備戰高考的人都知道:“得實驗者得理綜,得理綜者得高考。”生物學實驗設計題已成為近幾年高考理綜卷中名副其實的壓軸題,在理綜卷中的權重穩步攀升。筆者對近幾年的高考理綜卷生物試題及學生的答卷分析后發現,實驗設計題是學生最容易丟分的地方,也是公認為難題的原因。已經走過一、二輪復習,在備考的攻堅階段,教師怎樣抬升學生的得分空間?我個人認為:應該通過強化學生的實驗設計能力來提高學生高考得分點。
1.提高實驗設計能力的重要性
無論是新的考試大綱,還是新的課程標準,都強化對學生的生物學實驗設計能力要求。如2007年考綱對實驗與探究能力提出了4點具體的要求:(1)能獨立完成“生物知識內容表”所列的生物實驗,包括理解實驗目的、原理、方法和操作步驟,掌握相關的操作技能,并能將這些實驗涉及的方法和技能進行綜合的運用。(2)具備驗證簡單生物學事實的能力,并能對實驗現象和結果進行解釋、分析和處理。(3)具有對一些生物學問題進行初步探究的能力,包括運用觀察、實驗與調查,假說演繹、建立模型與系統分析等科學研究方法。(4)能對一些簡單的實驗方案做出恰當的評價和修訂。和去年相比,發生變化的主要是第三條,強調了科學研究的方法,增加了假說演繹、建立模型與系統分析等科學方法。由此可以看出,2007年生物學部分的命題將更加重視對學生實驗設計能力的考查。新課程標準關于發展學生的探究能力也提出了許多明確且具體的要求。如:(1)客觀地觀察和描述生物現象;(2).通過觀察和從現實生活中提出與生物學相關的、可以探究的問題;(3)分析問題,闡明與研究該問題相關的知識;(4)確認變量;(5)作出假設和預期;(6)設計可行的實驗方案;(7)實施實驗方案,收集實驗數據和證據;(8)利用數學方法處理、解釋數據;(9)根據證據作出合理的判斷;(10)用準確的術語、圖表介紹研究的方法和結果,闡明觀點;(11)聽取他人的意見,利用證據和邏輯對自己的結論進行辯護及作出必要的反思和修改。高考實驗設計題的出現,有利于這些目標的實現。因此,在后階段中,教師要切實提高學生的實驗設計能力。
2.目前的困境
已經到了備考的最后階段,和學生談心后得知,很多學生依然懼怕做實驗設計題。一提實驗設計,學生便愁眉苦臉,要不就是難以落筆,要不就是離題萬里,得分率極低;有些教師也害怕上實驗設計課,不知道實驗設計復習從何處開始,以及怎樣才能提高學生的實驗設計能力。造成這種現狀的原因是什么呢?
首先是教師仍然沒有擺脫“以知識為中心”的舊課程觀念的束縛,沒有建立以全面提高學生的科學素養為宗旨、以培養學生探究能力為重點的新課程觀;學生的角色沒有得到根本性的轉變,仍然是被動式接受者。其次,實驗設計包括提出問題、作出假設、制定計劃、實施計劃、得出結論、表達與交流等方面。教師沒有去挖掘提高這些實驗設計能力的支點,也沒有注重學生實驗思維過程的培養,只是一味引導學生做了大量的模擬題,但重點又不突出,學生的實驗設計能力也就難以提高。再次,每個實驗設計題的要求要么面面俱到,要么起點高、落點也很高,學生很難取得成功,很難獲得教師的表揚。長此以往,在多次失敗的打擊下,學生就會對實驗設計產生厭倦、害怕甚至對抗的心理。在這種消極情緒的支配下,又怎能提高生物實驗設計的能力呢?在備考的最后階段,教師只有調整好復習策略,找到合適的支點,才能走出目前的困境。
3.提高生物學實驗設計能力的策略
高考實驗設計題來源于教材,而又不拘泥于教材。命題的依據是教學大綱、考試大綱和生物課本,即使到了最后的備考階段,教師仍然要牢牢抓住兩“綱”一“本”,要善于引導學生從課本中尋找提高實驗設計能力的支點,而不是迷信于鋪天蓋地的模擬卷和壓軸卷,讓學生在題海里苦游,得不償失。
3.1 引導分析課本經典實驗,體悟解決問題的科學過程和方法
生物學是以實驗為基礎建立的學科,教材中廣泛分布的經典實驗凝集了無數科學家的智慧。這些實驗構成了生物學科思想的核心要素,是高考常考考點。如:2006年全國理綜卷I的30題有關光合作用和呼吸作用的實驗設計考核。在后階段備考中,教師要善于引導學生去發現這些實驗知識點,認真分析這些實驗,在理解實驗設計思想的基礎上,對實驗選材、實驗條件的控制、實驗過程的評價和修正、實驗結果的預期和分析、實驗結論的得出等方面進行深入剖析,達到熟悉和建立科學思維過程的目的。課本中這樣的經典實驗非常豐富。如酶的發現、光合作用的發現、溶液培養法、生長素的發現、肺炎雙球菌的轉化實驗、噬菌體侵染細菌的實驗、孟德爾的碗豆雜交實驗等。通過這些經典實驗,引導學生發現問題、作出假設、設計實驗、完成實驗、分析結果、得出結論,并最終能將這些規律應用于解決新的生物學實驗設計問題。
