基于科學探究的創新實驗教學策略

邵蕾

摘要以“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質”的實驗教學為例，化傳統的“驗證教學”為“探究教學”，并在課堂教學的多個環節設計探究活動，在生物實驗教學中充分體現科學探究，旨在提高學生的生物學核心素養。

關鍵詞科學探究 實驗教學 教學策略

科學探究是學生學習生物學的有效方式之一。新課程倡導的探究性學習是指學生通過類似科學家科學探究活動的方式獲取科學知識，并在這個過程中，學會科學的探究方法和技能、科學的思維方式，形成科學觀點和科學精神。學校的科學探究活動通常是指學生們獲取知識，領悟科學的思想觀念，領悟科學家們研究自然界所用的方法而進行的各種活動。實驗教學是培養學生科學探究能力的有效途徑之一。教師在生物實驗教學中要積極引導學生掌握科學探究的一般步驟，積極主動地參與生物科學實驗，觀察實驗現象，從實驗中歸納總結出一些生物學知識和基本規律。

1變驗證實驗為探究實驗

中學生物學的實驗從學生認知角度可以分為驗證性實驗與探究性實驗。驗證性實驗是在一個完整的實驗框架下，針對己知的實驗結果加以驗證，驗證實驗結果是否能呈現原理所描述的現象，目的是驗證并鞏固習得知識并培養學生的各項實驗技能。探究性實驗是在教師的引導下，讓學生發現問題，提出假設，制定計劃并通過自己實驗、探索、分析、研究得出結論，從而形成科學概念的一種認知活動。

根據建構主義者的觀點：“學習不是簡單地由教師向學生傳遞知識的過程，而是學生依據自己的經驗建構知識的過程。教師不簡單是知識的呈現者，應該重視學生自己對于各種現象的理解，傾聽學生的想法，洞察他們這些想法的由來，以此引導學生的學習，這樣的學習才是高效的?！毕啾忍骄啃詫嶒灥慕虒W過程，驗證性實驗在學生基本實驗技能的培養、教師講授等方面具備優勢。其不足在于如果學生只是按部就班地通過實驗來驗證教師講授的科學知識是否正確，首先沒有引發學生的高層次探究思考，沒有學生主動地建構知識，學生獲得的只是表面的、膚淺的知識，教學效果往往是低效的甚至無效的。

《普通高中生物學課程標準（2017版）》中指出：以探究為特點的教學不僅會直接影響核心素養中“科學思維”“科學探究”的落實，也會間接影響另外兩個核心素養的達成。因此，生物學實驗教學不僅是教師講解和演示的過程，也是師生交流、共同發展的互動過程。教師要善于將“驗證實驗”變為“探究實驗”，為探究性實驗創設真實情境，鼓勵學生自己觀察、思考、提問，并在提出假設的基礎上進行探究活動方案的設計和實施。

“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質”實驗，是高中生物教學過程中的第一個實驗，常規的實驗教學步驟是：根據課本上的實驗原理和實驗步驟進行講解，學生展開實驗。這是一個“驗證”的過程，實驗課堂往往熱熱鬧鬧，但不曾讓學生留下什么印象，更談不上對該實驗有深層次的理解。筆者在本實驗教學過程中，在實驗材料的選擇、實驗步驟的變換等方面設計了多個探究活動，課堂氣氛活躍，學生思維活躍，取得了較好的教學效果。

2實驗材料的探究

本實驗中，教材建議鑒定還原糖所用的實驗材料是蘋果或梨的勻漿。但這兩個材料都有一些不足之處，尤其是蘋果勻漿，因蘋果多酚氧化酶的作用，使其組織液很快呈褐色，影響后面實驗顏色的觀察。并且根據實驗正常進度，本實驗一般在氣溫較高的初秋進行，這種氧化酶作用速度更快，班級較多的學校在實驗時會帶來重復制備的麻煩。事實上，很多植物組織都可以作為本實驗的實驗材料，參考他人實驗和文獻，一般利用梨和白蘿卜組織液為材料的實驗效果較好，原因在于原液無色，放置時間較長而不變色。

