基于探究實(shí)驗(yàn)思路的材料分析與能力培養(yǎng)

楊得俊

摘 要：本文應(yīng)用類比的方法，與學(xué)生進(jìn)行相關(guān)探究實(shí)驗(yàn)思路的交流，使探究思想與生活實(shí)際相聯(lián)系，結(jié)合教材內(nèi)容靈活應(yīng)用，使艱澀的理論變成科學(xué)研究的利器，深化教學(xué)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：探究思路 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 教材分析 實(shí)際應(yīng)用

中圖分類號：G63文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-9082（2020）05-0-01

生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高中生物教學(xué)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)，是貫穿整個生物學(xué)的一根紅線，幾乎適合任何生物學(xué)問題的解決。生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一方面能使學(xué)生掌握生命科學(xué)知識，培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)綜合素養(yǎng);另一方面也是生命科學(xué)研究型人才培養(yǎng)所必須的。生物學(xué)實(shí)驗(yàn)理論教學(xué)主要包含密不可分的兩大內(nèi)容，即探究實(shí)驗(yàn)思路和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。針對“細(xì)胞核——系統(tǒng)的控制中心”一節(jié)的四組資料，教師可以基于探究思路和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理論，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，幫助學(xué)生大致理解和掌握對生物學(xué)問題的探究思路和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容。下面談?wù)勎业闹饕龇ā?/p>

一、教學(xué)設(shè)計(jì)思路

學(xué)生閱讀教材中的“材料分析”，教師提出三個問題：問題1：細(xì)胞核存在于細(xì)胞中有作用嗎？問題2：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來證明你的觀點(diǎn)？問題3：課文“資料分析”的四個實(shí)驗(yàn)有哪些優(yōu)點(diǎn)和不足？基于對這三個問題的解決，使學(xué)生大致形成對問題進(jìn)行探究的基本思路，獲得分析設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、得出結(jié)論的基本能力。

二、教學(xué)過程

1.教學(xué)導(dǎo)入

教師引導(dǎo)學(xué)生思考回憶“線粒體和葉綠體的觀察”實(shí)驗(yàn)中：是否能看到細(xì)胞核？教師展示口腔上皮細(xì)胞的高倍顯微鏡照片，讓學(xué)生識別相關(guān)結(jié)構(gòu)。再通過觀察比較口腔上皮細(xì)胞、人成熟紅細(xì)胞、變形蟲、草履蟲、大腸桿菌等細(xì)胞模式圖，讓學(xué)生繼續(xù)辨認(rèn)細(xì)胞核，并得出初步的結(jié)論：細(xì)胞核是存在于是真核細(xì)胞內(nèi)最大的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，是真核細(xì)胞區(qū)別于原核細(xì)胞最顯著的標(biāo)志之一;極少數(shù)真核細(xì)胞無細(xì)胞核，如哺乳動物的成熟的紅細(xì)胞，高等植物成熟的篩管細(xì)胞等;有些細(xì)胞中細(xì)胞核不止一個，如草履蟲。教師提出問題：從上面提供的資料中，你認(rèn)為細(xì)胞核在細(xì)胞中有作用嗎？引入新課。

2.探究思路的滲透

針對“細(xì)胞核在細(xì)胞中有作用嗎”的問題，教師引導(dǎo)學(xué)生分組進(jìn)行討論、做出合理的假設(shè)、找出支持自己觀點(diǎn)的證據(jù)。在此，教師可以應(yīng)用類比的方法，舉一些生活實(shí)際的例子，讓學(xué)生看清人們究竟是怎么認(rèn)同別人觀點(diǎn)的思維方式，以期滲透探究實(shí)驗(yàn)思路的主要環(huán)節(jié)，調(diào)動學(xué)生參與學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。經(jīng)典事例：她在人群中多看了我一眼（觀察現(xiàn)象）;提出假說： 她會嫁給我？演繹推理（預(yù)期結(jié)果）：我向她求婚她會答應(yīng)我;實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證（看得見的證據(jù)）：“嫁給我好嗎？”“滾！”;得出結(jié)論（問題答案）：我想多了。這個是侯老師花了十分鐘想出來的，是解讀什么是探究的極佳示例，屢試屢爽，課堂教學(xué)效果棒棒的。

3.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容的滲透

引導(dǎo)學(xué)生大聲說出自己的觀點(diǎn)（假設(shè)）：細(xì)胞核在細(xì)胞中有作用。教師問：要證明你的觀點(diǎn)是否正確的關(guān)鍵是要干什么？學(xué)生答：找一個人人都看得見的證據(jù)。教師再問：證據(jù)從哪里來？學(xué)生答：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。教師追問：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是什么？引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)思考：（1）“有無細(xì)胞核”（自變量的操縱）與“細(xì)胞原有的生命活動是否改變”（因變量的檢測）之間最可能會出現(xiàn)的兩種情況（預(yù)期結(jié)果）的關(guān)系，得出相應(yīng)的結(jié)論，理清探究思路。（2）“細(xì)胞原有的生命活動是否改變”如何檢測才是真實(shí)可靠？滲透設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)的意義和方法。

