淺析研究性學(xué)習(xí)在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

摘 要：高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直處于邊緣化的地位，為了更好地落實(shí)核心素養(yǎng)發(fā)展觀，高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該推廣研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)，立足多種教育思路的拓展，重視突出學(xué)生的主體地位，重視培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí)，不斷優(yōu)化高中生物課堂的同時(shí)，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造創(chuàng)新、積極探索的思維品質(zhì)。本文探索了研究性學(xué)習(xí)在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用方法和路徑，希望能夠?yàn)楦咧猩飳?shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新提供新的思路。

關(guān)鍵詞：研究性學(xué)習(xí);高中生物;實(shí)驗(yàn)教學(xué);意義;應(yīng)用

一、 研究性學(xué)習(xí)的開(kāi)展背景及意義

（一） 研究性學(xué)習(xí)的開(kāi)展背景

社會(huì)的發(fā)展總是推動(dòng)教育革新的直接動(dòng)力，近年來(lái)研究性學(xué)習(xí)在我國(guó)的出現(xiàn)，不斷受到教育部和各學(xué)校的重視，其根本原因是社會(huì)對(duì)于具備創(chuàng)新和實(shí)踐能力人才的渴求。研究性學(xué)習(xí)是一種實(shí)踐性較強(qiáng)的教育教學(xué)活動(dòng)和現(xiàn)有的學(xué)科教學(xué)不同，研究性學(xué)習(xí)不再局限于對(duì)學(xué)生進(jìn)行純粹的書本知識(shí)的傳授，而是讓學(xué)生參加實(shí)踐活動(dòng)，在實(shí)踐中學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)和獲得各種能力。研究性學(xué)習(xí)在我國(guó)的實(shí)施經(jīng)過(guò)了理論探索、實(shí)驗(yàn)校試點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)區(qū)推廣再到全國(guó)推廣的漸進(jìn)的過(guò)程，是一個(gè)自上而下有組織的整體性改革，目前在高中已經(jīng)成為獨(dú)立的課程，延伸到高中生物學(xué)科，特別適合在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中應(yīng)用。

（二） 研究性學(xué)習(xí)的意義

研究性學(xué)習(xí)的意義在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中的體現(xiàn)主要表現(xiàn)在如下幾方面：第一，學(xué)術(shù)意義。高中生物實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)能夠讓生物實(shí)驗(yàn)的理論有著實(shí)踐發(fā)展的基礎(chǔ)，能夠更好地服務(wù)學(xué)生的科學(xué)探索需求，保證高中生能夠運(yùn)用生物學(xué)基礎(chǔ)、維持生物實(shí)驗(yàn)的基本興趣、確保在生物實(shí)驗(yàn)活動(dòng)之后能夠反思實(shí)驗(yàn)結(jié)論等。第二，實(shí)踐價(jià)值。高中生物實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的開(kāi)展能夠讓高中生擁有更好的實(shí)踐操作能力，因?yàn)樵谘芯啃詫W(xué)習(xí)活動(dòng)之中應(yīng)該重視對(duì)生物實(shí)驗(yàn)操作的能力累積，讓實(shí)驗(yàn)行為成為生物學(xué)理論掌握的促進(jìn)者、輔導(dǎo)者、幫助者，成就學(xué)生主動(dòng)求知、樂(lè)于探究的心理品質(zhì)，發(fā)揚(yáng)學(xué)生勇于創(chuàng)新的精神。

二、 研究性學(xué)習(xí)在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用模式

（一） “主體自學(xué)”研究性學(xué)習(xí)

