例談“問題導學”在高中生物教學中的有效應用

方義

本文為課題論文：廣東教育學會2017年度教育科研規劃小課題：基于“問題導學式”的高中生物課堂教學實踐研究（GDXKT9837）

摘要：學生帶著探索的問題去學習，思維將會處于活躍、積極的狀態，對事物的觀察將會更加敏感，想像力更加豐富，有益于排除盲目、被動的學習因素的干擾。在生物實驗教學中，教師可以通過“問題導學”，巧妙利用教材實驗，引導學生在實驗過程中培養發現問題、提出問題和解決問題的能力，形成生物科學素養；還能讓學生在自主探究中體驗科學探究的方法，培養創新能力和探索精神。教學中如何能巧妙利用教材中的實驗通過“問題導學”來培養學生的探究能力呢？

關鍵詞：問題導學；教材實驗；培養；探究能力

一、實驗前探究——材料巧選擇

愛因斯坦說過：“認為用強制和責任感就能增進對觀察和探索的興趣，那是一種嚴重的錯誤。”如果學生只會按照教材要求按部就班、循規蹈矩的做實驗，就會失去造新意識和造新能力培養的機會。學生在掌握了基本實驗操作后，教師啟發并鼓勵學生去采用與教材不同的實驗材料、實驗方法來完成實驗。教材中的實驗都已經告知了實驗材料，但是利用這些材料有什么優點，有沒有更好的替代材料？在實驗前引導學生對這些問題進行探究，有利于學生提高實驗的興趣。比如還原性糖的鑒定中，利用的是蘋果或梨的果肉組織，綠葉中也有還原性糖，能不能用綠葉取代？為什么？蛋白質的鑒定可以選用豆漿做實驗材料，將豆漿煮沸后過濾，能不能做還原性糖鑒定的原料呢？這些問題既可以讓學生思考，也可以讓學生通過實驗驗證來得出答案。再比如，筆者對“DNA 的粗提取與鑒定”實驗采用逆推的教學模式，即先告訴學生實驗原理和實驗結論，再讓學生推導出實驗所用材料，取得了較好的效果。下面是教學過程片斷：

師：本實驗第一個目的是得到DNA ，DNA 主要分布在什么地方？

生：細胞核。

師：是選用植物細胞還是動物細胞，為什么？

生：植物細胞有細胞壁，不易破碎，選用動物細胞較好。

師：選擇動物的何種細胞相對較好呢？

生：動物的血細胞易分開，可以選用雞的血細胞。

師：能不能選用家兔的血細胞？為什么？

生：不能，家兔是哺乳動物，紅細胞沒有細胞核和線粒體，沒有DNA。

師：讓血細胞破裂使用什么方法？ 原理是什么？

生：加入清水讓血細胞吸水漲破，原理是滲透作用。

……

教材中的大部分實驗都可以使用這種“問題導學”的教學方式，這樣不僅能夠讓學生徹底了解實驗材料的選擇，還培養了學生的探究能力。

二、實驗中探究——能力重培養

在學生實驗操作過程中，教師應該再以下幾個方面下工夫：①設法增加探究內容，鼓勵學生對原有實驗步驟做必要的修改或自行設計實驗步驟；還應該盡可能地向學生提出一些富有啟發性的問題，讓學生通過實驗去探究、思考和解決；③啟發并引導學生認真分析實驗的每一步驟，對異常或不明顯的現象要探究其原因。學生就能發現有價值的信息，提煉出很有創意的問題，如《影響酶活性的條件》學生通過思考提出了許多的問題：（1）“能用過氧化氫酶探究溫度對酶活性的影響？（2）“高溫和低溫對酶活性的影響是一樣的嗎？高溫會不會使酶失活？低溫呢？”（3）“多高的溫度會使酶失活呢？如何確定出這個溫度？”，（4）“使酶活性達到最高的最適溫度到底是多少？”由此看出，學生對于溫度影響酶活性地探究并不是“淺嘗則止”，而是“漸入佳境”了，提出的問題探究價值也越來越高。這樣處理，不僅增加了實驗的深度，同時也激發了學生的探究性學習的興趣，有效地培養了學生的探究能力。

