高中生物探究性教學方式的實驗研究與思考

〔關鍵詞〕 探究性教學；案例；策略；思考

〔中圖分類號〕 G633.91

〔文獻標識碼〕 C

〔文章編號〕 1004—0463（2008）03（Ａ）—0034—０２

在以探究性學習為核心的高中生物學課堂教學中，每一堂課都離不開學生自主探究或合作探究的過程。課堂中的每一個學生既是一個獨立思考、自主建構知識的個體，又是一個離不開以同桌交流或小組討論形式交流合作的群體一員。由于學生在認知風格、氣質、能力水平及社會環境等方面存在差異，從而影響了某些學生個體自主探究的進程。比如在課堂討論中，一些不善于表達的學生往往會失去闡述觀點的機會，久而久之便會影響他們的自信心。因此在教學中，教師可以通過合作學習、分組討論、實驗交流等方式幫助學生優勢互補，充分發揮每一個人的優勢智能，使其能夠相互配合、群策群力地共同解決問題，將知識的個體建構轉化為社會建構，獲得創造性成果。

自主、合作、探究性教學方式的實驗研究案例：“打破DNA的神話——DNA系列實驗的改進研究”課題設計

1. 研究的背景、目的及意義

傳統教學中教師和學生都迷信教材的權威，不敢越“雷池”一步。自主、合作、探究式教學方式則要求學生在探究中敢于向教材挑戰，向權威說“不”，形成批判思維和創造性思維意識。學生在學習和實驗中，當對教材提出合理質疑并發現問題時，教師應提供一定的條件，引導學生通過探究來解決。如在做《DNA的粗提取與鑒定》時，一些學生提出：利用雞血紅細胞為材料實驗，取材麻煩、步驟繁瑣、鑒定效果并不明顯，而且既然由細胞構成的生物遺傳物質都是DNA，那為什么不用植物做材料尋求更簡便的提取方法呢？于是我建議學生利用課余時間查閱資料，進行實驗探究，由此展開“打破DNA神話——DNA系列實驗的改進研究”的課題研究。

2. 研究的方法

自主、合作、探究性實驗研究法。

3. 課題組成員

學生：高二（1）、（5）兩個班級的全體同學，共計106人。

指導教師：魏正宏

4. 研究活動的過程設計

子課題一：探究DNA粗提取實驗的創新方案

本課題針對教材里此驗證性實驗設計中存在的實驗材料難取、步驟繁瑣、鑒定效果不明顯，特別是新鮮的雞血很難收集到，學生又很容易將三次過濾、分離的操作方法搞混淆等問題，力圖通過探究性實驗研究拓展實驗材料的廣泛性，尋求最簡便的DNA提取方法和DNA的鑒定方法。

子課題二：DAN雙螺旋結構模型制作方法的創新

本課題針對教材里《制作DNA雙螺旋結構模型》的實驗中由于時間限制，課堂上進行手工制作的效果不好等問題，將本實驗改為課外分組合作探究實驗，組內分工，材料自備。

5. 研究成果展示

在子課題一的實驗研究中，我們通過討論一致認為實驗材料的選擇以植物為佳。因為植物取材方便、篩選范圍廣泛，同時也能避免對動物造成傷害。我們分別選取常見蔬菜如：菠菜、土豆、洋蔥、大白菜、青菜、黃瓜等，以及一些常見的其他植物種類如：月季、鉆天楊、柳樹葉等依次進行實驗嘗試。最終發現雖然這些都能得到DNA粗提物，但由于含有葉綠素、花色素等，使DNA在提取時會受到色素干擾而導致結果出現偏差。因此認為使用洋蔥的鱗莖提取DNA效果最好，為最優化實驗材料。它的葉肉細胞層數多、水分含量高且無色，在分離提取時不受色素的干擾。此外，洋蔥一年四季都可以在市場上買到，取材方便。另外，教材中要求使用的鹽析法操作起來難度較大，學生實驗中成功率較低。因此，通過查閱資料，學生發現十二烷基磺酸鈉可用于提取DNA，通過嘗試效果較好，但試劑價格較高，不易購買。那么，能否找到一種既便宜又易得的提取試劑呢？帶著這個問題學生們查閱了大量的資料。一個偶然的機會他們在網上看到一條“普通家用洗滌劑可用來提取DNA”的信息，通過反復嘗試，最終探討出一種可以在十分鐘之內就能完成的DNA粗提取方法。具體步驟如下：10 g洋蔥 + 5 ml日用洗潔精 + 5 ml水 + 0.3 g NaCl制成研磨液，用干凈的棉紗布過濾，取濾液倒入中號試管中，加入兩倍于濾液的酒精后，靜置2分鐘，即可看到在試管上層析出了白色絮狀物，這就是DNA的粗提物，二苯胺檢測效果較明顯。

