例談生物探究性實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新

張莉

[摘 要]在新高考改革背景下，加強(qiáng)生物探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可從實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中選取不同方法、修正完善方案等方面進(jìn)行創(chuàng)新，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，同時(shí)給學(xué)生選擇的空間，重視其個(gè)性和興趣的發(fā)展，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]生物探究性實(shí)驗(yàn)；創(chuàng)新；新高考改革

[中圖分類號(hào)] G633.91 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-6058（2018）17-0095-02

新高考改革即將全面鋪開，改革下的課程教學(xué)的一個(gè)典型特點(diǎn)就是不分文理科，而是學(xué)生擁有選擇權(quán)，可根據(jù)自己的能力水平和興趣愿望選擇課程進(jìn)行學(xué)習(xí)。在新高考改革背景下，作為一線生物教師，如何吸引更多的學(xué)生自主選修生物呢？眾所周知，生物學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性極強(qiáng)的自然科學(xué)，尤其是課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)更是體現(xiàn)了素質(zhì)教育的宗旨。教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所提供的探究主題，自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思路和方案，并組織和展開實(shí)驗(yàn)，可有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展。那么，如何進(jìn)行生物探究性實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新呢？下面筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)踐談?wù)剮c(diǎn)體會(huì)。

一、生物探究性實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的基本思路

新課標(biāo)專家陳玉琨指出：“把創(chuàng)造還給學(xué)生，讓學(xué)生在創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)中提高創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，這是學(xué)校教育應(yīng)對(duì)時(shí)代挑戰(zhàn)的唯一選擇，探究性學(xué)習(xí)正是基于這樣的理念提出來的。”生物學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性學(xué)科，實(shí)驗(yàn)?zāi)芟到y(tǒng)地訓(xùn)練學(xué)生的思維能力、動(dòng)手能力、操作能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，因此生物實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神的最好途徑，而探究性學(xué)習(xí)則是指學(xué)生在教師指導(dǎo)下，以科學(xué)研究的方式獲取知識(shí)、培養(yǎng)能力的一種學(xué)習(xí)方式。從實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新向探究性學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變，正是探究性實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的目的，也為探究性實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新指明了基本方向。

對(duì)于生物探究性實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新，首先要了解何為生物探究性實(shí)驗(yàn)。探究性實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)在于如何組織探究、探究什么內(nèi)容，以及如何探究。這個(gè)問題的基本思路是：遵循受教育者的認(rèn)知規(guī)律，以建構(gòu)主義教育思想為指導(dǎo)，學(xué)生主動(dòng)參與為前提，自主學(xué)習(xí)為途徑，合作討論為形式，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為重點(diǎn)，構(gòu)建教師導(dǎo)、學(xué)生學(xué)的教學(xué)程序。具體操作步驟可分為：提出問題→作出假設(shè)→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)→進(jìn)行實(shí)驗(yàn)→得出結(jié)論→表達(dá)交流。

二、生物探究性實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的基本策略

1.在實(shí)驗(yàn)材料上創(chuàng)新

實(shí)驗(yàn)材料的選取對(duì)于實(shí)驗(yàn)來說至關(guān)重要。生物課標(biāo)提倡生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的低成本、低損耗和簡(jiǎn)單易行。一方面是鑒于我國(guó)是發(fā)展中大國(guó)，有限的資金支撐著世界上最大規(guī)模的基礎(chǔ)教育，凡事都要節(jié)儉。另一方面，盡量使用可替代的器皿、廢舊材料，只要安全性沒有問題，不僅物盡其用，而且在替代設(shè)計(jì)中有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造精神，把實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)變?yōu)樯钪锌蛇M(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，更具有教育意義。

例如，在“綠葉中色素的提取和分離”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室里當(dāng)時(shí)暫缺二氧化硅，這時(shí)有學(xué)生就想到了用細(xì)沙來替代，還有分離色素時(shí)考慮到安全性使用了95%乙醇做層析液，結(jié)果實(shí)驗(yàn)做得也很成功。在“探究光合作用的條件、產(chǎn)物”等相關(guān)實(shí)驗(yàn)中，將傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)材料天竺葵換成常見的小油菜，不僅節(jié)約成本，而且酒精脫色時(shí)油菜葉片比天竺葵快，節(jié)省實(shí)驗(yàn)時(shí)間。“檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”實(shí)驗(yàn)可用生活中常見的植物油、奶粉和奶茶做材料。“非還原糖淀粉的檢測(cè)”實(shí)驗(yàn)，可提前制備淀粉紙：將濾紙放入面粉糊中浸泡，撈起，貼在干凈玻璃上，晾干后可長(zhǎng)期儲(chǔ)存?zhèn)溆谩！疤骄棵缸饔玫奶攸c(diǎn)和條件”相關(guān)實(shí)驗(yàn)中，淀粉酶可用生饅頭加水培養(yǎng)而成。

