探究性實(shí)驗(yàn)思維訓(xùn)練中的教學(xué)策略

　　生物學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，在近幾年的高考中，實(shí)驗(yàn)?zāi)芰疾樗急壤_(dá)到了最大值，成為高考的重點(diǎn)、難點(diǎn)。探究性實(shí)驗(yàn)題可綜合考查學(xué)生的理解、分析能力，對(duì)信息的處理能力，語言表達(dá)、遷移能力，等等。這一類題目往往開放程度高，存在一定的難度，因此得分率較低。根據(jù)對(duì)江蘇2009年高考生物試題第32題的分析、研究，我結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，對(duì)學(xué)生探究性實(shí)驗(yàn)思維訓(xùn)練的教學(xué)策略總結(jié)如下。
　　一、探究性實(shí)驗(yàn)題的一般分析步驟
　　探究性實(shí)驗(yàn)題的一般步驟可分為：明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹鷮?shí)驗(yàn)原理→確定實(shí)驗(yàn)變量→設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)→控制無關(guān)變量→實(shí)驗(yàn)觀測(cè)指標(biāo)的確定及預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　二、高考真題
　　（2009年江蘇生物高考32題）動(dòng)物器官的體外培養(yǎng)技術(shù)對(duì)于研究器官的生理、病理過程及其機(jī)制意義重大。下圖是一個(gè)小鼠的肝臟小塊培養(yǎng)裝置示意圖。請(qǐng)回答下列問題。
　　（1）肝臟切成小薄片，這有利于肝臟細(xì)胞?搖?搖?搖?搖。
　　（2）氣室中充入5%CO氣體的主要作用是?搖?搖?搖?搖。
　　（3）培養(yǎng)液中添加抗生素是為了抑制細(xì)菌生長(zhǎng)，但要注意選擇抗生素的?搖?搖 ?搖?搖，以保證抗生素對(duì)肝臟無害。
　　（4）有機(jī)物X有毒性，可誘發(fā)染色體斷裂。利用上圖所示裝置和提供的下列材料用具，探究肝臟小塊對(duì)有機(jī)物X是否具有解毒作用。
　　材料用具：
　　肝臟小塊，外周血淋巴細(xì)胞，淋巴細(xì)胞培養(yǎng)液，植物凝集素（刺激淋巴細(xì)胞分裂）；顯微鏡，載玻片，蓋玻片，玻璃皿，滴管；吉姆薩染液（使染色體著色），有機(jī)物X溶液等。實(shí)驗(yàn)過程：
　　①在淋巴細(xì)胞培養(yǎng)液中加入植物凝集素培養(yǎng)淋巴細(xì)胞，取4等份，備用。
　　②利用甲、乙、丙、丁4組上圖所示裝置，按下表步驟操作（“√”表示已完成的步驟）。
　　上表中還需進(jìn)行的操作是?搖?搖?搖?搖。
　　③培養(yǎng)一段時(shí)間后，取4組裝置中的等量培養(yǎng)液，分別添加到4份備用的淋巴細(xì)胞培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)。
　　④一段時(shí)間后取淋巴細(xì)胞分別染色、制片。在顯微鏡下觀察?搖 ?搖?搖?搖，并對(duì)比分析。若丙組淋巴細(xì)胞出現(xiàn)異常，而甲組的淋巴細(xì)胞正常，則說明?搖?搖?搖?搖。
　　【參考答案】（1）吸收氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)、排出代謝廢物
　　（2）維持培養(yǎng)液適當(dāng)?shù)膒H
　　（3）種類和劑量
　　（4）向乙（或丁）組裝置中放置肝臟小塊?搖染色體形態(tài)和數(shù)量?搖肝臟小塊對(duì)有機(jī)物X具有解毒作用
　　本題是一道探究性實(shí)驗(yàn)題，涉及的內(nèi)容很多；但由于高考時(shí)間限制，對(duì)學(xué)生探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則、要求等并沒有過多考查。如果評(píng)講時(shí)就題論題，學(xué)生就會(huì)失去一次很好的思維訓(xùn)練機(jī)會(huì)。為此，我根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般規(guī)則對(duì)它進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力與分析能力。
　　三、教學(xué)策略
　　教師呈現(xiàn)題目后，首先應(yīng)要求學(xué)生仔細(xì)審題，明確目的要求，搞清題意。然后通過問題驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生思考，培養(yǎng)學(xué)生良好的思維習(xí)慣。
　　問題1：本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c原理是什么？
　　在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題中，實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是密切相關(guān)，相互提示的。因此，在解實(shí)驗(yàn)題時(shí)，應(yīng)該首先明確實(shí)驗(yàn)的目的和原理。
　　本實(shí)驗(yàn)的目的是探究肝臟小塊對(duì)有機(jī)物X有無解毒作用；原理是有機(jī)物X有毒，可誘使染色體斷裂。
　　問題2：探究小鼠肝臟小塊有無解毒功能。此實(shí)驗(yàn)中的自變量、應(yīng)變量分別是什么？
　　實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中變量的確定是非常重要，只有明確自變量、應(yīng)變量，才能做好對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。一個(gè)實(shí)驗(yàn)中的自變量一般只有一個(gè)，但要求不同，自變量的數(shù)量也有可能發(fā)生改變；因變量則是實(shí)驗(yàn)觀察的指標(biāo)，一般只有一個(gè)。
