實驗

王海瑋

1什么是“實驗——探究”模式

“實驗一探究”模式就是通過生物學實驗創設問題情景，激發學生的探究欲望，使學生自主地進行探究，并通過實驗不斷發現新問題從中獲取新知識，并獲得全面發展的一種教學模式。在“實驗—探究”模式中，“實驗：是手段，“探究”是核心，是一種對實驗教學功能全面開發的教學模式，是一種以學生發展為目標的探索性、發現性學習的實驗教學模式，是最具有典型意義的教學模式。

2“實驗一探究”教學模式的目標

“實驗—探究”教學模式的目標是：通過實驗創設的問題情境，激發學生的探究欲望，使他們依循科學的方法自主地進行探究，通過實驗不斷地發現問題，或通過實驗去驗證自己的理論假設，從中獲取新知識，體驗科學的思維方法，養成良好的科學研究習慣，培育出科學的精神和態度。

3“實驗－探究”教學模式的教學程序

“實驗—探究”教學模式的教學程序可表示為：問題一實驗一討論，即按“問—做—議”的程序組織教學。根據學習內容的不同，這種教學模式可分成下面兩種形式：

問題(探究的方向)一實驗(發現)—結論；問題(理論假設)一實驗(驗證假設)一結論。

在具體的教學過程中，在問題與實驗兩個環節之間往往還增加一個附屬環節——實驗設計，即用怎樣的實驗解決問題的思考。教師根據不同的學習內容，可以靈活地運用以上兩種形式，但會略有側重。

例如，可以用形式甲，即“問題一實驗發現—結論”的模式來學習生物學概念和理論的知識，如下面的課例一；也可運用形式乙，即“假設一實驗驗證一結論”的模式，來學習生物的探究知識，如下面的課例

課例一：

師：植物光合作用產物是否產生氧?怎樣設計實驗來探究這個問題呢?教師可引導學生做普里斯特的實驗：蠟燭單獨放在密閉容器內容易熄滅，而與植物一起放在容器則不易熄滅。

學生活動：設計系列可行性實驗，求證“秋海棠”光合作用是否放出氧氣。

師：植物在光合作用中產生了什么?提示學生淀粉遇碘變藍。

學生活動：薩克斯實驗：“饑餓”處理的葉片，部分見光幾小時后，剪下脫色，用碘液處理，見光一半遇碘變藍，遮光一半不變藍。

師：水是通過葉片的那個結構進入葉肉細胞的?

生：是通過葉脈。

師：光合作用的原料有水嗎?引導學生驗證水是光合作用的原料。

學生活動：設計將葉片主脈切斷，觀察葉片是否有淀粉產生，驗證水是光合作用的原料。

師：光合作用需要二氧化碳嗎?引導學生驗證植物進行光合作用吸收二氧化碳。

學生活動：設計出利用氫氧化鈣吸收二氧化碳的實驗，驗證植物光合作用吸收二氧化碳。

師：光合作用需要葉綠體及葉綠素?

學生活動：對比綠葉、枯葉的光合作用，驗證葉綠體即葉綠素與光合作用的關系。

注意：設計實驗時，學生容易忽略對照實驗的設置，單一變量的控制，實驗現象的變化，教師應適時指導。

對照試驗：在研究某種因素對實驗現象的影響時，除了這個因素不同以外，其他條件都相同，這樣的實驗叫對照實驗。通過對照實驗，得出結論：光合作用需要水和二氧化碳，產物是淀粉和氧氣，條件是光，場所是葉綠體。這種模式對光合作用的概念的學習獲取新知識有幫助，也是學生積極主動參與知識的建構，使知識轉化為個體內在認識結構的過程。

課例二：

如：現有一種植物的種子，已經知道它的萌發受水分、溫度和氧氣的影響，但不了解其萌發與光是否有關，為探究光的有無對該種子萌發的影響，請你依據所給材料和用品設計實驗的方法和步驟，預測可能的實驗結果，并分別得出結論。

探究性生物實驗應當要求學生在明確實驗要求、目的的前提下遵循實驗設計操作方便、程序合理、藥品節約、依據現象推測結論的原則進行設計，一般可分以下幾個環節。

2.1理論假設的提出

根據題目要求，確定試驗的條件即實驗變量x，實驗時要控制“變量”。一般只確定一個變量，即惟一一個對實驗結果可能產生影響的變量。在此基礎上提出理論假設，它常常可以描述為：當條件x存在時，事件p可能發生；當條件x改變時，若事件p發生，能得出結論；若事件p不發生，能得出何結論。

2.2設計探究性假設

分五個步驟進行：

(1)實驗準備：包括必要的實驗器材及藥品的準備。

(2)滿足條件x設計一個實驗，觀察事件p能否發生，發生的程度如何?

