倡導探究式學習 創新生物實驗課堂*

◆林允杰

倡導探究式學習 創新生物實驗課堂*

◆林允杰

生物學探究性實驗課堂的構建，對于創新生物學實驗教學，促進學生學習方式的改變具有重要作用。概述生物學探究性實驗課堂的特征以及實驗課堂構建的過程，并提出關于構建生物學探究性實驗課堂的幾點建議。

探究性實驗；生物學；科學精神

10.3969/j.issn.1671-489X.2014.19.128*福建教育學院2013年度教育科研項目“高中生物實驗教學創新研究”（項目編號：JYYB-2013173）。

作者：林允杰，中教一級，主要從事生物實驗教學與研究，福建省閩侯第一中學（350100）。

探究性實驗教學與新課程標準“倡導探究性學習”的理念相契合，是當前中學生物學實驗教學的重要方式之一。探究性實驗教學在促進學生形成科學探究能力，培養學生創新性思維和科學精神方面起著至關重要的作用。因此，如何構建生物學探究性實驗課堂，有效增強生物學實驗教學效果，促進學生學習方式的改變，是教育研究者和中學一線教師亟待解決的問題。

1 生物學探究性實驗課堂的特征

目標明確 生物學探究性實驗課堂是以生物學知識為依托，以學生的心理水平、學習興趣和社會生活為基礎，其主題范圍包括學生與自然、學生與社會生活、學生與自我關系的基本情景和問題，教學目標針對性強，主要是引導學生更好地融入社會生活，學會應用生物學知識，獲得主體意識、行為能力和情感態度各方面綜合發展。

資源豐富 生物學探究性實驗不僅僅局限于課堂，還必須引導學生走出校園，走進社會，走向自然，因此校外的資源成為開展探究性實驗活動的重要來源和實施條件，那些豐富而廣博有形的物質資源和無形的人文資源，構成開放性的課程資源系統。由于學生所處的社區背景、自然環境、家庭條件及學生的現實需要等都有所不同，而使得教學資源呈現出多元化的趨勢。

學習自主 生物學探究性實驗課堂重視學生在活動過程中的親身經歷和與眾不同的自我表現，學生的自主性得到充分的尊重。學生通過不斷發現問題，提出假設，設計各種實驗方案來解決問題，通過實際操作獲得直接經驗，完善學習策略，擴大視野，拓寬知識，掌握技能，增長才干。教師則主要起著引導者、觀察者和組織者的作用。

方式多樣 生物學探究性實驗課堂在倡導探究性學習的同時，也十分重視多種學習方式及活動類型的并用。教師可以根據不同的實驗教學內容采用多樣化的教學方式，如講解、演示、專題討論、課題研究、圖表分析等；也可選擇與實驗內容相適應的活動類型，如觀測記述型、實驗探究型、采訪調查型、采訪訪問型、飼養栽培型、考察調研型、設計制作型和作品展示型等。學生也可根據探索的任務設計獨特的活動類型，或是因地制宜、因人而異，在活動形式上做到課內外實踐相結合、強制與自愿參加相結合、小組合作與個人活動相結合、學校與社會及家庭協作相結合。

評價方式 生物學探究性實驗課堂要求與之相適應的新的評價理念與新的評價方式。生物學探究性實驗課堂強調多元化的價值取向，效果的評定著眼點應放在學生個體認知、情感發展和能力提高的活動過程上，教師也應捕捉學生在整個活動過程中的表現和情感態度的變化。

2 生物學探究性實驗課堂的構建過程

確定合理的探究點 探究點主要包括實驗設計、操作方法、實驗材料等。選取合理的探究點是實施探究性實驗的前提，要考慮探究點的可操作性、主次順序、實驗方案的可行性和操作的簡便性等。好的探究點一定是學生自己感興趣的，如探究“環境因素對光合作用強度的影響”，就可以引導學生選擇其他因素檢驗對光合作用強度的影響，培養學生從不同的視角，運用不同的方法，通過各種嘗試，大膽求證，逐漸提高創新能力。

確定科學的教學思路 教師要結合教材實驗內容，對學校已有的教學資源進行分析和整合，選擇出有當地特色的或與學生生活經驗密切相關的生物學研究課題，或者是適當地將教材中的部分驗證性實驗轉變成探究性實驗，幫助學生明確研究任務，理清思路，設計實驗方案進行探究。教師要做好充分的課前準備，思考探究過程學生可能遇到的問題，設計多種教學程序，預想應如何應對學生各式各樣的實驗方案和可能出現的問題，這對教師自身的教學指導能力、課堂組織能力、探究能力、教學機智等都是一個巨大的挑戰。

探究性實驗課堂實施階段的指導 教師要尊重學生的自主性，盡量引導學生發揮出最大的創新潛力，讓學生參與實驗活動的每一個步驟，把學生自主設計、自我組織、自我體驗、自我探究、自覺操作和自我管理落到實處；要及時給予技術性指導，幫助學生學會利用工具書、視聽媒體或互聯網絡搜集并甄別有價值的資料，介紹一些實驗儀器設備的正確使用方法，指導學生采用最合適的探究方案；還要注意學習時空的開放，既要有時間的規定，又要保證活動空間的安全性，同時要給學生思維自由發揮的空間。

探究性實驗課堂結束階段的指導 首先，教師應督促學生對搜集到的資料進行歸類和加工處理，注意資料的可靠性、有效性、充分性和典型性，通過推理論證，得出結論；其次，教師要做出公正的評價和歸納總結，引導學生建構或完善知識體系；最后，教師應指導撰寫實驗報告、調查報告或小論文，并且創造條件，協助學生課后進行成果展示交流，匯報心得體會。

