高中生物教學中研究性學習的實施途徑

(山東省青島市城陽第三高級中學 266112)

摘要 首先論述了研究性學習與日常學科教學結合的必要性，接著提出了生物學科教學中實施研究性學習的4條途徑：研究性學習思維的培養；變驗證性實驗教學為研究性實驗教學；開展研究性小課題研究；研究性教學模式的實施。

關鍵詞 研究性學習 生物學教學 實施途徑

中圖分類號G633．91 文獻標識碼 B

研究性學習是我國普通高級中學課程規劃中一個重要的板塊，也是世界各國都非常重視的一種課程，綜觀國外的研究，課題研究是開展研究性學習的主要形式。由于國內外教育體制的差別，在我國現階段的中學教育中進行大量的課題研究是行不通的。學生每天在學科學習中累計占用的時間最多，據統計高中學生周一至周六平均每天課堂學科學習時間為8．67 h；午間與晚間睡眠時間為10h；早、午、晚餐的時間為1．45h(以學生實際吃飯時間)；課間預備與休息時間為1．87 h；這樣學生每天剩余的時間僅為2．01 h，這還不算學生的課下作業完成時間。因此，筆者認為，如果能在日常教學中把研究性學習與學科學習有機地結合起來，在學科學習中滲透研究性學習，就可以在絕大部分時間里保證研究性學習的實施，可以說，學科教學中滲透研究性學習方式的培養實為適合我國國情的研究性學習實施方式。對于屬于自然科學科目的生物學科更是如此。借鑒近幾年各地高中學校的做法，結合自己的實踐，在高中生物日常教學中實施研究性學習可以采用如下方法。

1 科學家研究思維過程的展示

據現代認知心理學個體知識的廣義定義分類，科學研究應屬于程序性知識，程序性知識的學習需以陳述性知識的獲得為基礎。因此，學生科學思維、科學方法的獲得，對學生研究性學習的開展非常必要。實踐證明，直接以講授的方式把科學思維、科學方法傳授給學生，往往效果很差；相反，展示科學家思維過程或優秀學生的思維過程，能起到較好的效果。例如，在學習遺傳分離規律和自由組合定律時，教師適時把遺傳學奠基人孟德爾選擇豌豆作為實驗材料，進行科學研究的生物科學史資料呈現給學生，有利于學生掌握遺傳學實驗的基本技能。

2 變驗證性實驗教學為研究性實驗教學

生物教材中有很多演示實驗、學生實驗，以實驗作為研究性學習的途徑，變“驗證性實驗”為“研究性實驗”，可以在以教師為主的實驗教學方式中，可以使學生獲得研究性學習能力，具體如下。

2．1從實驗原理的應用出發，引申、拓展設計研究性實驗

“細胞的質壁分離及質壁分離復原”是高中生物教材中的一個重要實驗，實驗的原理是：一個成熟的植物細胞，放在一定濃度的溶液中，就可構成一個滲透系統，從而可以發生滲透作用。滲透系統建立的條件為：具有半透膜，且半透膜兩側具有濃度差。

教師通過引導學生對實驗原理的分析，從滲透系統建立的條件上思考，創設2個研究性學習情景：

(1)比較2種溶液的濃度大小；

(2)要求學生測定某植物細胞的細胞液濃度。

2個實驗情景作為問題提出后，學生設計的方法必然涉及滲透作用原理，通過觀察植物細胞的質壁分離的程度來估測細胞液的濃度。

2．2從改變實驗材料和試劑或實驗步驟出發設計研究性實驗

在教學過程中，教師應鼓勵學生在實驗過程中使用不同方法，通過對比實驗來研究哪種方法能達到最佳的實驗效果。教師在“葉綠體中色素的提取和分離”實驗過程中，建議學生對所取的菠菜與酒精的量的比例作一研究(可以采用10 g菠菜葉與5 mL無水酒精組合、10 g菠菜葉與10 mL無水酒精組合、5 g菠菜葉與5 mL無水酒精組合、5 g菠菜葉與10 mL無水酒精組合等)；也可對濾紙條的劃線次數(可以是3次、5次、7次、10次等)、劃線方法(可以是用毛細吸管、載玻片、鉛筆、濾紙條折線等器材或方法)、取用碳酸鈣的量(少量或較多)、是否需要過濾等實驗步驟提出建議。學生在實驗過程中，自己選擇對比實驗組，通過自己的實驗，得出結論。

2．3從允許學生故意出錯的角度設計研究性實驗

每一個實驗過程都有科學的步驟，如果實驗步驟操作不正確會出現什么結果呢?教師可以從允許學生故意出錯的角度設計研究性實驗，如“生物組織中蛋白質的鑒定”實驗中蓖麻籽的薄片需用95％酒精洗去油脂，以免影響對蛋白質晶體的觀察；“葉綠體中色素的提取與分離”實驗中不能讓層析液浸沒濾液細線，否則色素會溶解在層析液中，影響實驗結果等。通過學生的“錯誤”操作，學生知道了此操作所造成的后果，并分析其原因，使學生體會到科學研究的嚴謹性。

3 開展研究性小課題研究

開展課題研究是各地學校實施研究性學習的主要方式，根據生物學科特點，生物課題研究一般分為實驗探究型、調查思考型、文獻檢索型和實踐摸索型。中學生的課題研究不要太大，最好是小課題研究，也沒有必要強求學生進行正規、嚴格的論證、答辯活動及要求撰寫規范的研究報告和論文。中學階段的小課題研究過程類似于科學家的研究過程可分為以下5個階段來進行。

