活用研究性學習 培養學生生物實驗素養

錢雪松

(吳江汾湖高級中學，江蘇 吳江 215211)

活用研究性學習培養學生生物實驗素養

錢雪松

(吳江汾湖高級中學，江蘇 吳江 215211)

鑒于生物教師兼任高中階段的學生研究性學習指導任務，把生物實驗設計的實踐與研究性學習進行有效的結合，在研究性學習中實踐實驗設計和操作，提高學生研究性學習的水平和生物實驗素養，創建學科之間融洽、和諧關系.

高中生物;研究性學習;實驗素養

縱觀近幾年江蘇高考試卷中的實驗題，對學生實驗及實驗能力的要求明顯提高，如2014年的第30題考查高壓蒸汽滅菌鍋結構及使用，2015年28有絲分裂實驗及30題微生物培養，2016年29題綠藻的固定化實驗.但從卷面上看，學生得分并不理想，實驗操作及設計能力距高考要求還有一定的差距.如何創設條件克服以往的紙上談兵的紙上實驗，讓學生動手真實的完成完整的實驗過程對培養學生的實驗設計的思維和能力是非常有意義的.眾所周知生物教學課時是不能支撐這樣的訓練，如何拓展生物實驗教學的時空呢，每周的研究性學習或許是一條非常有用的補充途徑.

一、生物高考中實驗設計的題型

實驗設計的題型一般有3類：第一類是找出實驗方案錯誤；第二類是設計實驗步驟；第三類設計完整的實驗方案.其中第一類題型難度適中,題目中已經包含有基本信息和要求,只要明確實驗設計的基本原則并分析自變量與因變量的對應關系,就能夠找出問題所在,正確回答.第二類題型一定程度上檢驗了學生的實驗設計以及完善方案的能力，題目一般已經給出了基本的設計思路，只需按照基本原則就可續寫完成.第三類題目對能力的要求較高，具有開放性，并且實驗設計可能有多種方案，答案并不唯一，充分考查了學生的科學研究能力 .怎么才能使學生以不變應萬變呢？給予學生一些自己設計、實踐的練習機會是非常必要的，眾所周知的我們生物教學時間相當緊迫，能給學生提供具體的實驗時間受到了限制.但是現在的研究性學習多數是其他科目教師包括我們生物教師兼任的.充分的利用研究性學習這個舞臺來開拓實驗設計實踐可謂一舉兩得.如何使學生喜歡并投入很高的熱情去研究生物實驗方面的研究性學習呢，可以在研究性學習的各個環節相互交融，首先就是研究性學習課題的選擇.

二、研究課題的選擇：要與時俱進，與生活共舞

例如，必修三中“調查雙子葉植物的種群密度”就是對于樣方法調查植物種群密度的實驗設計能力的訓練.在研究性學習中，不是把這樣的實驗很平淡、蒼白的(介紹實驗原理、實驗的材料、步驟等等)給學生，讓他們隨意的選擇一種雙子葉植物來做個調查.筆者給學生提供了“學校附近加拿大一枝黃花的研究”這樣的一個課題，首先學生認識了這種植物的是一個生態入侵的殺手，會對所到之處的生態環境造成巨大的破壞，這必然引起學生的關注.接著展示附近的加拿大一枝黃花的一些圖片，有的學生可能會被它那漂亮的黃花所迷惑，教師要提醒學生關注它的繁殖速度是非常驚人的，破壞力量是非常巨大的.怎么才能體現它的繁殖速度呢，需要觀察幾年里一定區域中每年的密度來親身感受它那恐怖的繁殖與破壞力，這就要求學生掌握樣方法調查雙子葉植物密度的方法.這樣的研究性學習就是和生物實驗設計最完美的結合，效果非常的理想.如“植物物種多樣性的調查”、“水質污染對生物的影響”、“食物中主要營養成分的鑒定”等都可以作為我們的研究性課題.

三、在研究方案的設計中開拓學生的設計思維能力

為了提高學生的實驗設計能力和實際的操作能力，把設計方案的權力交給了學生組成的研究性學習小組，讓學生們通過自己的思維設計合理的方案.學生做主設計方案并不是說教師就放任他們隨意的設想方案了，強調了三個方面的要求，一是要有科學性，要遵循對照原則和單因子變量原則等實驗原則；二是要求學生在科學性的基礎上要要體現合理性和易操作性；三是在設計的過程中既要發揮個人的主觀能動性，又要體現小組內的分工合作精神，每位同學先獨立完成自己的實驗設計方案，然后在組內進行討論評價，再選擇比較典型的幾個方案來進行實驗，通過真實的實驗操作，觀察現象，最后選出最佳的實驗設計方案.