3 生物學探究性實驗課堂實施的建議

集中精力搞好具有代表性的探究性實驗 在實驗教學任務繁重、探究性實驗比較耗時的現況下，教師可重點選擇一些比較有特色的實驗，其余的實驗可以簡化。縱觀教材中的高中生物實驗教學項目，可選為代表性的探究實驗有“探究植物細胞的吸水和失水”“探究酵母菌細胞呼吸的方式”“探究環境對光合作用強度的影響”“自然選擇對種群基因頻率變化的影響”“用樣方法調查草地中某種雙子葉植物的種群密度”“土壤中小生物類群豐富度的研究”[1]。如“探究植物細胞的吸水和失水”實驗可以通過以下步驟進行。

1）提供問題情境：對于農作物施肥過多，討論造成“燒苗”現象的原因。

2）引導學生根據生活經驗分析“燒苗”現象原因，提出比較合理的假設和預測。

3）為了驗證假設和預測是否合理，須設計相應實驗。可讓學生在課前搜集、分析資料，小組交流探討，選出最具有可行性的實驗方案。

4）學生分小組開展探究實驗。

5）小組之間交流實驗結果，得出結論。

6）可將課堂教學拓展延伸到課外：你能否通過查閱資料，了解植物細胞的吸水和失水的現象以及原因？能否設計相應的實驗加以驗證?

7）師生共同概括出探究實驗步驟。通過這個實驗，學生既獲得有關植物細胞的吸水和失水的知識及探究實驗的概念，又體驗了科學探究的過程，較好地體現了新課標的要求。

選擇具體環節讓學生充分活動 在進行不同的探究性實驗教學時，教師可根據實驗教學目標的側重點不同，選擇其中某一步驟讓學生重點實施，其余步驟由師生共同探討或教師講解。每一次的探究實驗教學只專注于解決某一個探究性實驗步驟，既解決了探究實驗費時費力的問題，又能充分發揮學生參與實驗的積極性。

如實驗“探索生長素類似物促進插條生根的最適濃度”，可在給出學生相應信息的情況下，讓學生自己嘗試設計、完成實驗；實驗“土壤中小動物類群豐富度的研究”可以引導學生在和實驗“用樣方法調查草地中某種雙子葉植物的種群密度”對比基礎上，提出假設和預測，設計實驗裝置，并完成實驗；實驗“土壤微生物的分解作用”可引導學生探究土壤是否在微生物作用下腐爛，提出假設與預測，設計、完成實驗等。

對教材的實驗進行改進與創新 教材是最重要的課程資源，教師可以引導學生在教材已有的實驗方案基礎上，對教材上的一些實驗進行改進和創新，從“教實驗”轉變為“用實驗教”，充分發揮實驗的創新教育功能。

1）實驗材料的改進。實驗材料的適當選擇對于實驗的成功至關重要，教師在教學中要指導學生遵循實驗材料的選擇原則，發現更適合的實驗材料。如“色素的提取和分離”實驗，教材提供的實驗材料是菠菜，有的學生就提出能不能用空心菜葉加水蘿卜葉替代。教師要及時抓住這個良好的啟發契機，鼓勵學生自己設計試驗并檢驗設想，會“質疑”，更要學會“釋疑”。

2）實驗藥品的改進。“觀察植物細胞質壁分離與復原”實驗是常規驗證性實驗，教材中所使用的質壁分離試劑為0.3 g/mL的蔗糖溶液。在實驗操作過程中，學生就發現存在這樣的問題：細胞發生質壁分離后，滴清水復原速度較慢，需要較長的觀察時間；因操作不規范易將蔗糖溶液漫溢在載物臺甚至是物鏡上，會影響高倍鏡觀察效果甚至使用壽命。如何克服以上不足呢？教師就可針對這些問題引導學生思考討論，探究如何選擇出更為簡便合理的實驗試劑。學生通過小組合作交流并實驗探討，最后確定更為合理的以配置系列濃度梯度的NaCl溶液替代蔗糖溶液。

3）實驗操作方法的創新。教師可以引導學生對一些實驗操作方法進行改進。如檢測生物組織中的脂肪的實驗，就可以采用探究性實驗和驗證性實驗相結合的教學方法，探討相同實驗材料以不同處理方法來改進實驗的措施，提高學生利用科學研究方法來解決實際問題的能力。學生在實踐操作中，針對花生子葉不容易切薄且有些顯微鏡顯像性能較差的問題，查詢資料和共同探討，選擇并驗證一種新的方法：用解剖刀刀背壓榨花生種子，撥去壓碎的種子，拿起紙對著光線觀察，再用鑒定試劑滴于透明發亮處與紙上另一處，觀察并比較兩處顏色來驗證花生種子是否含有脂肪[2]。這種方法簡便易行，節省時間，又不需要用顯微鏡。

總之，探究性實驗課堂的構建，從一定程度上改變了傳統課堂教師講實驗原理和注意事項、學生照搬教材實驗步驟簡單操作的弊端，變單純的實驗操作驗證、鞏固理論知識為發展智力、培養創新能力和科學精神的協調發展，也使得學生的主體地位得到充分體現，更有利于培養學生良好的科學素養，極大地增強了實驗課堂教學效果。

[1]程晴華.高中生物教科書中技能目標的比較和研究[D].南京:南京師范大學,2007.

[2]李琪.對“生物組織中脂肪的鑒定”實驗的改進[J].生物學通報,2003,38(4):40.

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1671-489X(2014)19-0128-02