題→作出假設→實(shí)驗設計→進(jìn)行實(shí)驗→分析結果→得出結論→表達交流，老師可以提供學(xué)生一個(gè)已設計好的方案或者教材實(shí)例進(jìn)行參考模仿。
例如，在探究“影響酶活性的條件”實(shí)驗中，許多同學(xué)確認的課題是《溫度對酶活性的影響》。但在設計實(shí)驗方案時(shí)，我發(fā)現部分同學(xué)根據已有的知識選用斐林試劑來(lái)檢測酶的催化效率。他們認為在適宜的溫度條件下，淀粉可以被淀粉酶水解成還原性糖，因而可以用斐林試劑檢測。是不是真的可以用斐林試劑呢？在我的提醒下，學(xué)生很快意識到他們忽視了斐林試劑反應的條件需要加熱，對于冰水浴實(shí)驗組，在加熱過(guò)程中，隨著(zhù)溫度的升高，酶活性也會(huì )逐漸增加，使淀粉逐漸被水解，導致結果很可能與對照組差不多，從而影響了探究目標的達成。而選擇碘液來(lái)檢測就不存在此類(lèi)誤差，可在催化反應結束后直接滴加碘液，根據溶液是否變藍來(lái)判斷淀粉有否被水解。
另外，在實(shí)驗步驟上的設計，絕大多數學(xué)生是這樣安排的。
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這方案剛開(kāi)始展示時(shí)，學(xué)生們都覺(jué)得很正確，酶有經(jīng)過(guò)不同溫度的處理，而且也設置了不同的溫度梯度。后經(jīng)過(guò)交流討論，學(xué)生才認識到后加入的淀粉溶液將對原來(lái)的溫度有所改變，既真正的實(shí)驗溫度并不是他們所控制的。
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這個(gè)方案也存在一定的問(wèn)題，經(jīng)討論，學(xué)生們意識到，他們忽略了酶的高效性，在步驟一中當淀粉與淀粉酶混合時(shí)發(fā)生了反應可能影響到結果。
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在設計實(shí)驗過(guò)程中，要指導學(xué)生注意：1、要求學(xué)生根據教材中相關(guān)探究實(shí)驗內容、原理和目的要求，結合實(shí)際可行性情況，確立研究目標；2、根據實(shí)驗所提出的問(wèn)題，運用已具備的知識或實(shí)驗技能，設計解決問(wèn)題的方案，包括材料用具的選擇，具體的實(shí)驗步驟，實(shí)施計劃過(guò)程，作觀(guān)察記錄的內容，實(shí)驗結果呈現形式，和實(shí)驗設計的原則。教師在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗設計時(shí)，不要束縛學(xué)生的思路，也不一定局限于教材中提供的材料用具，要鼓勵學(xué)生大膽設想、求異創(chuàng )新，設計出既簡(jiǎn)便易行，又科學(xué)準確的實(shí)驗設計方案；3、引導學(xué)生進(jìn)行總結，組織實(shí)驗小組進(jìn)行討論交流，確定最佳方案，指導學(xué)生從方案的科學(xué)合理性、設計簡(jiǎn)潔性、效果明顯性和聯(lián)系實(shí)際原則展開(kāi)評價(jià)，鼓勵新穎巧妙、有創(chuàng )意的方案。
總之，高中生物實(shí)驗教學(xué)中要培養學(xué)生的探究能力，除了教師要深挖教材，還要經(jīng)常性地創(chuàng )造條件，引導學(xué)生主動(dòng)參與探究、勤于動(dòng)手動(dòng)腦，逐步培養學(xué)生批判性思維的能力、分析和解決問(wèn)題的能力以及交流與合作的能力，培養學(xué)生創(chuàng )新精神和實(shí)踐能力。
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