2.在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上創(chuàng)新

實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，是探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，也是難點(diǎn)，涉及相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)和基本方法。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生大膽進(jìn)行創(chuàng)新。

例如，“生物組織中還原糖的檢測(cè)”，教材中所提到的材料都是植物組織，如果提供動(dòng)物新鮮的血液，能否用于該實(shí)驗(yàn)？怎樣設(shè)計(jì)？這樣，這個(gè)實(shí)驗(yàn)就演變成一個(gè)核心問題：怎樣去色？學(xué)生討論思考后得出：對(duì)血液進(jìn)行離心、靜置后取上清液即可正常實(shí)驗(yàn)。

又如，在光合作用發(fā)現(xiàn)過程中，1779年荷蘭科學(xué)家英格豪斯的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：光合作用只有在有光的情況下才能進(jìn)行，在教學(xué)實(shí)踐中可將這個(gè)結(jié)果改編成一個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親自參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。首先，結(jié)合所學(xué)內(nèi)容提出問題：光是不是綠色植物光合作用的必要條件？引導(dǎo)學(xué)生分析作出假設(shè)：光是綠色植物光合作用的必要條件。接著，讓學(xué)生分組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的過程中，各小組各抒己見，組員彼此合作、相互啟發(fā)。各小組都能較好地解決溶解色素、檢驗(yàn)淀粉和設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)等問題，僅僅在控制變量上有所欠缺，同時(shí)提出了各種各樣的方案，最后教師進(jìn)行總結(jié)，和學(xué)生一起選出最佳方案（教師可指出各種方案的共性以及可行性，鼓勵(lì)學(xué)生在課后繼續(xù)其他方案的設(shè)計(jì)和其他課題的研究）。這樣，學(xué)生會(huì)帶著興趣去探究，親歷獲取科學(xué)知識(shí)的過程。通過一系列的探究激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生分析和解決問題的能力，并且培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

3.在實(shí)驗(yàn)操作中創(chuàng)新

實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)完畢，接下來就是動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。實(shí)驗(yàn)過程中，教師要鼓勵(lì)學(xué)生在預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)方案的基礎(chǔ)上，大膽創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)操作方法，同時(shí)通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)來研究哪種方法能達(dá)到最佳實(shí)驗(yàn)效果。

例如，“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”實(shí)驗(yàn)中，一開始選用紫色洋蔥鱗片葉外表皮作為實(shí)驗(yàn)材料，但實(shí)踐中學(xué)生發(fā)現(xiàn)有的洋蔥鱗片葉外表皮的顏色很淺，且外表皮比較難撕取，撕得過厚細(xì)胞有重疊；內(nèi)表皮取用簡(jiǎn)單但無顏色。教師因勢(shì)利導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生開動(dòng)腦筋，找出與眾不同的解決問題的方法，即把紅墨水加在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，也可以看到質(zhì)壁分離現(xiàn)象，但現(xiàn)象變?yōu)樵|(zhì)層外是紅色的，而原生質(zhì)層部分仍是無色的，效果也很好。因此，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，要鼓勵(lì)學(xué)生勤于動(dòng)腦，善于思考，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

又如，在“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)中，引導(dǎo)學(xué)生從以下方面進(jìn)行實(shí)踐：比較用不同材料（菠菜、韭菜、蘿卜葉等）做實(shí)驗(yàn)的結(jié)果；同種材料所取新鮮葉片與酒精量比例；濾紙條的劃線次數(shù)、劃線方法（毛細(xì)吸管、蓋玻片、牙簽等）；圓形濾紙可以在中央弄個(gè)小孔，用小瓶蓋將濾液印在小孔周圍，再用小濾紙棍插在小孔中進(jìn)行層析；圓形濾紙也可以直接以濾紙中央為圓心，濾液畫一圓圈后，將濾紙對(duì)折兩次后將尖端放在層析液中層析。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，找出自己方法的優(yōu)點(diǎn)和不足，不斷完善預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)方案，再進(jìn)行表達(dá)交流。這樣，既進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，又激發(fā)了學(xué)生的思維，使學(xué)生在動(dòng)手操作中體驗(yàn)了探究的樂趣，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神，使學(xué)生樂于實(shí)驗(yàn)，樂于學(xué)習(xí)。

總之，生物探究性實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新打破了學(xué)生認(rèn)識(shí)過程中的思維定式，發(fā)展了學(xué)生的創(chuàng)新思維，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與意識(shí)。在教學(xué)中改進(jìn)教學(xué)方法，更新教學(xué)觀念，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，給學(xué)生選擇的空間，重視學(xué)生個(gè)性和興趣的發(fā)展，這也體現(xiàn)了新高考改革的宗旨。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 唐紅梅.例說高中生物實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化方法[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2016（Z1）：33-34.

[2] 馬勤英.高中生物實(shí)驗(yàn)改進(jìn)點(diǎn)滴[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2004（6）：21.

[3] 高建軍.高中生物實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2011（1）：9-12.

（責(zé)任編輯 黃春香）