三、實驗內容探究——教材實驗巧變化

1.借“題”發揮，起“死”回“生” 如果實驗過程全按照書本上的操作要求，由教師先演示一遍，然后要求學生再照著做一遍。這種實驗安排對于教學有好的一面，比如：目的明確，實驗步驟規范，結果易于預料和控制，使學生容易在短時間內完成，教師在指導做實驗時，也比較容易。但它也有不利于教學的一面，主要是束縛了學生的思維，尤其是創造性思維，而且事先知道了結果的實驗，會使學生的興趣全無，對于教師而言，也容易使思想變僵化，使生動有趣的“生”物知識變成乏味無聊的“死”物知識。針對這一問題，在以后的教學中我對此作了改進。例如，書本上的關于“觀察植物細胞的質壁分離和復原”實驗，首先，先安排實驗后講植物對水分的吸收和利用；其次，將書本上的這個驗證性實驗改成了帶有探究性的實驗，其中增加了蔗糖溶液的種類，準備了三種：0.1g/ml、0.3g/ml、0.5g/ml。讓學生做對比實驗，并要求學生在實驗過程中注意觀察和記錄選用不同濃度的蔗糖溶液所發生的質壁分離和滴加清水后質壁分離復原所用的時間以及液泡體積和顏色等變化，并讓他們分析思考實驗過程中觀察到的各種現象產生的原因。在實驗過程中，給學生提出以下問題：為什么用0.1g/ml的蔗糖溶液比用0.3g/ml、0.5g/ml的蔗糖溶液質壁分離得慢？用0.5g/ml的蔗糖溶液質壁分離復原為什么遲遲不能發生？質壁分離過程中為什么液泡逐變小顏色由淺變深？質壁分離復原過程中為什么液泡逐變大顏色由深變淺？實驗后，讓學生對提出的問題充分討論，教師作適當的指導，最終他們認識到：質壁分離和質壁分離復原發生的基本條件是活的、具有大液泡的植物細胞。細胞吸水還是失水取決于細胞內外的濃度差，當外界溶液濃度大于植物細胞液的濃度時，植物細胞就通過滲透作用失水，可發生質壁分離，分離速度和濃度差成正比；在0.5g/ml的蔗糖溶液處理后產生質壁分離的細胞由于失水過多會使細胞死亡，不會發生質壁分離復原。對于失水中的細胞來說，液泡的顏色由淺變深，是由于色素分子不能通過液泡膜，隨著液泡體積的變小，色素分子的含量相對增加所致。在上述的基礎上，接著再給學生提出問題：能不能測定一個植物組織的平均細胞液濃度？說出你的實驗思路。這樣一方面使學生更加充分理解課本的知識，又培養了學生處理探究實驗的能力。

2.發現問題，改進方法 實驗中有很多現象并不象預設的一樣，對新生成的實驗問題，學生不能根據現象作出結論判斷，教師通過交流評價環節，讓學生展開激烈的討論，每一個學生都參與實驗分析，通過層層分析，步步推進，學生對問題的認識逐步深入，然后提出新問題，并且自主設計新的實驗進一步探究解決，作出合理的解釋。如有一組學生在探究用淀粉酶探究PH值對酶活性影響時，觀察到淀粉酶在堿性條件下溶液遇碘不變藍。實驗出現的“意外”是否說明“淀粉酶在堿性條件下活性很高”呢？該組同學為了找出原因，積極展開了進一步的探究；首先，從實驗結果溶液不變藍，提出第一個新的設想：“試管中的淀粉被完全分解了嗎？”他們改用斐林試劑檢測，并沒有觀察到磚紅色沉淀，得出結論：“淀粉沒有被分解”。那么是什么原因阻止了淀粉和碘液的顯色反應呢？考慮到加HCl與加NaOH實驗組之間唯一區別在于pH值不同，該組同學提出第二個設想：“碘液在堿性條件下可以和淀粉反應？”他們先往該試管的溶液中加入1mLHCl溶液用以中和NaOH溶液，再滴加碘液，此時溶液變為深藍色。于是實驗出現“意外”的原因終于大白了，是檢測的試劑選擇不當，碘液會與NaOH反應，本實驗應該選擇斐林試劑進行檢測比較合適。

