關(guān)于高中生物實驗探究性教學研究

　  論文摘要：生物學是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學，生物科學的形成和發(fā)展都離不開實驗。通過實驗探究生物的規(guī)律，是學習生物學的重要途徑。作為處在教學第一線的教師在實驗教學中有意識地采取“探究性學習”的方式大有必要。讓學生按照教材所提供的生物實驗主題，根據(jù)多種思路和方案自行設(shè)計、組織和展開實驗。這樣可激發(fā)學生的求知欲，引導學生學習，做學習的主人，以此培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和實踐能力。

　　論文關(guān)鍵詞：高中生物；試驗；探究性教學
　　
　　生物學是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學，生物科學的形成和發(fā)展都離不開實驗。通過實驗探究生物的規(guī)律，是學習生物學的重要途徑，因此實驗教學在生物教學中占有非常重要的地位。
　　縱觀現(xiàn)在的高中生物學實驗，多是以學生被動地完成整個實驗。實驗目的，實驗器材，以及實驗方法，教材都事先做了具體的規(guī)定。這固然對于培養(yǎng)學生實驗基本技能有一定的作用，但是在培養(yǎng)學生主動探究，發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新能力上必然會受到限制。因此，作為處在教學第一線的教師在實驗教學中有意識地采取“探究性學習”的方式大有必要。讓學生按照教材所提供的生物實驗主題，根據(jù)多種思路和方案自行設(shè)計、組織和展開實驗。這樣可激發(fā)學生的求知欲，引導學生學習，做學習的主人，以此培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和實踐能力。
　　通過教學實踐，我發(fā)現(xiàn)“探究性學習”在高中生物實驗教學中的應(yīng)用是一個循序漸進的過程，現(xiàn)從以下幾個方面談?wù)勎业捏w會。

　　一、通過生物發(fā)展史，培養(yǎng)學生思維和科學的探究方法，引導學生學會探究

　　自然科學的發(fā)展史就是一部科學探究的歷史。在生物發(fā)展史中，每個發(fā)現(xiàn)都經(jīng)過科學家周密的實驗、細致的觀察和分析、嚴密的推理和驗證等過程。通過科學史的學習，不僅能加強學生知道知識的發(fā)生、發(fā)展過程，還能激發(fā)學生學習的興趣，探究未知世界的好奇心。因此在教學過程中，我們要努力做到：
　　（一）展示科學家的思維過程，培養(yǎng)學生的思維能力
　　生物學史上的許多重大發(fā)現(xiàn)，都閃爍著科學家們非凡的創(chuàng)造性思維的光芒。如生物膜流動鑲嵌模型的提出、光合作用發(fā)現(xiàn)史、植物生長素的發(fā)現(xiàn)過程和孟德爾兩個遺傳基本規(guī)律的創(chuàng)立等。
　　教學中應(yīng)該引導學生循著科學家的思維歷程去親身體驗一番，探究得出結(jié)論的具體思維過程。并適時讓學生大膽作出種種設(shè)想、猜測，讓他們無拘無束地去思考、去討論、去爭辯。同時要求學生將自己設(shè)計的方法與科學家所采用的實驗方法進行比較，找出自己方法中的不足之處。通過這這種方式的教學，科學思維的全過程充分地暴露出來，學生不僅從中獲取科學知識，更重要的是受到科學思維的熏陶。
　　（二）從生物學史中學習科學的研究方法
　　在生物學發(fā)展史中，每一項重大發(fā)現(xiàn)，都是各種科學研究方法綜合運用的結(jié)果。教師應(yīng)充分地把科學家們獨到的科學思想和方法滲透到知識傳授中，啟迪學生領(lǐng)會科學方法，且能運用到實際的實驗設(shè)計中。
　　如光合作用探究歷程中，科學家通過同位素標記法成功探究出光合作用中的物質(zhì)變化。沃森和克里克通過對DNA X射線的衍射圖譜的分析構(gòu)建出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)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(guī)律的教學中，可向?qū)W生提出孟德爾之所以能發(fā)現(xiàn)遺傳的兩大規(guī)律，與他精心選擇實驗材料有關(guān)，當然還有科學的觀察和分析方法，他在觀察時，對紛繁復雜的雜交現(xiàn)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化了，特別是他把數(shù)學統(tǒng)計方法引入生物學的研究，是超越前人的創(chuàng)新。

　　二、創(chuàng)設(shè)探究性實驗，促進學生主動探究

　　可通過將模擬實驗、驗證性實驗設(shè)計為探究性實驗，為學生提供一個能動腦思考、交流、合作、親自探究創(chuàng)新的空間，激發(fā)學生的求知欲，促使學生主動探究，使學生的知識水平和探究能力在探究過程中逐漸增長起來。
　　例如：“植物細胞的質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復原”實驗，這是一個驗證性實驗。在完成教學目標后，我們引導學生向探究的方向邁進：（一）實驗材料，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）實驗操作方法，有沒可改進或簡化，可提高實驗效率的？

