探究性試驗在生物課堂中的應用

賈綺蕓

摘要：如何提高學生的素質，培養學生的創新和探究能力，已成為教師的使命。探究性試驗活動是培養學生學習能力、提高科學素質的重要而有效的活動，我們應該給學生提供充分的進行探究性試驗的機會，使他們在自主探究的過程中真正理解和掌握生物學知識，同時使他們的思想水平、科學探究能力得到和諧而全面的提高。

關鍵詞：探究性試驗 生物課堂

一、問題探究的基本程式

在探究性教學活動基本程式中，“提出問題或選擇課題”這一個環節是教師主導性和學生自主性的共同體現，它是假設活動的“因”。正是因為有了這個“因”，才有可能開展學生的自主學習、探究學習、合作學習。在這一個環節中，教師既可以根據教學內容、教學對象、學生原有認知水平提出問題，又可以由學生自主選擇感興趣的問題或課題來進行探究活動。

“獨立思考”是學生自主學習的重要體現，是合作學習和探究學習的基礎，沒有經過獨立思考，學生就不會在頭腦中產生疑問，也不會形成合作、探究的素材。

“組內探究”是學生進行探究性學習和交流的重要活動場所，是小組成員精神對話、思想交流、觀點碰撞的重要體驗過程。

“組間交流”是將各小組形成的“成果”在全班進行交流，它充分體現了學生之間、師生之間的互動和交流。由此可見，以問題為中心的探究性教學活動的基本程式，較好地體現出自主、合作、互動、實踐的特點，它不僅在提假設的過程中可以操作，而且在問題的分析和解決、方案設計等方面都有一定的指導意義。如在“生物的基本特征”一節的教學中，通過對“我們一起來討論生物與非生物還有哪些差別”的探究活動后，有一位學生談了這樣的體會：“如果沒有小組和全班同學的合作探究，我們就不可能找出那么多的差別。這種學習方式使我深深感到合作的重要性，這是我原來沒有過的體驗。”我們從這位學生的感想中不難看出，這就是探究式學習的最大優點。

在具體的教學操作過程中，因為有很多不確定的因素，所以教學流程不可能一成不變地按照教學設計來進行，而是要具體問題具體分析，教師應視教學環境、教學對象、教學內容的不同而靈活應變。

二、教學的實踐操作

1.善于發現問題

如在“基因的分離定律”的教學中，教師首先設問：“孟德爾在修道院的一小塊園地里到底看到了什么？”通過閱讀，學生不難發現豌豆的很多相對性狀：植株有高莖和矮莖、種子的形狀有圓皺之分、種皮有黃有綠等。那么高莖的后代會不會變矮莖，矮莖的后代會不會變高莖？在學生回答了這些問題之后，教師可以順便介紹豌豆，以說明實驗材料的選擇是科學研究的重要前提。拿豌豆來說，它具有穩定和可以區分的性狀，且是嚴格的自花傳粉的植物。

“你們還能作進一步的探密嗎？”得到學生的肯定回答后，教師可以作出提示：“如果讓高莖豌豆和矮莖豌豆進行相互授粉，所結的后代（子一代）會出現什么情況？”

“一定既有高莖的，又有矮莖的。”學生會不假思索地回答。但是，根據孟德爾的研究，我們卻發現它們的后代只有一種性狀，那就是高莖。后來，孟德爾又做了讓子一代自花傳粉的試驗，發現子二代既有高莖，又有矮莖。

“子二代的高莖和矮莖的數量關系如何？”教師問。

“三比一。”學生回答。

教師追問：“能通過一次試驗就得出子二代高莖與矮莖的數量關系是三比一嗎？”“不能，要經過多次試驗才能得出這個結論。”學生回答。

“怎么做？是不是對豌豆的高莖和矮莖這一對性狀重復做多次？”教師反問。

至此，通過學生討論和回答后，教師可以總結：“孟德爾是運用了統計學方法分別分析了七對相對性狀的重復試驗后得出的結果。他在試驗中不但對豌豆的高莖和矮莖這一性狀的遺傳做了多次試驗，還對其種皮的顏色、種子的形狀、花的位置等都做了同樣的試驗。并且，孟德爾十分認真地總結了前人雜交試驗之所以沒有成功的原因：沒有對雜種子代中不同類型的植株進行計數；在雜種后代中，沒有明確地把各代分別統計，只看了每一代中同類型的株數；沒有明確肯定每一代中不同類型株數之間的統計關系等。而他則通過準確的記錄、細致的統計分析才得出了子二代中三顯一隱的結果。”在這里，教師還可以向學生強調科學試驗的一個原則：可重復性原則。

