解決實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力

?王潔紅

解決實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力

?王潔紅

生物學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的一門自然科學(xué)，在新課程改革的今天，教育的目的不僅是傳授學(xué)生知識(shí)，更主要的是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，特別是學(xué)生的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和動(dòng)手的能力，即不僅要學(xué)生知道是什么，而且要知道為什么，更重要的是知道怎么做；因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式非常重要。這是一位老師上的一節(jié)實(shí)驗(yàn)課，課題是《檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)》，教學(xué)方法是實(shí)驗(yàn)法。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備是這樣的，實(shí)驗(yàn)桌上有配置好的蛋清稀釋液、浸泡過(guò)的花生種子、炸過(guò)的紅富士蘋果汁還有其他的如雙面刀片、試管、大小燒杯等儀器及0.1g/ml的NaOH 0.05g/mlCuSO4溶液、0.01%g/ml CuSO4、蘇丹Ⅲ染液；黑板上展示著實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒉牧嫌镁摺⒎椒ú襟E。整個(gè)教學(xué)過(guò)程是這樣的：一、師生一起學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理、目的要求、方法步驟；二、比較斐林試劑、雙縮脲試劑的使用原理和使用方法；三、教師演示實(shí)驗(yàn)步驟；四、 兩人一小組學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)；五、小組交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果；六、整理下課。

在以上實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)中筆者認(rèn)為存在以下幾個(gè)問(wèn)題：一、教師在對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的理解上不到位；新教材安排的這個(gè)實(shí)驗(yàn)是一個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)，目的是讓學(xué)生學(xué)會(huì)如何去選材、自己去嘗試實(shí)驗(yàn)過(guò)程，看到各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，在各種嘗試后得出檢測(cè)還原糖、脂肪、蛋白質(zhì)最好的實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。二、教學(xué)方法上比較傳統(tǒng)，還是使用的一般驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)方法。筆者認(rèn)為探究性試驗(yàn)的課堂教學(xué)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面

一、培養(yǎng)學(xué)生積極參與的意識(shí)

在這個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)材料、試劑都是書本上指定的，課前由教師準(zhǔn)備好的。實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生完全按規(guī)定的步驟進(jìn)行。在這過(guò)程中，學(xué)生完全成了機(jī)械操作者，甚至到結(jié)束都沒(méi)留下完整的印象。這種教學(xué)沒(méi)有給學(xué)生留下積極思維的空間和余地，也不允許他們有任何意義上的創(chuàng)新，抑制了學(xué)生的主動(dòng)、獨(dú)立思考的能力。而現(xiàn)代教育就是要引導(dǎo)學(xué)生積極參與。因此，教師可結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)，教會(huì)學(xué)生一些基本的實(shí)驗(yàn)研究方法，然后讓他們自己去弄清實(shí)驗(yàn)原理、主動(dòng)查找資料，選擇合適的實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)方法。例如還原糖的實(shí)驗(yàn)中教師準(zhǔn)備蘋果、犁、馬鈴薯等多種實(shí)驗(yàn)材料，讓學(xué)生嘗試各種材料，尋找最適合的實(shí)驗(yàn)材料，從而總結(jié)出用于檢測(cè)還原糖的實(shí)驗(yàn)材料的特點(diǎn)：比如顏色淺、還原糖較多的紅富士蘋果是比較好的實(shí)驗(yàn)材料，并且自己動(dòng)手榨成汁 。脂肪的鑒定中準(zhǔn)備花生種子、花生種子勻漿、浸泡過(guò)的花生種子等，讓學(xué)生自己體會(huì)哪一種材料、哪種方法合適，體會(huì)脂肪的鑒定不僅是一種方法。這樣，就可使學(xué)生加深對(duì)實(shí)驗(yàn)全過(guò)程的認(rèn)識(shí)，提高實(shí)驗(yàn)課的效率，也可培養(yǎng)他們的興趣和能力。這樣不僅可使學(xué)生獲得某種程度上的成就感，也培養(yǎng)了學(xué)生探究性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，動(dòng)手能力、合作能力。

二、讓驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)上升為探索性實(shí)驗(yàn)