(3)條件x改變設計一個實驗，觀察事件p能否發生，發生的程度如何?

(4)設計對照實驗。對照的常用方法有以下幾種：a：空白對照，不給對照組任何處理因素；b：條件對照，雖然給對照組施以部分實驗因素，但不是所要研究的實驗因素；c：自身對照，對照和實驗都在同一研究對象上進行；d：相互對照，不單獨設立對照組，而是幾個實驗組相互對照。

(5)梳理：實驗是否遵循“單因子變量”、“平行重復”原則。

仔細觀察并準確記錄實驗現象，并根據實驗現象作出相應的結論，一般規律是：

(1)若條件x存在，事件p能發生；條件x改變，事件p不能發生(或發生程度改變)，得出結論。

(2)若條件x存在，事件p能發生；條件x改變，事件p能發生(或發生程度改變)，得出結論。

(3)若條件x存在，事件p不能發生；條件x改變，事件p能發生(或發生程度改變)得出結論。例題解析：根據題目要求可知，“水分、濕度、氧氣”是條件x；因此可以做出“當水、溫度、氧氣條件滿足時，種子可能萌發，也可能不萌發；當水、溫度、氧氣、光照條件滿足時，種子可能萌發，也可能不萌發”的理論假設。實驗設計如下：取兩組培養皿，各倒入等量的適量的水，將1組置于黑暗的環境中，2組置于有光的環境中，培養過程中使兩組的水、溫度、氧氣等的狀況相同。1組試驗組與2組對照，符合“單因子變量”、“平行重復”原則。

可能的實驗結果及相應的結論：(1)1組萌發2組不萌發，光抑制種子的萌發；(2)1組萌發、2組也萌發，該植物種子不受光的影響；(3)1組不萌發2組萌發，光是該植物種子萌發的必要條件之一。

可以看出，這種可以靈活運用于各種課型各種知識學習的教學模式，對培養學生的科學思想，科學素質是極為有利的。

4“實驗——探究”教學模式運用的條件

在生物教學中，“實驗——探究”教學模式的運用是需要一定條件的。其中主要有4個：一是硬件設備，如生物實驗室的數量，實驗室的儀器設備等；二是教師教學觀念的轉變，素質教育的質量觀，以生為本的師生觀等都是很重要的；三是教師要有較為嫻熟的課堂教學技能，包括提問的技能、組織討論的技能、指導實驗的技能，尤其是組織教學駕馭課堂的技能；四是和諧民主的師生關系，愉快的課堂氣氛，這也是“實驗—探究”能否順利實現必不可少的。

5“實驗——探究”教學模式運用的關鍵

在運用“實驗——探究”模式時，不管依照“問題——實驗發現——結論”的思路，還是“問題(理論假設)——實驗(驗證假設)一結論”的思路，能否達到預期的目標功能，一個重要的關鍵是要有一個成功的實驗問題情境的創設。

創設教學情境的目的，主要是為了激發和啟發思維。興趣是構成學習心理的動力系統中情感，意志的最活躍因素。思維是能力的核心，啟發思維是生物教學中培養能力，發展知識，進而提高學生科學素養關鍵的一步。

并不是任何實驗都可以成為情境的。能設置情境的實驗，必須內含足夠的思考性和趣味性，必須能啟動學生思維的欲望。這樣的實驗不一定很復雜，但現象一定要明顯，一定要有同步設計的問題組。

創設教學情境在實驗教學的設計中十分重要，但卻不容易，好的教學情境必須能激發學習興趣，啟動學生思維，不是任何一個實驗成者提問都可以自然而然地成為教學情境的，這需要教師的精心設計。