有效的質疑和探究活動可以使人的智力不斷得到改造、改組，并重構自己的知識結構和認識結構。通過邊質疑、邊探究、邊總結的方法，可以使學生的認知結構更趨合理化和先進化。一堂實驗課，有時盡管只解決一個問題，但也是學生通過探究后得到答案，使生物實驗在培養學生動手能力的同時更是培養了學生的動腦創新意識。

3.實驗結果探究——實驗現象細分析 實驗現象的分析是實驗教學的重要組成部分，也是探究實驗的一個重要的組成部分，重視結果而不重視分析結果，重視對成功實驗的肯定，而不重視對實驗中失敗原因的查找，都不利于學生實驗探究能力的提高。例如，在觀察植物有絲分裂的實驗中，在顯微鏡的某個視野中，要讓學生分析看到的細胞多數為處于間期的細胞，這能夠說明什么問題？在質壁分離和復原的實驗中要讓學生了解液泡的體積大小的變化和顏色的變化，分析這些變化能夠得出哪些結論？當然正確的實驗結果非常容易得出正確的結論，但是學生在實際操作的過程中往往會不經意間出現一些錯誤，導致實驗現象和正常現象有差別，教師應該引導學生分析實驗過程，找出異常現象發生的原因。比如在“探索淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用”實驗中，有的學生得到的實驗現象是1號（加入的是淀粉液）和2號（加入的是蔗糖液）試管的液體都出現磚紅色現象，學生不理解，認為他的操作都是根據課本的要求做的，實驗結果應該是正確的。我們當然不能根據這個現象推斷淀粉酶液能夠催化蔗糖的水解。老師應指導學生展開討論分析其中的可能原因，經過激烈的討論，大家認為可能有以下幾方面原因：①實驗前試管沒有徹底清洗干凈，會含有上次實驗殘留的還原糖；②蔗糖長期儲存，表面的部分會被分解成還原糖；③滴加淀粉液后沒有換滴管，直接滴加蔗糖液，會使蔗糖液中含有少量淀粉液，被催化分解成還原糖。④沒有正確的分組和編號，導致錯拿了試管。這樣引導學生正確的分析實驗現象，能夠使學生了解規范實驗操作的重要性以及多次重復實驗的意義，提高學生的實驗探究能力。

綜上所述，培養學生創探究能力應該從生物實驗訓練入手，通過“問題導學”讓學生充分感受和體驗實驗的價值和作用，不斷地提高實驗方案設計能力，著力地促進實驗探究能力的發展，使學生在過程體驗中獲得研究方法和實驗能力的發展，獲得情感態度和價值觀的提升，從而提高學生的創新探究能力。陶行知曾經說過：“解放孩子的頭腦，使之能想；解放孩子的雙手，使之能干；解放孩子的眼睛，使之能看；解放孩子的嘴巴，使之能講；解放孩子的時間，使之能學自己渴望學習的東西。”我想“解放孩子們的學習，就應該使之會學習、會探究”，就要讓他們的雙手在課堂上動起來，讓他們的眼睛在課堂上能夠亮起來，讓他們的嘴巴在課堂上能夠響起來！充分的調動學生的各種感官，在眼觀、手做、嘴講的同時還怕腦子不思考嗎？只要腦子思考，我們的目的自然就達到了——通過實驗培養了他們的探究能力和發散思維。總之，教師更應該不斷更新教學觀念，不斷讓新的思想滲透到課堂教學，不斷去嘗試新的教學模式，使學生的個性在自主探究的學習過程中得到充分的發展。

作者簡介：方 義 ，廣東省肇慶市懷集縣紅旗南路懷集一中

（作者單位：廣東省肇慶市懷集縣第一中學 526400）