研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中的應(yīng)用模式可以采取主體自學(xué)的方式。其具體程序包括：第一，預(yù)習(xí)。第二，實(shí)驗(yàn)。第三，展示。第四，反饋。這樣的基本程序下，學(xué)生要對(duì)實(shí)驗(yàn)的主要程序和內(nèi)容有預(yù)習(xí)，掌握基本的知識(shí)點(diǎn);然后開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，確保實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛟趯W(xué)生的自學(xué)之后由學(xué)生獨(dú)立完成。在展示階段就是由各小組分別展示自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，主要對(duì)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的講解，以“說(shuō)過(guò)程、說(shuō)結(jié)論”為主。最后，教師反饋所有的實(shí)驗(yàn)信息，總結(jié)需要注意的相關(guān)問(wèn)題，有嚴(yán)重失誤的就讓學(xué)生重新完成實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。

案例：《物質(zhì)跨膜運(yùn)輸實(shí)例》的教學(xué)設(shè)計(jì)

1. 預(yù)習(xí)

預(yù)習(xí)這節(jié)課的基礎(chǔ)知識(shí)：對(duì)滲透作用現(xiàn)象的觀察，闡明滲透作用發(fā)生的條件，推導(dǎo)滲透作用的概念;說(shuō)出水分子跨膜運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn);舉例說(shuō)明動(dòng)物細(xì)胞膜和植物的原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜，掌握這節(jié)課的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等。為了便于學(xué)生理解，由“問(wèn)題探討”入手，從“擴(kuò)散”遷移到“滲透”，理解動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水;通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)了解植物細(xì)胞的吸水和失水。預(yù)習(xí)活動(dòng)可以課后進(jìn)行，結(jié)合導(dǎo)學(xué)案來(lái)進(jìn)行組織學(xué)生自學(xué)，結(jié)合微課提升學(xué)生的自學(xué)能力。

2. 實(shí)驗(yàn)

學(xué)生分小組開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)：

第一，明確實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：植物細(xì)胞是不是一個(gè)滲透系統(tǒng)，哪些結(jié)構(gòu)相當(dāng)于半透膜？植物細(xì)胞在什么情況下會(huì)失水，什么情況下會(huì)吸水呢？讓學(xué)生自己篩選出值得探究的問(wèn)題，去研究它。

第二，供給實(shí)驗(yàn)材料：紫色洋蔥鱗片葉、菠菜葉、美人蕉的花瓣、刀片、鑷子、滴管、載玻片、蓋玻片、吸水紙、顯微鏡、質(zhì)量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液、鹽水、清水等。

第三，分組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。

3. 展示

各組展示自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合實(shí)驗(yàn)報(bào)告來(lái)對(duì)各個(gè)步驟的開(kāi)展進(jìn)行詳細(xì)的口頭說(shuō)明。

4. 反饋

教師根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)來(lái)總結(jié)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要注意的問(wèn)題：（1）步驟甲中，蓋蓋玻片中，將蓋玻片的一側(cè)先接觸液滴，然后將另一側(cè)輕輕緩慢放下，這樣操作的目的是為了防止出現(xiàn)氣泡，影響觀察。（2）步驟乙用顯微鏡觀察，可以觀察植物細(xì)胞在清水中液泡的大小和顏色以及原生質(zhì)層的位置，便于與質(zhì)壁分離后的現(xiàn)象進(jìn)行對(duì)比，即作為后續(xù)觀察的對(duì)照。

從這個(gè)案例就可以看出這種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ揭詫W(xué)生的獨(dú)立學(xué)習(xí)為主，重視了學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的布置和反饋。

（二） “網(wǎng)絡(luò)”實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?/p>

網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)活動(dòng)的組織就是以網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)為主，開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的交流。具體的步驟內(nèi)容包括：第一步，教師組織網(wǎng)絡(luò)研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)，分給各小組實(shí)驗(yàn)任務(wù);第二步，各小組利用課余時(shí)間去開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，并且結(jié)合網(wǎng)絡(luò)收集到的資料信息對(duì)比，形成系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)材料。第三步，網(wǎng)絡(luò)上各小組展示匯報(bào)。