3.2善于整合課本實驗,培養實驗基本技能
每年《考試大綱》規定了課本實驗、實習和研究性課題的考試范圍,在理綜卷中有些課本實驗就得到了考查。如2005年全國卷Ⅱ的第5題、30題,2004年全國卷Ⅲ的第3題等。最后階段教師要善于引導學生對這些課本實驗進行系統的整合。如從實驗性質來看就可以將考綱實驗分為以下幾類。(1)生化鑒定類:如生物組織中還原糖、脂肪、蛋白質的鑒定;比較過氧化氫酶和Fe的催化效率;探索淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用;溫度對酶活性的影響;葉綠體中色素的提取和分離;DNA的粗提取與鑒定等。(2)顯微觀察類:如高倍顯微鏡的使用和觀察葉綠體;細胞質流動的觀察;觀察植物細胞的有絲分裂;觀察植物細胞的質壁分離與復原等。(3)生理探究類:如植物向性運動的實驗設計與觀察;觀察SO2對植物的影響;設計并制作小生態瓶,觀察生態系統的穩定性;觀察生長素和生長素類似物對植物生長發育的影響等。(4)調查類:如調查人群中的遺傳病;種群密度的取樣調查;調查環境污染對植物的影響等。此外,還可以從實驗手段、方法等方面加以有機的整合。這些實驗均反映了考綱對能力的要求,如設計實驗的能力,收集和處理信息的能力,獲取新知識的能力等。認真分析和完成這些考綱實驗,對于學生形成基本的實驗思想和方法,培養嚴謹認真的實驗態度,提高動手能力,獲得基本技能等都有重要作用。這是培養新情景下獨立解決新問題的基礎,也是提高實驗設計成績的基本保證。
3.3挖掘課本中的“實驗素材”,進行生物學實驗拓展
綜合近幾年的高考題可知,生物學實驗題一般來自教材中某一個或幾個實驗,也可來自對教材某些理論問題的實驗化探索,還可來自對教材中某些知識點的再驗證和再探究。為了進一步提高學生的理論水平和實驗設計能力,教師可引導學生挖掘教材中的這些“實驗素材”、進行實驗拓展.將他們改編成驗證性或探究性實驗設計題,供學生復習備考之用。如細胞膜透性的研究、物質通過細胞膜的方式的研究、細胞整體性研究、細胞全能性研究、生長素對植物生長作用的兩重性的驗證、生長素促進果實發育的驗證、探究動物激素(甲狀腺激素、生長激素、性激素、胰島素等)的生理作用、反射弧完整性的研究、胸腺在免疫中的作用的研究等。這些拓展性的實驗問題在課本中俯拾即是。通過這種復習方式,不僅提高學生的實驗設計能力,還加深了學生對已學知識的鞏固和掌握。
3.4重方法引領,提高解題的準確性
實驗復習時,教師一定要要求學生多動腦、動口、動手,多交流,勇于創新,遵循由淺入深、由易到難、由簡單到復雜的認識規律,逐步提高他們的實驗能力。教師先從課本人手,再拓展到課外;先多分析一些驗證性實驗,再分析探究性實驗,引導學生做到以下幾方面。(1)審清題意,準確把握實驗目的。審清題意是實驗設計成敗的關鍵,實驗目的是整個實驗設計的靈魂,所有實驗步驟的設計都要圍繞實驗目的這個核心來進行,從而確保答題方向正確。(2)細心弄清設計要求。一個結論的證實,可通過許多不同的實驗來證明,但究竟應選用何種設計方案,則要根據題目的具體要求來確定。(3)精心策劃實驗方法。實驗方法的策劃是整個實驗設計的精髓,是一個好的實驗設計最富創意的閃光之處,也是搞好實驗設計的關鍵所在,如化學物質的檢測方法,實驗結果的顯示方法,實驗條件的控制方法。(4)合理設計操作過程。基本的實驗方法選定以后,緊接著就要設計具體的操作細節,這些操作細節的設計要合理規范、切實可行,否則也會造成很大的失分。(5)嚴格設置對照實驗。同一種實驗結果可能是由于多種不同的實驗因素所引起的,如果沒有嚴格的對照實驗,即使出現了某種預想的實驗結果,也很難保證該實驗結果是由某因素所引起的。這樣就使得所設計的實驗缺乏應有的說服力。如何設置對照實驗?對照實驗是指除所控因素外其他條件與被對照實驗完全對等的實驗。對照實驗設置的正確與否,關鍵就在于如何盡量去保證“其他條件的完全對等”。(6)準確預測實驗結果。實驗設計方案完成后,根據理論知識和實驗原理對實驗可能出現的結果進行預測,分析實驗的科學性和、合理性。要明確是驗證性實驗、還是探究性實驗,實驗的預期是惟一、還是多種。(7)組織簡明的語言文字,講究科學規范。設計步驟一般不宜連續描述,往往需要分段敘說;試管(或燒杯,水槽等)要給予編號,如A、B或甲、乙;敘說中盡量要用規范的實驗術語,不能用含糊的口語。此外,題干中所給的實驗材料和用具一般都要用到,但不能隨意添加(除開放性實驗外)。否則,也會造成不必要的丟分。