　　學生經(jīng)思考、實踐和探討后，得出結(jié)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(qū)分明顯，在顯微鏡下觀察質(zhì)壁分離現(xiàn)象十分清晰；2、蔗糖溶液粘性強，易污染顯微鏡。根據(jù)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，無法質(zhì)壁分離復原；濃度太低，實驗沒有現(xiàn)象或不明顯；3、操作方法可改進為直接把蓋玻片掀開，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。
　　看到學生探究的熱情高漲，我結(jié)合這個實驗，引導學生探究某植物細胞的細胞液濃度。有了這個驗證性實驗作為背景，學生設(shè)計起來就容易得多，設(shè)計實驗的方法和思路與原實驗基本相同，將原來只滴加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，分別觀察植物細胞質(zhì)壁分離來估測細胞液的濃度。
　　通過此實驗不難發(fā)現(xiàn)，學生從以前按部就班，到現(xiàn)在能在實驗過程中發(fā)現(xiàn)問題，改進方法，并由此設(shè)計實施探究性實驗，能力有了一定的提高。學生也發(fā)現(xiàn)自己通過實驗更好掌握了植物滲透吸水原理，對自己所做實驗結(jié)論也較滿意。
　　可見積極引導學生去思考、去探索，比簡單的驗證更能培養(yǎng)學生的實驗技能和創(chuàng)新能力。這樣做不僅可使學生牢固掌握知識點，而且激發(fā)了學生探究的熱情，培養(yǎng)了學生創(chuàng)造性思維能力。

　　三、指導學生設(shè)計探究性實驗

　　在實驗教學中應(yīng)當盡量鼓勵學生運用所學的知識，進行實驗設(shè)計。指導實驗設(shè)計的一般方法，包括提出問題→作出假設(shè)→實驗設(shè)計→進行實驗→分析結(jié)果→得出結(jié)論→表達交流，老師可以提供學生一個已設(shè)計好的方案或者教材實例進行參考模仿。
　　例如，在探究“影響酶活性的條件”實驗中，許多同學確認的課題是《溫度對酶活性的影響》。但在設(shè)計實驗方案時，我發(fā)現(xiàn)部分同學根據(jù)已有的知識選用斐林試劑來檢測酶的催化效率。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，學生很快意識到他們忽視了斐林試劑反應(yīng)的條件需要加熱，對于冰水浴實驗組，在加熱過程中，隨著溫度的升高，酶活性也會逐漸增加，使淀粉逐漸被水解，導致結(jié)果很可能與對照組差不多，從而影響了探究目標的達成。而選擇碘液來檢測就不存在此類誤差，可在催化反應(yīng)結(jié)束后直接滴加碘液，根據(jù)溶液是否變藍來判斷淀粉有否被水解。
　　另外，在實驗步驟上的設(shè)計，絕大多數(shù)學生是這樣安排的。
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　　這方案剛開始展示時，學生們都覺得很正確，酶有經(jīng)過不同溫度的處理，而且也設(shè)置了不同的溫度梯度。后經(jīng)過交流討論，學生才認識到后加入的淀粉溶液將對原來的溫度有所改變，既真正的實驗溫度并不是他們所控制的。
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　　這個方案也存在一定的問題，經(jīng)討論，學生們意識到，他們忽略了酶的高效性，在步驟一中當?shù)矸叟c淀粉酶混合時發(fā)生了反應(yīng)可能影響到結(jié)果。
　�。ㄈ�）正確方案
　　在設(shè)計實驗過程中，要指導學生注意：1、要求學生根據(jù)教材中相關(guān)探究實驗內(nèi)容、原理和目的要求，結(jié)合實際可行性情況，確立研究目標；2、根據(jù)實驗所提出的問題，運用已具備的知識或?qū)嶒灱寄�，設(shè)計解決問題的方案，包括材料用具的選擇，具體的實驗步驟，實施計劃過程，作觀察記錄的內(nèi)容，實驗結(jié)果呈現(xiàn)形式，和實驗設(shè)計的原則。教師在學生進行實驗設(shè)計時，不要束縛學生的思路，也不一定局限于教材中提供的材料用具，要鼓勵學生大膽設(shè)想、求異創(chuàng)新，設(shè)計出既簡便易行，又科學準確的實驗設(shè)計方案；3、引導學生進行總結(jié)，組織實驗小組進行討論交流，確定最佳方案，指導學生從方案的科學合理性、設(shè)計簡潔性、效果明顯性和聯(lián)系實際原則展開評價，鼓勵新穎巧妙、有創(chuàng)意的方案。
　　總之，高中生物實驗教學中要培養(yǎng)學生的探究能力，除了教師要深挖教材，還要經(jīng)常性地創(chuàng)造條件，引導學生主動參與探究、勤于動手動腦，逐步培養(yǎng)學生批判性思維的能力、分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力。

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