高中生物探究類實驗的創(chuàng)新構建研究

安徽省亳州二中/ 邵倩倩

實驗是生物學科的重要構成，高中生物教師在教學中需要認識到實驗對于生物學的價值，并圍繞著教學實際內(nèi)容選擇合適的主題方向來開展生物實驗。在當前，探究式實驗已經(jīng)成為生物實驗的熱門實驗架構，這一類實驗可以有效地調(diào)動學生的參與積極性，發(fā)展學生的探究能力。為了優(yōu)化生物探究實驗的效果，促進學生綜合探究能力的培養(yǎng)，教師可以從創(chuàng)新的角度出發(fā)對探究實驗的架構進行研究，盡可能多地設置更為有效的生物探究實驗。

一、探究類實驗的創(chuàng)新價值分析

探究實驗注重的是學生實際探究的能力，而在探究實驗中引入創(chuàng)新設計，可以給學生帶來思維發(fā)散的機會，讓學生經(jīng)歷科學家分析探究的過程，這對學生探究能力的發(fā)展有著更大的益處。除此之外，縱觀近些年的生物實驗考查試題可以發(fā)現(xiàn)，直接考查教材中的實驗的題目很少，多是教材實驗的變形。這些實驗可以被視為教材實驗的創(chuàng)新，相應地，我們可以認為，在實驗教學中進行實驗革新，有利于學生對相關實驗題目的有效解答。

二、當前生物實驗設計中存在的問題

（一）教學準備不完善

教學準備不完善是存在于當前實驗教學設計中的一大問題，這一問題主要反映在教師缺乏有效的實驗前教學構建，使得學生在實驗前并不能達成對實驗儀器的有效認知，在使用操作儀器進行實驗時也常常會出現(xiàn)一些突發(fā)狀況，影響了實驗的有效進行。

（二）學生自主性不足

學生自主性不足是部分教師實驗教學理念不當導致的，其構建的實驗雖然看似是由學生親自操作的實驗，但教師在其中對學生做出了過多的干涉，上到實驗方案的設計、下到實驗操作的預設，事事親為，這使得學生對教師產(chǎn)生了依賴心理，當教師不再對學生提供支持時，學生就很難獨立開展實驗。

（三）小組劃分不當

實驗小組是生物實驗教學的常規(guī)單位設計，它是由高中生的發(fā)展現(xiàn)狀決定的。但在當前的實驗教學中，通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，部分教師所設置的實驗小組存在構建不當?shù)那闆r。其中較為突出的問題是實驗小組劃分的依據(jù)不明確，教師并沒有根據(jù)學生的能力發(fā)展情況進行劃分，而是為了省事讓學生自由分組或按照學生座位進行小組劃分，這使得各小組間的能力差異極大。有的小組可以快速地完成探究任務，并獲得較為完善的成果，但還有一些小組就會出現(xiàn)遲遲無法推進探究計劃的情況，嚴重影響了生物實驗教學的整體效率。

（四）學生實驗效果差

學生實驗效果差是教師常常遇到的一個問題，這一問題的難點在于學生不能通過生物實驗獲得預期的發(fā)展，而教師也很難定位這一問題出現(xiàn)的具體原因。為了解決這一問題，教師需要利用實驗評價環(huán)節(jié)對學生的整體實驗流程進行分析，并引導學生做出實驗的反思總結，在此基礎上教師再分析學生存在的問題，做出教學調(diào)整。

三、實現(xiàn)高中生物探究類實驗創(chuàng)新構建的有效方法

（一）分析研究，明確探究式實驗構成

探究式實驗與傳統(tǒng)教學中教師所構建的驗證式實驗存在差異，若不能明確二者的差別，教師就難以有效地開展探究式實驗，更不要談創(chuàng)新了。因此為了有效實現(xiàn)探究類實驗的創(chuàng)新，高中生物教師需要針對探究類實驗的具體構成進行研究，明確何為探究實驗，其又與傳統(tǒng)教學實驗存在哪些差別。在明確了這一差異之后，教師就可以構建更為有效的探究實驗，并進行創(chuàng)新設計。在教學實際中，教師需要借助互聯(lián)網(wǎng)等途徑去檢索探究類實驗的相關材料，分析并將其融入自己的教學中。