教育家布魯納指出，教學(xué)應(yīng)該“教人發(fā)現(xiàn)真理”。傳統(tǒng)的生物實(shí)驗(yàn)只是驗(yàn)證課本上的知識(shí)，學(xué)生在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中處于從屬的、被動(dòng)的地位，他們關(guān)注的是實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而對(duì)實(shí)驗(yàn)的理論背景和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法不加思索。這種重結(jié)果輕過(guò)程，重接受輕參與的做法不利于能力的培養(yǎng)，因此，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，鼓勵(lì)學(xué)生大膽設(shè)想，改驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為探索性實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生創(chuàng)造條件，去探索、實(shí)施他們想要做的實(shí)驗(yàn)，成為教師思考的問(wèn)題，筆者建議，要培養(yǎng)學(xué)生探究性的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ^察、思維及創(chuàng)造能力就要把注意力從注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果轉(zhuǎn)移到實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)思索思路及改進(jìn)方法等方面上來(lái)。有時(shí)，有的學(xué)生可能會(huì)“異想天開(kāi)”。此時(shí)，教師應(yīng)倍加關(guān)注那些愛(ài)思考，有創(chuàng)意的學(xué)生，充分挖掘其“異想天開(kāi)”中的合理因素，使他們敢想敢說(shuō)。就象蘇霍姆林斯基講的要像對(duì)待荷葉上露珠一樣去呵護(hù)學(xué)生幼小的創(chuàng)造的心靈。例如以上這個(gè)實(shí)驗(yàn)教師首先上一節(jié)預(yù)備課與學(xué)生共同學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理、目的要求，比較斐林試劑、雙縮脲試劑的使用原理和使用方法和注意事項(xiàng)；其次分配各個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；以下展示《檢測(cè)還原糖、蛋白質(zhì)、脂肪》的實(shí)驗(yàn)中一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)前的設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)步驟：

(1)還原糖的檢測(cè)和觀察

①、向試管內(nèi)注入2mL待測(cè)蘋果組織樣液

②、向試管內(nèi)注入1mL斐林試劑

③、將試管放入50—65℃左右的溫水中加熱2分鐘

④、觀察試管中出現(xiàn)的顏色變化

(2)蛋白質(zhì)的檢測(cè)和觀察

①、向試管內(nèi)注入待測(cè)豆?jié){2mL

②、向試管中注入雙縮脲試劑A1mL,搖勻

③、向試管中注入雙縮脲試劑B1mL,搖勻

④、觀察組織樣液的顏色變化

以上實(shí)驗(yàn)小組展示的實(shí)驗(yàn) 步驟中存在明顯的不足之處：a 、材料是固定的，學(xué)生沒(méi)有獨(dú)立地去選擇各種不同的實(shí)驗(yàn)材料 b、實(shí)驗(yàn)方法還是老套的，還是驗(yàn)證式的實(shí)驗(yàn)方法。

建議和改進(jìn)以后的實(shí)驗(yàn)步驟：

(1)還原糖的檢測(cè)和觀察

①、分別準(zhǔn)備蘋果、梨、馬鈴薯勻漿

②、取三支試管編號(hào)1、2、3分別各取2mL以上勻漿

③、分別向三支試管內(nèi)注入1mL斐林試劑

④、將試管全放入50——65℃溫水中加熱2分鐘

⑤、觀察比較三支試管中出現(xiàn)的顏色變化

(3)蛋白質(zhì)的檢測(cè)和觀察

準(zhǔn)備待測(cè)樣液淀粉、稀釋的雞蛋清(顏色相近)

①、取兩支試管編號(hào)1、2分別向試管內(nèi)注入待測(cè)A、B2mL

②、分別兩支向試管中注入雙縮脲試劑A1mL,搖勻

③、再兩支向試管中注入雙縮脲試劑B1mL,搖勻

④、觀察比較兩支試管的顏色變化

結(jié)論：呈紫色的為蛋白質(zhì)

改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)注重了自我選擇實(shí)驗(yàn)材料，多種操作進(jìn)行對(duì)比，注重了思考和辨析，滲透了探究性實(shí)驗(yàn)的思路，也培養(yǎng)了學(xué)生思考分析問(wèn)題的能力，探究性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)能力以及小組合作精神。

三、留更多的時(shí)間讓學(xué)生嘗試實(shí)驗(yàn)過(guò)程，各種可能的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的各種原因，尋找最理想的實(shí)驗(yàn)步驟、現(xiàn)象和結(jié)論

通過(guò)這一探索過(guò)程，一方面滿足了學(xué)生的好奇心和求知欲，另一方面也培養(yǎng)了學(xué)生的主體意識(shí)和科學(xué)思維的能力。 有時(shí)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)不一定會(huì)取得令人滿意的結(jié)果。此時(shí)，要鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)討論、分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象，并通過(guò)思考找出解決問(wèn)題的方法。例如以上實(shí)驗(yàn)中鼓勵(lì)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、嘗試實(shí)驗(yàn)過(guò)程，分析總結(jié)出檢測(cè)還原糖、脂肪、蛋白質(zhì)的最好材料和最理想的實(shí)驗(yàn)材料。這樣一來(lái)，雖然有時(shí)不能得出理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但對(duì)知識(shí)的引用能力和領(lǐng)悟能力卻得到了發(fā)展，同時(shí)也培養(yǎng)了自己綜合處理生物學(xué)信息的能力。