這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)就是利用了網(wǎng)絡(luò)資源的廣泛性，教師必須結(jié)合當(dāng)前科技探索以資料收集為基礎(chǔ)的基本特點(diǎn)，確保學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)能夠?qū)W會(huì)利用網(wǎng)絡(luò)資源，找到文獻(xiàn)的對(duì)比與差異，然后為自己的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提供依據(jù)。例如：在教學(xué)“觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布”等實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師不能代替學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)，而是要讓每個(gè)學(xué)生自己動(dòng)手操作，教師在教學(xué)過(guò)程中只是學(xué)生實(shí)驗(yàn)的組織者、引導(dǎo)者和合作者。學(xué)生可以根據(jù)微課等指導(dǎo)內(nèi)容開(kāi)展獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，但是實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)該與網(wǎng)絡(luò)資料進(jìn)行對(duì)比，教師可以推薦一些權(quán)威的生物學(xué)網(wǎng)站。例如：http：//cellbio.utmb.edu/得克薩斯大學(xué)細(xì)胞生物學(xué)研究生培養(yǎng)方面的網(wǎng)站。

http：//cimewww.epfl.ch一個(gè)電鏡方面的網(wǎng)址。

http：//classweb.gmu.edu/Geoge Madson大學(xué)的教學(xué)網(wǎng)站。

http：//gened.emc.maricopa.edu/bio/bio181/BIOBK/BioBookCELL2.html一個(gè)細(xì)胞學(xué)教學(xué)網(wǎng)。

（三） “以學(xué)定教”研究性實(shí)驗(yàn)

“以學(xué)定教”研究性實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的開(kāi)展主要以自學(xué)基礎(chǔ)為主，詳細(xì)程序如下：

第一：課前預(yù)習(xí)，課上自習(xí);第二：引導(dǎo)暴露：暴露學(xué)生的“閃光點(diǎn)”和“相異構(gòu)想”;第三：共同解難。

案例：顯微鏡的操作

1. 課前預(yù)習(xí)，課上自習(xí)

具體的學(xué)習(xí)內(nèi)容包括：了解顯微鏡的工作原理;認(rèn)識(shí)顯微鏡的結(jié)構(gòu);了解顯微鏡各結(jié)構(gòu)的作用;掌握使用顯微鏡的方法：低倍鏡的使用方法、高倍鏡的使用方法等。

2. 引導(dǎo)暴露

教師布置任務(wù)：請(qǐng)同學(xué)們練習(xí)用顯微鏡進(jìn)行實(shí)際觀察。

學(xué)生活動(dòng)：自己選擇顯微鏡標(biāo)本，然后練習(xí)用顯微鏡觀察標(biāo)本上面的細(xì)胞情況。變換不同的目鏡和物鏡進(jìn)行觀察，看看物象有什么變化？放大倍數(shù)不同，看到的細(xì)胞個(gè)數(shù)與大小有什么不同？看到的物像究竟被放大了多少倍？

總結(jié)：自己在顯微鏡觀察的過(guò)程中遇到了什么困難？將問(wèn)題和自己的體會(huì)記錄下來(lái)。

3. 小組討論解決難點(diǎn)問(wèn)題

4. 教師幫忙解答問(wèn)題

可能出現(xiàn)的問(wèn)題包括：（1）使用40倍物鏡時(shí)，可用細(xì)準(zhǔn)焦螺旋調(diào)節(jié)焦距，禁止用粗準(zhǔn)焦螺旋調(diào)節(jié);也不得移動(dòng)載玻片。（2）初用顯微鏡可以現(xiàn)用手遮擋一只眼睛，逐步習(xí)慣雙眼觀察標(biāo)本。（3）一只眼像目鏡內(nèi)看，同時(shí)逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)粗準(zhǔn)焦螺旋，使鏡筒緩緩上升直到看清楚物像為止.再略微轉(zhuǎn)動(dòng)細(xì)準(zhǔn)焦螺旋，使看到的物像更為清晰。

從案例情況可以看出，這樣的教學(xué)活動(dòng)之中學(xué)生不斷地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，不斷思考怎樣去解決問(wèn)題，個(gè)人能力得到發(fā)展。

（四） “問(wèn)題探究”研究性學(xué)習(xí)

