優化課堂設計提升學生實驗探究能力

摘 要： 實驗教學是中學生物教學的重要環節，也是提升學生科學素養的重要途徑。筆者通過“探究小型生態系統的穩定性”實驗為例，談一談如何利用實驗教學提升學生探究能力，樹立正確的科學觀。

關鍵詞： 實驗教學；探究性學習；科學素養

生物實驗是中學生物教學的重要部分，也是學生探究性、體驗性學習重要的組成部分。課標在實施建議中，也提到教師必須向學生提供更多的機會讓學生親自參與和實踐。但是，由于受到課堂時間、實驗條件等多種原因的限制，探究實驗并沒有很好的讓學生參與，或者教師干預的痕跡明顯，使得探究實驗教學流于形式。因此，如何設計教學環節，合理運用多種教學輔助手段，讓學生完整體驗探究過程，就尤為重要。

一、 合理改變課本內容，讓實驗更具操作性

課本是教師教學的主要依據，但是并不是每個教學內容，都是教師需要或者便于教學的。探究實驗中的提供的材料更是需要契合學生的日常生活，只有取材容易，才讓探究實驗的實施變得可行。

本節的教材給的建議是利用水草、螺螄、烏龜等生物作為材料，來設計相關的探究實驗。首先，螺螄和烏龜都是雜食性動物，用來設計小型生態系統會使得生態系統中的取食關系變得復雜，不好操控。其次，本節課按照教學進度安排，上課的時候已經是12月初了，螺螄和烏龜都進入冬眠期了，觀察效果會比較差。因此，我在進行教學設計時，就想到用平時易取材的水草、金魚來取代教材，讓學生來進行生態瓶的實驗。但是，在讓學生設計實驗時，可以利用多種生物，讓學生考慮生物之間的取食關系及生態系統中的生物多樣性對穩定性的影響。所以，在課上和課外，我就采取了兩種方案讓學生進行實驗探究。在課外興趣小組進行生態瓶的實驗中，我給學生提供了砂石、水草、金魚、清水、燒杯、保鮮膜、黑色塑料袋等器材讓學生進行實際操作。在課堂小組合作探究環節，給學生提供砂石、水草、金魚、螺螄、小蝦、清水、透明玻璃瓶、瓶蓋、黑色塑料等材料進行課堂上的實驗設計。

二、 創設探究情境，幫助學生提出問題并作出假設

如何讓學生理解本實驗的探究目的，提出具有價值、可探究的問題是探究教學的難點。本實驗的核心是讓學生設計影響小型生態系統穩定性的因素。“典型的小型生態系統是什么？”、“生態瓶設計有什么要點？”、“可以從哪些方面考慮探究的方向？”如果僅僅讓學生參考課本，會讓實驗的探究目的性大打折扣。因此，我通過在導學案中插入“小提示”，引導學生進行討論并提出想探究的問題，然后利用相應的器材進行實驗設計。

三、 利用多種輔助教學手段，讓學生真正體驗探究過程

（一） 小組合作設計實驗方案

利用導學案給學生提供實驗中可能會用到的材料，讓學生以小組合作的形式自行設計實驗方案。本實驗可能用到的生物和實驗器材，在導學案中以圖片的形式呈現，更加直觀。

（二） 通過電子白板進行展示交流，互相評價

以往在展示環節，主要是通過實物投影及小組代表的匯報，展示該小組的探究的思路。但是，如果學生畫圖不清或者表達不順暢，不能達到較好的展示目的。在制作電子白板課件時，我把導學案上的實驗材料進行原樣復制，并把每一個材料的圖片都設置成“無限克隆”，并對圖片的圖層也進行設置。在學生匯報時，先說出本小組探究問題及假設，讓其他同學了解該組探究的目的及實驗變量。然后，在白板通過拖放相關實驗材料的圖片，組合成該組實驗設計方案。在一個小組匯報完后，其他小組進行評價，分析其實驗設計是否合理。如果覺得該小組設計的實驗不合理，提出改進方案，并上白板進行修改，教師給予一定的點評。當第二個小組匯報時，在白板上根據本小組的設計方案對上一組在白板上組合的實驗裝置進行修改，節約了課堂時間。通過交流，學生不僅能展示本組的合作探究成果，還能對比反思本小組的實驗設計是否合理，并加以修改，提高了探究的能力。

（三） 通過課外興趣小組的實驗，對課堂探究進行延伸

生態瓶的實驗實施起來需要較長時間，在課堂上是不可能看到實驗的過程和結果的。因此，為了讓實驗能給學生一個過程性的體驗，我提前1周讓生物興趣小組的6位同學選擇不同的變量，由我提供相應的實驗材料，動手設計并實施實驗。

給學生提供了實驗所需要的器材。興趣小組的同學先根據探究的目的提出問題，作出假設，并設計實驗方案。然后小組各成員之間交流，教師提出改進建議，然后確定了3組實驗變量，并動手制作對照實驗的2個生態瓶。如“光照對生態瓶的穩定性有影響嗎？”、“生產者的有無對生態系統的穩定有影響嗎？”、“消費者的數量多少對生態系統穩定性有影響嗎？”，每組學生根據自己的實驗方案，在燒杯中分別放入砂石、清水、水草、金魚若干，并用保鮮膜密封燒杯瓶口，光照這組用黑色塑料袋進行遮光處理。每天中午，興趣組同學利用業余時間觀察自己制作的生態瓶，并利用相機等工具拍照或者攝像。一周后，每組同學把自己小組的實驗設計、過程及結果制作成PPT，并在課堂展示。興趣小組同學也把他們生態瓶實物帶到課堂，給同學進行分享。

四、 針對實驗中的“意外”，反思實驗過程，確立求真的實驗觀

在三組興趣小組中，有一組同學做的“生產者的有無對生態系統的穩定有影響嗎？”實驗。最后出現的結果與原先的假設不同，沒有水草的生態瓶中的金魚存活下來了，而有水草的生態瓶中金魚卻死了。為什么會出現與預設相反的情況？先請實施本實驗小組的學生分析該實驗失敗的原因，學生分析是由于金魚個體差異的原因，無水草的生態瓶中的金魚比較強壯，對環境的適應能力強。其他同學看了實驗過程的圖片和視頻，通過思考認為有可能是生態瓶覆蓋的保鮮膜并不是完全密封，無水草的生態瓶中有空氣的流通；還有的認為缺乏食物，金魚被餓死了。通過思考和討論，我鼓勵學生再次實驗，看看實驗是否會出現原先預期的效果。同時，也進一步對學生進行情感教育，不要為了實驗而實驗，為了結果而結果，就算是科學家也不是每一次實驗都是成功的，實驗中的每一個細節都可能會影響實驗結果，但是一定要做到實事求是。

五、 把更多的思考留在課外

影響生態瓶穩定性的因素還有很多，在課堂進行展示的只能其中幾個因素，有的學生對其他因素也很感興趣。實驗最后教師把問題留到課外，讓有興趣的同學回去自己進行實驗探究，并進行記錄，在后續的檔案袋評比的時進行展示。

作者簡介： 周冉，江蘇省南京市，南京育英第二外國語學校。