2.建立假設，設計對照實驗

“我們知道高莖和矮莖屬于生物的性狀。那么性狀是由什么控制的？”教師提問。

“基因。”學生回答。

“是的，性狀是由基因來控制。但當時并沒有分子遺傳學的問世，沒有人知道是基因在幕后控制著生物的性狀。而孟德爾的偉大之處就在于他創意地認為：生物體的性狀都是由遺傳因子（后來改作基因）控制的；在大多數生物的體細胞中控制生物性狀的基因都是成對存在的；每對基因決定一個性狀。在高莖與矮莖的試驗中，在子一代中體現的性狀將由顯性基因來決定，屬于顯性性狀，基因用大寫字母D來表示；相反，隱性基因d控制隱性性狀。形成生殖細胞時，每對基因相互分開；生殖細胞的結合是隨機的……孟德爾說控制生物性狀的基因是成對存在的，用我們現在所學的知識能不能解釋？”

教師不必急著向學生解答這個問題，可以繼續講孟德爾的創意解釋。解釋完之后再問：“孟德爾解釋中的核心觀點是什么？”這個問題其實很難回答，有人會說是基因控制生物的性狀，有人會說是配子的隨機組合原理……其實不然，基因控制生物的性狀是創意性解釋的基礎，配子的隨機組合其實是數學問題，孟德爾解釋的核心觀點應是配子（特別是子一代）產生的種類和比例。至此，再回到上述那個問題“為什么體細胞中控制生物性狀的基因是成對的？”由學生的回答可引入減數分裂，強調子一代產生配子種類和比例的細胞學基礎，以加深學生的理解。當然，教師還要向學生交代一下當時是因為不知道控制生物性狀的基因就在染色體上，所以孟德爾假設中的等位基因D與d的分離并沒有找到真正的科學依據。唯其如此，才有必要進行下一個環節的論證。

3.分析評價，修正假設

為了驗證自己的假說，孟德爾再次用豌豆進行實驗，通過重復的結果證實了自己的假說。當然，除了用同樣的實驗驗證三比一這個結論以外，還有更好的實驗方法嗎？在學生還不太清楚要驗證什么的情況下，教師可以再次向學生提到孟德爾假設里的核心觀點中有關“等位基因分離”的假設還缺乏科學依據，所以必須通過新的實驗驗證才能令人信服。這時，教師可以讓學生在離開教材的情況下獨立思考和設計實驗，并讓學生親身體驗實驗設計的過程。如果學生能夠想到選用特殊親本（隱性）與子一代進行雜交（測交）的方法，用期望值與實驗值的對照來進行對假設的驗證，必將大大增強學生的自信心，激發他們強烈的求知欲，從而獲得成功的體驗與探求知識的愉悅，這就為學生的終身學習打下了基礎。在總結這個實驗的時候，教師應特別強調這種實驗方法，即通過以假設為基礎的實驗預期與實際的實驗結果進行對比來驗證假設的實驗方法。

4.總結交流，歸納結論

通過對孟德爾研究過程的探究式梳理，使學生在科學研究過程中間接體驗了知識的發生過程，并初步了解了最一般的科學探究過程，即“觀察現象，細致思考——發現問題，提出問題——分析問題，創造性假設——實驗設計，論證假設——歸納總結，得出結論”，并由此得出孟德爾的基因分離定律。這樣學生就能充分地理解基因分離定律的實質是科學闡述子一代產生配子的過程和方法。

（作者單位：南昌師范學院附屬中學）