例如，在教學實際中，教師以關鍵詞“探究式實驗”進行網(wǎng)絡檢索，并搜集一些關于探究式實驗和驗證式實驗的專題對比視頻，分析其中探究式實驗在當前所能發(fā)揮的重要作用。當教師了解了何為探究式實驗之后，再去有針對性地分析如何在自己的教學中開展探究式實驗。當教師對探究式實驗的構成有了深入了解，也就可以有效地構建探究式實驗，并在其中融入創(chuàng)新元素，發(fā)展學生的創(chuàng)新意識和能力。

（二）注重預設，開展實驗前教學

實驗前教學是發(fā)生在實驗教學正式開始前的教學，這一教學的目的在于幫助學生做好參與實驗的準備，讓其對實驗中所要使用的儀器或研究方法有一個預先的認知。在學生完成了對儀器或方法的理解后，教師也就可以引導學生進行有效的實驗探究。為了構建有效的實驗前教學，教師需要在備課環(huán)節(jié)中做出研究，其中需要教師特別注意的部分有三點：第一點，教師需要就實驗所要用到的儀器進行分析，思考為學生展示儀器用法的途徑，可以選擇通過多媒體展現(xiàn)或?qū)嵨镎宫F(xiàn)的方式引導學生觀察儀器，也可以選擇帶領學生到生物實驗室近距離觀察；第二點，教師需要就實驗用到的方法進行分析，思考如何將實驗的方法展現(xiàn)給學生（一般而言，探究式實驗的原理方法多為控制變量法）；第三點，教師需要就該實驗及其創(chuàng)新進行拓展思考，設置一些與實驗研究有關聯(lián)的問題，讓學生在正式試驗開始前做出思考，形成一個實驗的預設計。

例如，在實驗“植物細胞的吸水和失水”教學中，教師通過研究可以發(fā)現(xiàn)，本實驗需要用到的儀器主要有刀片、鑷子、滴管、載玻片、蓋玻片、吸水紙、顯微鏡。相應地,在儀器準備上，教師需要綜合其構成設計教學。其中需要重點關注的為刀片和顯微鏡，對于刀片，教師要強調(diào)學生小心操作，謹防受傷，而對于顯微鏡，教師則要帶領學生回顧操作方法，避免因操作失誤損壞儀器；在實驗方法上，教師要強調(diào)該實驗需要用到的研究方法仍為控制變量法，并引導學生就本實驗中應有的變量進行預分析；在具體問題設置上，教師則可以聯(lián)系學生感興趣的問題與本實驗進行有效地關聯(lián)，諸如“植物細胞吸水和失水的外在表現(xiàn)有哪些”等問題。

（三）聯(lián)系發(fā)展，構建有效化分組

學生小組是學生參與生物實驗的基本單位，教師所構建的學生實驗小組能否契合實驗的基本需求會直接影響到實驗的效果。對于探究式實驗而言，其需要學生經(jīng)歷一個相對獨立的探究過程，這要求學生具有一定的探究能力，故教師在進行小組構建時需要將學生的能力發(fā)展情況納入教學考察的范圍，并根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)將學生按照能力發(fā)展進行線性排列。在排列完成之后，教師就可以取其中發(fā)展最好的幾名學生作為小組的組長，并根據(jù)學生的不同能力依次排列到各個小組之中。這樣一來，當學生的分組有了保障，教師也就可以構建更加有效的學生小組。

例如，在探究實驗開始前，為了實現(xiàn)學生小組的有效劃分，教師就需要嘗試著將學生的能力發(fā)展情況明確出來。其中，教師可以使用數(shù)據(jù)分析軟件對學生近期的學習情況進行分析，大致得出學生的探究能力發(fā)展情況。當然，這一分析仍存在誤差，所以教師在實際的小組劃分過程中，可以嘗試著征求部分學生的意見，對小組進行一定程度的微調(diào)，確保分組的合理進行。