四、培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單探索性實(shí)驗(yàn)方案的能力

在教學(xué)中，教師要精心設(shè)置情境，鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案，這有助于培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和思維能力。在學(xué)生掌握了一定的生物學(xué)知識(shí)后，可讓他們親自設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。例如在了解酶的特性后，可設(shè)計(jì)探究試驗(yàn)溫度影響酶的活性，PH影響酶的活性的試驗(yàn)、酶的專一性實(shí)驗(yàn)，《綠葉中色素的提取和分離》實(shí)驗(yàn)等，在實(shí)驗(yàn)條件許可的情況下，都可讓他們?nèi)ピ囈辉嚒W(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和按書用做的感覺(jué)和效果是有天壤之別的。

以下是筆者在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的嘗試：

一個(gè)小組實(shí)驗(yàn)前的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：標(biāo)題是《探究溫度對(duì)酶活性的影響》

(一)材料：

唾液、碘液、量筒、大燒杯、滴管、試管、試管夾、酒精燈、三腳架、石棉網(wǎng)、溫度計(jì)、火柴、冰塊。

(二)實(shí)驗(yàn)步驟

1、取三支試管編號(hào)ABC

2、取唾液3mL

3、分別向A、B、C三支試管中滴加1mL3%的可溶性淀粉溶液

4、分別向三支試管中滴加1mL唾液

5、取燒杯三個(gè)編號(hào)a、b、c

6、向A燒杯中加入冰塊，向B燒杯中加入37℃的溫水，向C燒杯中加入70℃熱水，并將試管ABC分別放入abc燒杯中

7、分別向ABC三支試管中滴加碘液并觀察

(三)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論

該實(shí)驗(yàn)既然探究溫度對(duì)酶活性的影響，那么在唾液與淀粉混合之前首先就要控制溫度，所以實(shí)驗(yàn)后的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)改為：

標(biāo)題是《探究溫度對(duì)酶活性的影響》

(一)材料

唾液、碘液、量筒、大燒杯(3個(gè))、滴管、試管(6支)、試管夾(6個(gè))、酒精燈、三腳架、石棉網(wǎng)、溫度計(jì)(2個(gè))、火柴、冰塊。

(二)實(shí)驗(yàn)步驟

1、取六支試管編號(hào)a、a′、b、b′、c、c′；3 只燒杯編號(hào)A、B、C

2、向A燒杯中加入冰塊，向B燒杯中加入37℃的溫水，向C燒杯中加入70℃熱水，溫度計(jì)控制溫度，并將試管aa′bb′cc′分別放入ABC燒杯中

3、取唾液3mL ，分別向a、b、c三支試管中滴加1mL3%的可溶性淀粉溶液,向a′、b′、c′試管中加入1mL唾液

4、將6支試管分3組分別放在3只燒杯中繼續(xù)保溫

5、將3支試管的唾液分別倒入配套的3支試管中，繼續(xù)保溫

6、分別向 abc三支試管中滴加碘液并觀察

(三)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論

為什么要這么修改呢？既然探究溫度對(duì)酶活性的影響，那么思路上應(yīng)該先控制溫度，取六支試管分兩組的目的也是為了控制溫度。既然是探究性實(shí)驗(yàn)就要首先具有探究性的想法和思路，觀點(diǎn)就不能老套。

通過(guò)這些過(guò)程，既能培養(yǎng)他們獨(dú)立且科學(xué)地思考問(wèn)題的能力，又能培養(yǎng)他們觀察、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、思維、自學(xué)等能力，從而提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。

探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心，使學(xué)生獲得親身參與的體驗(yàn)，并提高學(xué)生的求知欲；能夠提高學(xué)生觀察事物，解決問(wèn)題以及創(chuàng)新能力；能夠通過(guò)創(chuàng)新活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素質(zhì)；培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感和使命感。在中學(xué)生物課堂教學(xué)中，我們要盡可能地創(chuàng)造機(jī)會(huì)讓學(xué)生嘗試探究性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)良好的品質(zhì)和素質(zhì)。

江蘇南通市通州區(qū)金沙中學(xué) 226000)