基于科學(xué)探究的創(chuàng)新實驗教學(xué)策略

邵蕾

摘要以“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”的實驗教學(xué)為例，化傳統(tǒng)的“驗證教學(xué)”為“探究教學(xué)”，并在課堂教學(xué)的多個環(huán)節(jié)設(shè)計探究活動，在生物實驗教學(xué)中充分體現(xiàn)科學(xué)探究，旨在提高學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞科學(xué)探究 實驗教學(xué) 教學(xué)策略

科學(xué)探究是學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的有效方式之一。新課程倡導(dǎo)的探究性學(xué)習(xí)是指學(xué)生通過類似科學(xué)家科學(xué)探究活動的方式獲取科學(xué)知識，并在這個過程中，學(xué)會科學(xué)的探究方法和技能、科學(xué)的思維方式，形成科學(xué)觀點和科學(xué)精神。學(xué)校的科學(xué)探究活動通常是指學(xué)生們獲取知識，領(lǐng)悟科學(xué)的思想觀念，領(lǐng)悟科學(xué)家們研究自然界所用的方法而進(jìn)行的各種活動。實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的有效途徑之一。教師在生物實驗教學(xué)中要積極引導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)探究的一般步驟，積極主動地參與生物科學(xué)實驗，觀察實驗現(xiàn)象，從實驗中歸納總結(jié)出一些生物學(xué)知識和基本規(guī)律。

1變驗證實驗為探究實驗

中學(xué)生物學(xué)的實驗從學(xué)生認(rèn)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(jié)果加以驗證，驗證實驗結(jié)果是否能呈現(xiàn)原理所描述的現(xiàn)象，目的是驗證并鞏固習(xí)得知識并培養(yǎng)學(xué)生的各項實驗技能。探究性實驗是在教師的引導(dǎo)下，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，提出假設(shè)，制定計劃并通過自己實驗、探索、分析、研究得出結(jié)論，從而形成科學(xué)概念的一種認(rèn)知活動。

根據(jù)建構(gòu)主義者的觀點：“學(xué)習(xí)不是簡單地由教師向?qū)W生傳遞知識的過程，而是學(xué)生依據(jù)自己的經(jīng)驗建構(gòu)知識的過程。教師不簡單是知識的呈現(xiàn)者，應(yīng)該重視學(xué)生自己對于各種現(xiàn)象的理解，傾聽學(xué)生的想法，洞察他們這些想法的由來，以此引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)，這樣的學(xué)習(xí)才是高效的。”相比探究性實驗的教學(xué)過程，驗證性實驗在學(xué)生基本實驗技能的培養(yǎng)、教師講授等方面具備優(yōu)勢。其不足在于如果學(xué)生只是按部就班地通過實驗來驗證教師講授的科學(xué)知識是否正確，首先沒有引發(fā)學(xué)生的高層次探究思考，沒有學(xué)生主動地建構(gòu)知識，學(xué)生獲得的只是表面的、膚淺的知識，教學(xué)效果往往是低效的甚至無效的。

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》中指出：以探究為特點的教學(xué)不僅會直接影響核心素養(yǎng)中“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”的落實，也會間接影響另外兩個核心素養(yǎng)的達(dá)成。因此，生物學(xué)實驗教學(xué)不僅是教師講解和演示的過程，也是師生交流、共同發(fā)展的互動過程。教師要善于將“驗證實驗”變?yōu)椤疤骄繉嶒灐保瑸樘骄啃詫嶒瀯?chuàng)設(shè)真實情境，鼓勵學(xué)生自己觀察、思考、提問，并在提出假設(shè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行探究活動方案的設(shè)計和實施。

“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”實驗，是高中生物教學(xué)過程中的第一個實驗，常規(guī)的實驗教學(xué)步驟是：根據(jù)課本上的實驗原理和實驗步驟進(jìn)行講解，學(xué)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(xué)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(xué)過程中，在實驗材料的選擇、實驗步驟的變換等方面設(shè)計了多個探究活動，課堂氣氛活躍，學(xué)生思維活躍，取得了較好的教學(xué)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(jù)實驗正常進(jìn)度，本實驗一般在氣溫較高的初秋進(jìn)行，這種氧化酶作用速度更快，班級較多的學(xué)校在實驗時會帶來重復(fù)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(xiàn)，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(zhǔn)備本實驗材料時，筆者準(zhǔn)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(xué)生可以隨機(jī)挑選其中的一個或多個作為實驗材料，自己設(shè)計表格，認(rèn)真填寫實驗現(xiàn)象，比較實驗結(jié)果，解釋顏色反應(yīng)有差異的原因，得出相應(yīng)的結(jié)論。看到這些熟悉的實驗材料，學(xué)生躍躍欲試，幾乎所有小組的學(xué)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(jié)果進(jìn)行了比較。本環(huán)節(jié)的設(shè)計極大地激發(fā)了學(xué)生的探究欲望，學(xué)生在對結(jié)果的討論中充分體現(xiàn)了學(xué)生問思維的碰撞，對科學(xué)探究和科學(xué)思維的培養(yǎng)起到了很好的促進(jìn)作用。

很多教師認(rèn)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(dǎo)學(xué)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(jīng)過藍(lán)色、棕色再到磚紅色的變色過程，不影響最終實驗結(jié)果的。那能不能在實驗前，先對有色的生物組織材料進(jìn)行脫色處理，再進(jìn)行鑒定實驗?zāi)兀抗P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(xué)生進(jìn)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(xué)生去判斷是否正確，引導(dǎo)學(xué)生如何去思考，鼓勵學(xué)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(xué)生感到很疑惑，它們之間有什么不一樣？學(xué)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(zhì)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(xué)生利用課余時間繼續(xù)到實驗室做探究，要求他們事先做好分工，設(shè)計好探究的方法和步驟，而且在班級匯報最終的探究結(jié)果。學(xué)生設(shè)計的兩個實驗方案見表1、表2。

學(xué)生做了兩個探究實驗，實驗1中6支試管最終都產(chǎn)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(xiàn)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(xué)生在課堂上向其他學(xué)生做了匯報，再次引發(fā)了學(xué)生的激烈討論，將探究活動再一次推向高潮。科學(xué)探究是為學(xué)生的質(zhì)疑服務(wù)的，教師要鼓勵學(xué)生大膽質(zhì)疑，敢于向教材或權(quán)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(xué)探究真正落實到實處。

4結(jié)語

培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)是生物課程的價值追求，也是課程預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。核心素養(yǎng)所涵蓋的生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會責(zé)任四個方面的基本要求，是較以往生物學(xué)課程更具有挑戰(zhàn)性的教學(xué)要求，需要通過每節(jié)課或每項活動來逐步培養(yǎng)形成。在實驗教學(xué)時，不能單純地讓學(xué)生模仿和記憶，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)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(xué)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(xué)的有效性，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。