(1)創設情景，激發興趣。

教師根據學生現有的認知結構狀況和學生的智能水平創設問題情景，激發學生的學習興趣和潛在的學習內驅力。教師可以讓學生面臨要加以理論解釋的聯系或事實，引導學生在完成作業時產生問題情景，激發學生分析日常生活中的事實和現象，或讓他們遇到有關事實的日常觀念與科學概念之間的矛盾，也可給學生介紹那種似乎無法解釋卻是科學史上曾導致提出科學問題的事實等。

(2)提出問題，確定問題。

教師直接提出問題或通過引導學生描述已學知識與所發現的問題的沖突所在，從而明確問題、確定問題。

(3)提出假設，設計方案。

教師引導學生根據已有的知識經驗提出各種不同的大膽假設，并開動腦筋，提出設計方案，驗證自己的假設。

(4)開展研究，得出結論。

在教師的指導下，學生根據自己的假設，開展調查，進行實驗研究，檢索文獻，獲取研究資料和實驗證據，并經過分析、綜合、判斷、推理來否定假設或肯定假設，最終得出結論。

(5)相互交流、總結評價。

研究結束，小組間交流自己的成果，小組和個人進行研究過程的全程總結，即總結成功的經驗或失敗的教訓，找出不足，明確努力的方向；并同時采用自評和他評相結合的方法，對自己和組員在主動性、創意、臺作、收集資料的能力、分析和解決問題的能力、口頭表達和動手操作的實際能力等方面進行全面評價。

4 實行研究性教學模式：學案導學一探究教學模式

學科教學、課堂教學是我國最主要的教學形式，實行研究性教學模式是實施研究性學習的重要途徑。目前來看，有2種教學模式可資借鑒。

一是布魯納的發現法教學；二是建構主義的“拋錨”式教學。這2種教學模式不能機械地照搬，教師必須根據不同的問題、不同的學習情境，靈活地設計和安排有利于研究性學習的教學步驟。在教學實踐中，結合上述2種教學模式，我提出了適合現階段國情的學案導學一探究教學模式，教學流程如圖1所示。下面以“高中生物教材第一冊第四章第一節：植物生命活動的調節”為例，具體說明學案導學一探究教學模式的流程。

5 案例分析

5．1 課前準備

(1)編寫本節內容導學學案。

(2)準備文字、圖片和達爾文發現生長素的實驗過程錄像影片材料。

5．2教學方法

自主探究、學案導學。

【教學過程】

(1)創設情境、導入新課。

觀看植物的應激性錄像，教師點撥：植物對環境變化所作的反應一般是不易被人們察覺的。那么，有沒有易為人們感知的反應呢?植物有哪些應激性現象呢?

教師以問題情境導入新課。

(2)開展研究、學案導學。

以4人為一小組進行合作，依據學案進行問題探究，對不同的認識和看法，讓學生相互討論，教師進行點撥和引導，具體步驟如下。

①錄像展示小麥胚芽鞘的向光彎曲。

教師簡述實驗方法、過程和結果，創導問題情境引導學生參考教材67～68(一段)頁后作研究性討論：

引起小麥幼苗向光彎曲的因素是什么?

同樣接受單側光照射，為什么切去胚芽鞘尖端的小麥幼苗不發生向光彎曲?

戴上錫紙“小帽”的小麥幼苗，胚芽鞘是完整的，為什么也不發生向光彎曲?

②學習生長素的作用。

參考教材第68(第二、三段)頁后，分析討論并解決問題：

生長素具有哪些生理作用?

小麥幼苗產生向光性的原理理是什么?

生長素的作用具有什么特點?

③學習生長素類似物在農業上的應用。

閱讀教材第68～69頁后分析、討論并解決問題：

什么是生長素類似物?它們在農業上有哪些應用?

怎樣才能保證插枝生根?

植物落花落果的原因是什么?農業上怎樣防止落花落果?

種子和果實分別是花的什么結構發育而成的?如何發育而成的?

無子蕃茄是怎樣培育而成的?

什么叫頂端優勢?其原理是什么?

頂端優勢的原理在生產實踐中有哪些應用?有何意義?

種植馬鈴薯，用馬鈴薯塊育種時，農民為什么要根據芽眼將薯塊切開?如果用整個薯塊育苗，結果會怎樣?

(3)組間交流、得出結論。

小組討論結束，教師讓各小組交流各自的探究結果，并把各組的學習成果整合在一起，最終得出結論。教師應注意學生“探究一討論一交流結論”的環節，最好以一個知識點為單位進行，切忌最后所有問題一起交流、總結。

(4)總結評價、自我測評。

所有知識點的探究結束，教師引導學生作本節內容的最后總結，必要時對學習內容進行補充講解，形成學生內在的知識網絡和能力網絡。最后，用含有本節內容知識點的幾個題目作測評，檢查學生的學習效果。

5．3教學反思

案例中的研究性學習模式，并不是一成不變的，在實際教學中。它還有很多形式，如“問題－閱讀－歸納－結論”、“問題－實驗－歸納－結論”、“問題－閱讀－實驗－總結－練習”等，這些都是研究性教學模式。

需要指出的是，強調教師在學科教學中滲透研究性學習，并不是排斥研究性學習課程。就培養學生的研究性學習能力方面考慮，研究性學習課程同樣有其不可替代的作用。教師只有從多個渠道、綜合地采用多種教育方法，才能促進學生的研究性學習能力的發展。

注：“本文中所涉及的表格、注解、公式等請以PDF格式閱讀原文。”