如何在生物實驗教學中引導學生科學探究

【摘要】該文根據生物學科特點并借鑒布魯納的發現式教學法嘗試如何在生物實驗中引導學生科學探究，使學生成為科學探究的主體。文章通過對“細胞的質壁分離及質壁分離復原”和“葉綠體中色素的提取和分離”生物實驗中引導學生科學探究的案例分析，提出從實驗原理出發引導自主探究，從實驗困難出發引導解決探究，從實驗過程出發引導改進探究，從實驗結果出發引導深化探究；探索學生科學探究能力培養的途徑和策略。

【關鍵詞】高中生 實驗教學 引導探究

【中圖分類號】G633.91 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2012）12-0195-01

生物學是一門實驗性學科，它比其它學科更易觸及學生的科學思維及探究能力。生物實驗中解決問題的基本技能、基本方法和基礎理論直接或間接源于教材，通過生物實驗，既能培養學生解決問題的能力、方法和思維，還能讓學生在問題解決過程中主動獲取知識。對學生而言，實驗過程中問題的解決不僅是一個知識輸出的再現過程，更是一個知識信息重組和整合的獲得性過程。根據新大綱規定的能力目標和態度觀念目標，生物新教材教學內容中增加了實驗的數量和類型。通過這些活動，期望學生能參與完整的探究過程，形成基本科學探究能力。我們在生物實驗中如何引導學生在科學探究方面不斷實踐和思考，開發科學探究實驗項目，適應學生的心理需要有效地刺激學生的學習動機，激發學習興趣，讓學生自主地參與觀察生命現象，探索生命本質，從而獲得生物學知識，培養學生對生命科學的探究能力和對生物世界的積極探究態度。

一、從實驗原理出發，引導自主探究

“細胞的質壁分離及質壁分離復原”實驗原理是：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，從而可以發生滲透現象。通過對實驗原理的分析，我們從滲透系統建立的條件上思考，設計實驗，自主探究。

對外界溶液的改變：要求學生利用此實驗原理，對現有的3種不同濃度的溶液進行排序。學生使用的方法是多種多樣的：有每種溶液各制一張裝片，比較細胞的質壁分離的數量與程度的；有通過引流方法，觀察細胞有無質壁分離或質壁分離復原現象的；我們從中可以看出學生主動研究的精神。課堂小結時請學生分析自己實驗成功與失敗的原因。

對內部溶液的改變：要求學生測定某植物細胞的細胞液濃度。這一問題提出后，學生設計的方法必然涉及利用已知濃度的外界溶液，通過觀察植物細胞的質壁分離的程序來估測細胞液的濃度。在實踐過程中，學生提出了兩種外界溶液的配制方法，即配制具有一定濃度梯度的溶液或先配制一個較高濃度的溶液和較低濃度的溶液，觀察細胞質壁分離的情況，然后用取中值的方法逐步測定細胞液濃度。雖然，實驗中某些步驟不斷重復，可以說有點“枯燥”，并且最后得到的結果又是一個近似值，但學生從中體會到實驗設計的嚴密性以及科學研究需要的耐心。

生物實驗原理是生物學知識高度的概括和應用，是實驗設計的核心。我們可以引導學生從教材知識點和實驗原理出發，大膽猜想，多觀察、多參與、多動手，鼓勵學生從課堂探究延續到課外課題研究，通過理論聯系實際，深化課本知識的理解；學生通過自主實驗探究不僅學習更加主動，而且獲得了科學探究的方法，體驗實驗成功的樂趣，更深入的認識科學的本質特點，加深對生物學知識的理解，培養了學生科學探究的能力。

二、從實驗困難出發，引導解決探究

三、從實驗過程出發，引導改進探究

現行高中生物新教材內容及編排上作了較大調整，尤其增加了多個實驗。這些實驗方案是否都合理，我們可以引導學生從實驗過程（步驟）出發，通過頭腦風暴法，拉網式改進實驗過程。如實驗中材料的選取關系到實驗成敗，對于實驗材料的挑選我們可設計成實驗探究活動，還可從觀察時間及材料處理和材料觀察部位的選擇方面探究；并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。

“葉綠體中色素的提取和分離”實驗改進嘗試：

以上改進后的實驗優點顯而易見，既減少了有毒物質對學生的毒害，保護了師生身心健康，也縮短了實驗時間（省去用鉛筆畫線和吹干濾液線的過程，收取色素液用紗布擠捏，易收集到濾液，時間又快），并且實驗取材方便，而色素帶齊全清晰明顯，極大提高了學生的實驗興趣。在實驗改進中探究，學生探究目標明確，學生積極性與主動性得到充分體現，相互之間主動交流實驗的結果與體會。同時，教師根據學生的實驗對比結果，對實驗的方法進行了一定的改進，學生的研究直接參與教學的研究，這對參與實驗的學生是一種激勵，反過來可以成為他們進一步學習的動力。

四、從實驗結果出發，引導深化探究

綜上案例分析，生物實驗中引導學生科學探究是在學生熟悉生物實驗的基礎上，在理解實驗原理的前提下，遵循基本的實驗操作程序，通過生物實驗的改進和深化，組織學生課內外探究學習；引導學生探究輔導中可以為學生提供多種可供選擇的方案，也可以讓學生自己提出探究的課題，自己設計和進行實驗尋找答案，尋求最佳的實驗方法，或證明某些觀點或探求某些結論。

實踐表明，學生探究精神的培養是引導學生科學探究的前提和基礎。因此，生物課堂教學中要求教師和學生把學科課程研究化，即用質疑和研究的習慣對原有的學科課程中的內容進行恰當的處理，變被動接受式學習為主動探究式學習，創設有效的探究活動載體，訓練學生的創新思維，培養學生自主探究的學習習慣和解決問題的能力。這也是青少年科技教育的根本點和出發點。

參考文獻：

[1]蔣先梅，探究性與驗證性實驗的主要區別.生物學教學，2001（10）

[2]陸建身主編，生物教育展望.華東師范大學出版社.2001