在子課題二的研究中，學生發現教材中提供的用兩根鐵絲做外支架的方法，在進行螺旋時容易扭曲變形，且由于鐵絲與外側磷酸分子相連又容易被誤解為某種特殊的化學鍵（如圖1），因此一些小組通過討論創造性地改進了實驗方案，用一根粗鐵絲作為中心軸固定在堿基對中間，使DNA分子模型可以沿中軸旋轉（如圖2）。結果另一小組受到這一啟示后，進一步改進了模型的制作方法，將中軸尾部突出部分彎成環狀，并在外面粘上硬紙片做成底座，這樣做出的模型既可以規則地進行立體螺旋又可擺放在桌面直接觀看（如圖3），受到多數師生的贊賞。

自主、合作、探究性教學的策略與思考

1. 要以學生的學習活動為中心

探究性教學注重探究的過程，并以學生的學習活動為中心。即各種形式的探究活動都應與學生的興趣和能力水平相適應。因此， 教師要以學生的認知水平為基礎，精心創設有利于學生探究的情境，激起學生對觀察、提問、質疑、實驗、推理、理解、預測等活動的興趣，引導學生充滿激情地投入探究活動中。在學生的探究過程中，教師要及時給予指導、提供幫助，并進行積極有效的評價。

2. 要注重合作與交流能力的培養

在整個探究過程中，學生的經驗背景、認知水平及學習基礎等方面都存在著差異，其對問題的理解也存在差異，所有這些差異都是一種寶貴的學習資源。在探究活動中， 學生通過交流，展示了各自的想法、思路， 知道了別人對此問題也有其他不同的、甚至更好的解釋，有利于他們擺脫以自我為中心的思維傾向，更好地對自己的理解和思維過程進行審視和監控。在討論中，學生通過相互質疑，可以更好地引發他們的認知沖突和自我反思，從而深化各自的認識。學生之間的交流、爭辯等有助于激起彼此的靈感，促進彼此建構出新的假設和更深的理解。探究中的合作、分享與交流， 可以使不同層次的學生奉獻各自的經驗和發揮各自的優勢，從而完成獨自探究難以完成的復雜任務。因此， 探究過程中要重視學生合作與交流能力的培養，讓學生學會相互接納、贊賞、分享、互助等，以及學會用準確的語言與他人交流，誠懇地向別人發表或解釋自己的看法，客觀地審視自己的觀點，虛心傾聽別人的意見，善待批評。

3. 要為探究活動提供支持性環境

探究性教學往往需要更多的時間、小班額教學以及充足的材料等。如果班級中學生人數較多，又沒有充足的必需材料，在較短的時間內組織學生開展探究就比較困難，即使能激發起學生的興趣，探究活動也很難開展和深入。因此在探究活動中，要給學生留出充裕的時間去做實驗、野外考察，或者去思考總結個人經驗進行相互交流，還需要給學生留出時間，讓他們以不同的組合方式——或個人、或結對、或小組、或全班去進行閱讀、實驗、思考、討論等多種多樣的活動。

4. 探究方式要多樣化

一般來說，根據探究內容以及探究重點的不同，探究的類型可以分為部分探究和整體探究、個人探究和集體探究、課內探究和課外探究等。不同的探究類型，學生參與的方式和程度，教師參與、指導的方式和程度也各不相同。但有一點是可以肯定的，那就是探究活動必須遵循“以學生為主體，教師為主導”、“因材施教”的原則，確立促進學生“全面發展”的理念。另外，開展探究性活動，還要根據探究的內容，確定探究的重點，選擇恰當的探究方式，并且不拘泥于形式，注重探究的過程和探究實效。為此，教師可以融其他教學方式于一體，進行綜合性的教學研究活動，充分發揮教學方式的整體功能。綜上， 探究性教學活動的開展必須注重探究方式的多樣化， 這是探究活動取得實質性效果的關鍵。