例如，把必修一中“生物組織中的還原糖、脂肪和蛋白質的鑒定”實驗引入到研究性學習中，提出學生研究的課題《每天自己的膳食是否合理的研究》，要求學生根據生物學的知識，鑒定的實驗原理結合每個人每天的食物，來設計出檢測自己膳食是否合理.每個同學都積極的完成了實驗設計方案，小組再進行討論評價，選出一些典型的方案，教師沒有簡單的對學生的方案給予肯定或否定，對他們的材料給予歸類，建議把食物分類由不同小組去鑒定，最終的結果再匯總展示，通過這個研究性學習，一方面學生發現生活中一些食物油炸過后糖類和蛋白質的含量降低了，油脂的含量升高了，表示了對肯德雞等營養垃圾快餐的厭棄；同時，學生的實驗設計思維能力及實驗操作能力得到了開拓訓練.

四、在研究過程中檢驗實驗設計的對與錯

實驗設計的第一類題型就是是找出給出的實驗方案中的錯誤之處，如何來確定是否錯誤呢，方法應該是多種多樣的，既可以從實驗設計的基本原則出發；還可以根據平時的知識經驗積累進行判斷；最重要的一條是 “實踐是檢驗真理的唯一標準”.在研究性學習的過程中，不滿足對教材中的一些科學實驗做一個簡單的重復，要鼓勵學生吐露自己的心聲，可以把平時實驗設計中的一些疑惑進行二次的試驗探究，觀察現象，感悟標準設計的內在緣由，升華自己的設計情操.例如在還原糖的鑒定中要求新鮮配制的斐林試劑，甲液和乙液等量混合均勻后再注入.有學生就對這里展開研究，把甲液和乙液分別加入試管觀察現象，有的學生對蛋白質鑒定中的雙縮脲試劑A液和B液的分別加入展開研究，把二者混合后再加入試管觀察現象.有了真實的實踐探索，學生就從內心深處明白了標準的實驗步驟的用心良苦了.再進行類似的判斷設計過程就顯得非常的容易了.

五、在研究的成果與反思中趁熱打鐵、強化專項練習

實驗設計能力的培養是一個從認識到實踐，在實踐中提高學生的思維能力的過程.提高學生實驗設計能力，強化訓練是必經之路.學生在明確了實驗設計的基本原理后，只有通過必要強度的實驗設計訓練，才能真正掌握實驗設計的方法，提高實驗設計能力.在研究性學習的成果展示部分，不但要引導學生重視分析和解釋實驗現象和結果，以及推導實驗結論能力的培養，還要趁熱打鐵通過對不同要求的實驗進行分類教學，加以專項強化訓練，使學生在鞏固相應知識的同時，不斷提高自身的實驗設計能力.實驗改錯題和實驗改進題主要檢查學生對實驗設計的嚴密性和科學性的把握，并以此為媒介，引導解決問題的思路方法，進一步培養學生的科學素質和實驗思維能力，主要是對學生理論知識的換位考察.在實驗復習過程中，通過此類題目的訓練，引導學生體會題目中的實驗設計過程，在糾錯和改進中逐漸熟悉實驗設計的基本步驟和實驗設計中應該避免的問題.例如這樣的研究性學習課題:驗證“光是光合作用合成有機物必需的條件”某學生設計了如下實驗步驟：①將實驗植物及裝置放在暗室中饑餓，消耗掉葉片內儲藏的有機物.暗室內裝有紅色安全燈.②饑餓一定時間后，自暗室中取出，照光若干小時，使其充分進行光合作用.③取一片葉片，放入盛有酒精的燒杯中，水浴加熱，使葉綠素溶于酒精中.④將已脫綠的葉片取出，平鋪在一個培養皿內，用碘—碘化鉀溶液，檢測有無葡萄糖的特異顏色反應出現.在實踐時，要求學生不但要找出題目中的錯誤：A.①中用綠色安全燈;B.④中的“葡萄糖”改為“淀粉”;C.實驗未設對照.還要仔細體會實驗設計思路，以及自己設計實驗時應注意的問題.在研究性學習的反思中，引導學生通過這個課題的研究，總結出這類實驗設計題目的一般性的解題規律來.

總之，研究性學習不僅提高了學生的操作技能水平，培養了學生的實驗設計能力，增強了應對高考挑戰的能力；同時也是研究性學習和高中的兼任教師專業知識的有效結合，對于高中階段的研究性學習課程的扎根和諧發展都有一定的積極意義.

[1]王建興.開展化學小論文活動 提高學生科學素養[J].文理導航(中旬),2011(07).

[2]梁法德.加強實驗教學 提高科學素養[J].中學生數理化(教與學),2011(08).

[責任編輯：季春陽]

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1008-0333(2017)27-0097-02

2017-07-01

錢雪松(1976.11-)，男 ，江蘇吳江， 中一，大學本科，從事致力于生物教學研究.