通過經典實驗情景 提升學生思維能力

朱 雄

(重慶市忠縣忠州中學 404300)

高中生物學教材中有許多著名的經典實驗，它們具有很強的典型性和示范性。在教學中如能引導學生融入其中，細細體驗、認真交流和討論，有利于學生的自學能力、理解能力、獲取信息等能力的培養。本文主要以人教版教材《生物學》必修1“光合作用的探究歷程”一節的部分經典實驗為例，談談如何引導學生體驗、分析經典實驗。

1 培養學生自學、會學的能力

自學是一個人終身獲取知識的重要途徑，然而會學是自學的前提，會學就是要從已有的文字、圖、表和符號等素材或情景中獲取信息，從中發現規律特征。授人以魚不如授人以漁，只有教會學生自學、會學，才能為學生終身學習提供可能。

例如，在“光合作用的探究歷程”一節的教學中，先讓學生閱讀普利斯特利、薩克斯、恩格爾曼、魯賓和卡門幾位科學家所做的實驗，然后要求學生以小組為單位，用表格的形式自行確定比較項目，對這幾個實驗進行比較，學生的比較項目如下(表1)。

表1 高中生物學經典實驗項目比較表

學生通過自學，相互討論確定比較項目，使學生在生生互動中融入實驗的情景，自行確定比較項目，培養了學生自學、會學的能力。

2 提高學生驗證事實的能力

學生“具備驗證簡單生物學事實的能力”是考綱中實驗與探究能力的要求之一。在前面有關酶的知識一節，學生已經學習了自變量、因變量、無關變量、對照組、實驗組、單一變量的原則、對照原則和等量原則等對照實驗設計的相關知識。

例如，在“光合作用的探究歷程”一節的以上4個實驗都有對照實驗，實驗結論都是通過對比得到的。因此，要求學生以小組為單位，列表比較以上4個實驗的自變量、因變量、無關變量、實驗組和對照組，并指出哪些操作體現了等量的原則(表2)。學生完成表2后，可要求他們設計實驗證明CO2是光合作用的原料。

表2 體現等量操作的原則

在具體的實驗情景中復習對照實驗的相關知識，又在“設計實驗證明CO2是光合作用的原料”一節的新情景中應用知識。這樣的教學設計，使學生既感興趣、又易于理解和模仿，提高了學生驗證事實的能力。

3 激發學生求異、求變的思維

求變、求異思維的發展有助于提高實驗綜合能力，從反方向、多角度對同一實驗進行分析，對學生進行變式思維訓練，有利于學生求變、求異思維的發展。

例如，在薩克斯的實驗中，把綠葉放在暗處幾小時，目的是什么？不在暗處放幾小時，可能會產生什么樣的實驗現象？對綠葉遮光的處理是以主葉脈為對稱軸左右方向一半遮光一半曝光，還是以主葉脈的中垂線為對稱軸上下方向一半遮光一半曝光更好？原因是什么？該實驗除能證明光合作用產物有淀粉外，還能證明光合作用所需條件之一是什么？恩格爾曼的實驗中，恩格爾曼不選常見綠葉而是選用水綿為實驗材料的好處是什么？把好氧細菌換為厭氧細菌，現象和結果會不會改變？是換好還是不換好？該實驗除能證明光合作用的場所是葉綠體外，還能得出哪些結論？魯賓和卡門為了探究光合作用中氧元素的去向，用到了什么科學技術手段？他們為什么同時設置兩組實驗？只用一組實驗可不可以？為什么？

課堂上設計以上問題串變化情景，讓學生具有新鮮感，學生思維就能活躍。通過對學生進行這種變式思維訓練，有助于激發學生思維的靈活性和廣闊性。

4 增強學生邏輯思維嚴謹性

通過表2的分析，讓學生體會到每個實驗都設置了兩組實驗進行對照，對照實驗中設置對照組排除了無關變量對實驗結果的影響，從而得出實驗結果的不同，就是由于自變量的不同引起的，這種設計本身就體現邏輯的嚴密性。

例如，為了使實驗設計科學嚴謹，可這樣來引導學生。某位學生將一塊干面包平均分成兩部分，其中一部分用碘液檢驗變成了藍色，然后他嚼碎了干面包另一部分，并用本尼迪試劑(一種用來檢驗麥芽糖的試劑)檢驗嚼碎的部分，嚼碎的面包變成了紅色(麥芽糖與試劑反應的顏色)。因此，學生認為面包被嚼碎時淀粉變成了麥芽糖。你認可該學生的結論嗎？為什么？如果不認可該學生的結論？原因是什么？你認為應怎樣設計實驗才能證明這個學生的結論?

通過這樣的邏輯思維訓練，可增強學生對實驗設計嚴謹性的認同感。

5 促進學生科學探索的興趣

教師要注意挖掘、設計教材知識，把呆板的知識變成靈活的情景，以問題或任務為驅動力，讓學生在運動的、變化的和感興趣的情景中，促進學生對科學探索的興趣。

例如，“光合作用的場所、條件、原料和產物”的發現，是多位生物學家不懈地努力探索的結果。“DNA是生物的遺傳物質”也是格里菲思、艾弗里、赫爾希和蔡斯等科學家前后不斷探索的結果。學生有過探索未知結果的經歷嗎？他們想不想具有科學家這種設計實驗、探索事物本質規律的能力呢？學生學習過滲透作用的知識以后，知道淀粉能否通過半透膜嗎？如果不知道，能否設計實驗進行探究呢？學生知道淀粉酶的化學本質是什么嗎？孟德爾發現生物的遺傳規律后，生物學家摩爾根明確表示不相信；薩頓提出基因位于染色體上假說后，摩爾根也是持懷疑態度。于是摩爾根等人親自設計實驗探究，最終證明薩頓的假說是正確的。

最終，可以提問學生：“你能親自設計實驗，來證明淀粉酶的化學本質是蛋白質了嗎？面對上述的案例講解，你能有不同的想法嗎？”通過這樣的教學設計，能促進學生對生命科學探索的興趣。