高中生物實(shí)驗(yàn)研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)的開(kāi)展可以以問(wèn)題為導(dǎo)向，組織同學(xué)們進(jìn)行科學(xué)假設(shè)，形成全面系統(tǒng)的模擬科學(xué)探究。具體的步驟包括：第一，提出問(wèn)題;第二，建立假說(shuō);第三，擬訂計(jì)劃;第四，驗(yàn)證假說(shuō);第五，交流提高。

案例：《生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)——酸雨》的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

1. 提出問(wèn)題：探索酸雨對(duì)植物的影響。

2. 建立假說(shuō)：假設(shè)酸雨對(duì)小麥種子發(fā)芽有一定的影響。

3. 擬定計(jì)劃：確定酸雨的替代品和pH環(huán)境并確定作用時(shí)間，且能夠準(zhǔn)確選擇觀察記錄方法，即劃定觀察和測(cè)量?jī)?nèi)容并自行設(shè)計(jì)記錄圖表。提前熟悉器材使用并配置好酸雨替代液以及培養(yǎng)小麥種子，同時(shí)要嚴(yán)格按照方案處理小麥種子并做到認(rèn)真觀察和準(zhǔn)確記錄

4. 驗(yàn)證假說(shuō)：學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，對(duì)比進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探索不同pH值的雨水對(duì)于植物的影響。

5. 交流提高：

在討論和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果方面，要會(huì)陳述觀察結(jié)果，通過(guò)比較分析與假設(shè)得出結(jié)論，并經(jīng)過(guò)合作討論形成書面報(bào)告。

從這個(gè)實(shí)驗(yàn)案例可以看出，科學(xué)的假說(shuō)讓學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)變得特別接近科學(xué)探索活動(dòng)，這樣能夠讓高中生愛(ài)上科學(xué)，早早就形成科學(xué)素養(yǎng)。

三、 研究性學(xué)習(xí)在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用的對(duì)策

（一） 突出學(xué)生主體地位

研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)的開(kāi)展就是要突出學(xué)生的主體地位，要以學(xué)生為主開(kāi)展實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)活動(dòng)，以學(xué)生的能動(dòng)性和創(chuàng)新性發(fā)展為主。具體做法就是要讓學(xué)生能夠自學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、開(kāi)展獨(dú)立實(shí)驗(yàn)活動(dòng)、收集相關(guān)資料對(duì)比分析、最終獨(dú)立撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。所以，在實(shí)驗(yàn)中教師也不應(yīng)墨守成規(guī)，多引導(dǎo)學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)一定的開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生的探究能力培養(yǎng)也具有積極意義。

（二） 注重探究意識(shí)培養(yǎng)

研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)的開(kāi)展就是要重視培養(yǎng)高中生的生物學(xué)探究意識(shí)。教師應(yīng)更新教學(xué)理念，科學(xué)設(shè)置探究方向，讓探究式教學(xué)方法成為學(xué)生提高生物綜合水平的有效助力。在教學(xué)實(shí)踐中，教師必須寓新課程理念于課堂教學(xué)中，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)思想，能夠讓學(xué)生經(jīng)歷整個(gè)科學(xué)探索的全部過(guò)程，而不是按照教師的指示去完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。總之，教師要通過(guò)教材實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生思考潛能，提高探究思維能力;鼓勵(lì)學(xué)生質(zhì)疑，拓展學(xué)生創(chuàng)造能力，培養(yǎng)學(xué)生的良好思維品質(zhì)。

綜上所述，高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直處于邊緣化的地位，為了更好地落實(shí)核心素養(yǎng)發(fā)展觀，高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該推廣研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)，立足多種教育思路的拓展，重視突出學(xué)生的主體地位，重視培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí)，不斷優(yōu)化高中生物課堂的同時(shí)，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造創(chuàng)新、積極探索的思維品質(zhì)。

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作者簡(jiǎn)介：

張豐蘭，寧夏回族自治區(qū)銀川市，銀川市第六中學(xué)。