準備本實驗材料時，筆者準備了多種實驗材料，如冰糖水、葡萄糖液、蘋果勻漿、梨勻漿、白蘿卜勻漿等。在實驗時，學生可以隨機挑選其中的一個或多個作為實驗材料，自己設計表格，認真填寫實驗現象，比較實驗結果，解釋顏色反應有差異的原因，得出相應的結論?？吹竭@些熟悉的實驗材料，學生躍躍欲試，幾乎所有小組的學生嘗試了所有的材料，小組之間對同一種實驗材料的鑒定結果進行了比較。本環節的設計極大地激發了學生的探究欲望，學生在對結果的討論中充分體現了學生問思維的碰撞，對科學探究和科學思維的培養起到了很好的促進作用。

很多教師認為，西瓜汁、胡蘿卜汁、雞血等本身帶有顏色的生物組織材料是不能作為本實驗的鑒定材料，因此在選擇材料時是不能考慮的，同時也教導學生絕對不使用有色材料。筆者曾以上述材料做過探究實驗，這些材料事實上在鑒定過程中都會經過藍色、棕色再到磚紅色的變色過程，不影響最終實驗結果的。那能不能在實驗前，先對有色的生物組織材料進行脫色處理，再進行鑒定實驗呢？筆者也做了大膽的嘗試，將活性炭加入西瓜汁中吸附色素，然后通過過濾、沉淀獲得無色的西瓜汁；將雞血高速離心后，獲得上清液。筆者將這些材料也提供給學生進行探究實驗，磚紅色的效果很明顯。實驗課時，教師可以將原來一些固有的觀點列舉出來，讓學生去判斷是否正確，引導學生如何去思考，鼓勵學生可以通過一些探究性實驗去解決這些問題。

3實驗步驟的探究

本實驗中所使用的斐林試劑和雙縮脲試劑，都由NaOH溶液和CuS04溶液組成，因此學生感到很疑惑，它們之間有什么不一樣？學生集中的幾個問題是：①鑒定還原糖時，斐林試劑的甲液和乙液能否先后加入，有沒有順序要求？②鑒定蛋白質時，雙縮脲試劑A液和雙縮脲試劑B液能否顛倒順序或同時加入？兩個鑒定實驗中這兩種試劑能否混用？

筆者請幾個感興趣的學生利用課余時間繼續到實驗室做探究，要求他們事先做好分工，設計好探究的方法和步驟，而且在班級匯報最終的探究結果。學生設計的兩個實驗方案見表1、表2。

學生做了兩個探究實驗，實驗1中6支試管最終都產生磚紅色沉淀，試管4、5、6中顏色較淺。實驗2中6支試管溶液都呈現紫色，試管4、5、6中顏色較淺。筆者利用生物課，請參與探究實驗的學生在課堂上向其他學生做了匯報，再次引發了學生的激烈討論，將探究活動再一次推向高潮?？茖W探究是為學生的質疑服務的，教師要鼓勵學生大膽質疑，敢于向教材或權威提出問題，然后親身體驗解決問題的探究歷程，這無疑將科學探究真正落實到實處。

4結語

培養學生生物學科核心素養是生物課程的價值追求，也是課程預期的教學目標。核心素養所涵蓋的生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任四個方面的基本要求，是較以往生物學課程更具有挑戰性的教學要求，需要通過每節課或每項活動來逐步培養形成。在實驗教學時，不能單純地讓學生模仿和記憶，教師應引導學生在自主探究和合作交流的過程中真正理解和掌握基本的生物知識與技能、科學思想和方法。教師要善于有選擇性地將教材中一部分驗證性實驗改為探究性實驗，從而真正提高生物實驗教學的有效性，促進學生核心素養的養成。