　　在本實(shí)驗(yàn)題中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮恚纱_定實(shí)驗(yàn)的自變量有：是否加入肝臟小塊，是否加入有機(jī)物X（未加入有機(jī)物X作為空白對(duì)照）；因變量是淋巴細(xì)胞中的染色體形態(tài)、數(shù)目是否異常。
　　問題3：實(shí)驗(yàn)分組如何確定？
　　實(shí)驗(yàn)分組數(shù)一般是根據(jù)是否有自變量加上一組空白對(duì)照來確定，所有實(shí)驗(yàn)的分組必需有編號(hào)。
　　由于本實(shí)驗(yàn)的變量是是否加入肝臟小塊、有機(jī)物X，因此實(shí)驗(yàn)可設(shè)計(jì)四組：A、肝臟培養(yǎng)液+有機(jī)物X+肝臟小塊+淋巴細(xì)胞（觀察肝臟細(xì)胞有無解毒功能）；B、肝臟培養(yǎng)液+肝臟小塊+淋巴細(xì)胞（觀察肝臟小塊對(duì)淋巴細(xì)胞有無影響）；C、肝臟培養(yǎng)液+有機(jī)物X+淋巴細(xì)胞（觀察有機(jī)物X對(duì)淋巴細(xì)胞的毒害作用）；D、肝臟培養(yǎng)液+淋巴細(xì)胞（作為空白對(duì)照，用于比較淋巴細(xì)胞中染色體是否發(fā)生異常）。
　　問題4：在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，如何減少無關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響？
　　無關(guān)變量能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成一定的影響，會(huì)降低實(shí)驗(yàn)的說服力；因此在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中要消除無關(guān)變量的影響。消除無關(guān)變量影響的措施有：設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)對(duì)象的生理狀況一致，添加試劑的量相等，培養(yǎng)在相同適宜環(huán)境中，等等。
　　本實(shí)驗(yàn)對(duì)控制無關(guān)變量沒有作具體要求，但在具體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)要注意語言描述，減少無關(guān)變量的影響。例如在①中淋巴細(xì)胞分組時(shí)就強(qiáng)調(diào)隨機(jī)、平均分為四組；②中應(yīng)強(qiáng)調(diào)加入的試劑量相等、沒有加入的可用等量的培養(yǎng)液調(diào)節(jié)，使最終的溶液體積相等；③應(yīng)強(qiáng)調(diào)在相同且適宜的環(huán)境中培養(yǎng)。
　　問題5：如何確定實(shí)驗(yàn)可能的結(jié)果及結(jié)論？
　　在探究性實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)可能的結(jié)論是根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐茖?dǎo)的。在本實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖恰案闻K小塊對(duì)有機(jī)物X有無解毒作用”；因此可能的實(shí)驗(yàn)結(jié)論就有：a.肝臟小塊對(duì)有機(jī)物X有解毒作用；b.肝臟小塊對(duì)有機(jī)物X沒有解毒作用；c.肝臟小塊對(duì)有機(jī)物X只有部分的解毒作用。在具體解題時(shí)，實(shí)驗(yàn)可能的結(jié)果可由實(shí)驗(yàn)結(jié)論反向推測(cè)。本實(shí)驗(yàn)可能的結(jié)果及結(jié)論就有：如果甲、乙、丙、丁四組淋巴細(xì)胞形態(tài)基本相似，說明肝臟小塊對(duì)有機(jī)物X有解毒作用；如果甲、丙、兩組淋巴細(xì)胞形態(tài)異常，乙、丁兩組淋巴細(xì)胞形態(tài)正常，說明肝臟小塊對(duì)有機(jī)物X沒有解毒作用；如果和乙、丁兩組相比，丙組淋巴細(xì)胞明顯異常、甲組細(xì)胞稍有異常，說明肝臟小塊對(duì)有機(jī)物X有一定的解毒作用，但不能徹底解除有機(jī)物X的毒性。
　　問題6：如果讓你根據(jù)題中給出的實(shí)驗(yàn)儀器、試劑、材料，進(jìn)一步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)“觀察淋巴細(xì)胞中染色體的形態(tài)、數(shù)目”，應(yīng)注意哪些方面的內(nèi)容？
　　在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃碓O(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)要充分思考題目中所給出的實(shí)驗(yàn)材料和試劑分別起什么作用，如何運(yùn)用。一般情況下，題目中給出的實(shí)驗(yàn)材料和試劑要充分利用；除非題目允許，否則不能隨意地增加實(shí)驗(yàn)試劑和材料。在本實(shí)驗(yàn)給出的材料、試劑中，外周血淋巴細(xì)胞用于檢測(cè)染色體是不發(fā)生異常，吉姆薩染液用于使染色體著色（不可用龍膽紫溶液或醋酸洋紅液），其它具體的實(shí)驗(yàn)過程可參照書本中有絲分裂裝片的制作過程。
　　四、教學(xué)反思
　　高考結(jié)束后，我對(duì)所教學(xué)生作了隨機(jī)調(diào)查，學(xué)生對(duì)該題的難度評(píng)價(jià)不一。普遍反映，由于試卷的閱讀量比較大，此題又涉及新的背景信息，解題時(shí)把握性不大。因此在平時(shí)教學(xué)中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生將難題分解為若干個(gè)小問題，再用常規(guī)思路分析，難度就會(huì)大大降低；同時(shí)能加強(qiáng)對(duì)學(xué)生分析、處理信息的能力。
　　從逐步解決小問題到整體綜合考慮解決大問題，這是人們解決難題的一般思維過程；將同一題型的不同題目解題規(guī)律化更有利于學(xué)生思維的培養(yǎng)。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生超越題目本身，領(lǐng)悟到這種思維方式的可貴與普遍性。