4.自主學(xué)習(xí)

學(xué)生帶著問題閱讀書本中的4個資料，教師出示問題：分析4則資料思考以下問題：①每一組實(shí)驗(yàn)改變的（自變量）是什么？②看到的現(xiàn)象（因變量）是什么？③你分別能得出什么結(jié)論？④每組實(shí)驗(yàn)中哪些是實(shí)驗(yàn)組，哪些是對照組？設(shè)計(jì)對照組的目的是什么？⑤你覺得實(shí)驗(yàn)中有沒有可以改進(jìn)的地方？

5.引導(dǎo)學(xué)習(xí)

教師引導(dǎo)學(xué)生分析資料一——黑白美西螈核移植實(shí)驗(yàn)，教師提問：美西螈皮膚顏色遺傳（性狀遺傳）是由細(xì)胞核控制的嗎？引導(dǎo)學(xué)生找到看得見的證據(jù)并得出結(jié)論。該實(shí)驗(yàn)中有沒有可以改進(jìn)的地方或者增加一些實(shí)驗(yàn)，讓該實(shí)驗(yàn)更具有說服力？學(xué)生展開小組討論。學(xué)生很容易想到是：（1）直接培養(yǎng)黑美西螈和白美西螈，同種美西螈核移植細(xì)胞或者受精卵細(xì)胞，觀察發(fā)育情況（這是本實(shí)驗(yàn)的空白對照）;（2）用兩種美西螈相互做核移植實(shí)驗(yàn)，觀察發(fā)育情況（排除“核移植”操作對結(jié)果的影響）。教師要做出正確的引導(dǎo)評價(jià)，目的是引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用對照實(shí)驗(yàn)讓“看得見的證據(jù)”更具說服力。

教師引導(dǎo)學(xué)生分析資料二——蠑螈受精卵橫溢實(shí)驗(yàn)，教師提問：蠑螈受精卵的發(fā)育是由細(xì)胞核控制的嗎？引導(dǎo)學(xué)生找到看得見的證據(jù)并得出結(jié)論。教師提示學(xué)生思考：這個實(shí)驗(yàn)中對照組是什么？學(xué)生進(jìn)行小組討論。教師要求學(xué)生說出自己的理由，分析學(xué)生理由中不合理的地方。最后強(qiáng)調(diào)，為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果真實(shí)可靠，需要以有核的一半作為對照。

教師引導(dǎo)學(xué)生分析資料三——變形蟲切割實(shí)驗(yàn)，教師提問：變形蟲的細(xì)胞核的作用是什么？引導(dǎo)學(xué)生用看得見的證據(jù)論證自己的觀點(diǎn)。變形蟲切割實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面跟蠑螈橫溢實(shí)驗(yàn)非常相似，可進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)對照實(shí)驗(yàn)的類型。

教師引導(dǎo)學(xué)生分析資料四——傘藻的嫁接和核移植實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生分別得出嫁接實(shí)驗(yàn)和核移植實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。提問：嫁接實(shí)驗(yàn)證明了什么？學(xué)生給出的答案：生物的形態(tài)發(fā)育跟細(xì)胞核有關(guān)。教師提問并指導(dǎo)：嫁接實(shí)驗(yàn)直接涉及到細(xì)胞核嗎？該實(shí)驗(yàn)只是將傘藻分割成了傘帽、傘柄和假根三部分，因此只證明了傘帽的形態(tài)跟假根有關(guān)，與傘柄無關(guān)。教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入歷史情境：由于傘帽距離傘柄的距離更近，所以科學(xué)家當(dāng)年提出的實(shí)驗(yàn)假設(shè)可能是怎樣的？學(xué)生回答：傘帽的形態(tài)是由傘柄控制的。教師強(qiáng)調(diào)：即使實(shí)驗(yàn)結(jié)果和預(yù)期不符，同樣可以得出一定的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。同時也說明人們在認(rèn)識客觀事物的道路上總是曲折上升的，并不是一帆風(fēng)順的。

最后教師進(jìn)行總結(jié)歸納：細(xì)胞核控制著生物的遺傳和代謝。

三、教學(xué)設(shè)計(jì)特色及反思

探究活動旨在培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和實(shí)踐能力，把提高全體學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的目標(biāo)落到實(shí)處，使學(xué)生從中獲得明晰的科學(xué)方法。在教學(xué)過程中，沒有把假說演繹法概念化，而是應(yīng)用富有趣味性的事例，把概念事例化、生活化，讓學(xué)生感覺科學(xué)研究就在我們身邊，而不是高不可攀的。學(xué)生以研究者的身份思考并解決問題，引導(dǎo)學(xué)生在找證據(jù)的過程中學(xué)會分析實(shí)驗(yàn)，不但滲透了探究思路，也掌握了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則，從思想層面真實(shí)體驗(yàn)了生物科學(xué)探究的思路方法，學(xué)生參與度很高，理解也更加深刻。