（四）強化探究，引導學生參與實驗

學生的實驗操作是探究式實驗的具體開展過程，為了確保在這一過程中學生的能力可以得到有效地發(fā)展，并順利地參與研究分析，教師需要結合探究式實驗的構成進行拓展研究。其中，教師需要向?qū)W生提出相關的實驗要求，引導學生根據(jù)實驗的要求提出猜想，再根據(jù)實驗猜想設計實驗的方案，并找出方案中存在的問題，給出調(diào)整意見。除此之外，教師也要做好對學生觀察記錄的準備，將各個小組的研究狀態(tài)進行有效的記錄。

例如，在進行“探究酵母菌細胞呼吸的方式”的教學時，教師可以先讓學生明確該實驗探究的問題，而后再引導學生圍繞這一問題作出思考，并提出他們的實驗猜想。一般而言，這一實驗的猜想為“酵母菌的細胞呼吸方式為有氧呼吸”和“酵母菌的細胞呼吸方式為無氧呼吸”兩種，在明確兩種猜想后，教師即可引導學生做出進一步的思考，嘗試構建相應的實驗。在此過程中，為了實現(xiàn)探究實驗的創(chuàng)新，教師還可以引導學生對酵母菌的細胞呼吸方式作進一步猜測。如教師可以旁敲側擊地為學生展現(xiàn)植物在不同情況下進行不同呼吸的案例，點撥學生大膽地聯(lián)想和思考，再通過開展有效的實驗探究進行驗證。

（五）激發(fā)創(chuàng)新思維，提出創(chuàng)新性要求

創(chuàng)新能力和思維的培養(yǎng)是當前教學的重點，為了實現(xiàn)探究式實驗的創(chuàng)新開展，教師在進行實驗設計時需要就實驗作出研究，提出一些創(chuàng)新性要求，讓學生在原有實驗的基礎上進行思維發(fā)散，設計創(chuàng)新實驗方案。為達成這一目的，教師在教學準備環(huán)節(jié)中需要就教材實驗內(nèi)容進行研究，做好創(chuàng)新實驗的預設。在實驗的創(chuàng)新方向上，教師可以從實驗條件的改變或?qū)嶒瀮x器的生活化改裝入手進行引導。

例如，在進行“探究生長素類似物促進插條生根的最適濃度”這一課的教學時，教師就可以結合實驗的內(nèi)容來設計創(chuàng)新要求，引導學生對實驗的一些步驟和過程進行優(yōu)化創(chuàng)新，增強實驗的效果。為了更加清晰地展現(xiàn)生長素濃度對插條生根的影響，可以對所選取的植物根莖種類進行調(diào)整，也可以對觀察的儀器進行優(yōu)化。

（六）引導學生實踐，實施創(chuàng)新性實驗

為了實現(xiàn)學生創(chuàng)新性實驗的實施，教師除了要做好引導之外，還需要就學生創(chuàng)新實驗的需求進行研究，為學生提供必要的實驗支持。在進行的創(chuàng)新性實驗中，學生經(jīng)歷的是一個思維開拓的過程，受限于高中階段學生能力發(fā)展的局限，他們可能會陷入研究困境。在這一困境中，為了培養(yǎng)學生進行創(chuàng)新思考，教師不要直接為學生提供幫助，而是應該根據(jù)學生的實際研究情況引導學生圍繞相關的問題進行拓展思考，進而突破相應的難關達到創(chuàng)新實驗的有效進行。在實驗中發(fā)現(xiàn)學生存在一些問題時，教師要根據(jù)問題的嚴重程度來調(diào)整自己的干預態(tài)度，若問題并不會造成嚴重后果，教師就不要在學生實驗過程中點明，因為一定程度的錯誤可以給學生留下更為深刻的印象。若問題較為嚴重，可能會直接干擾學生的研究或具有一定的危險性，教師則要及時進行干預。

例如，在“生長素”的相關研究實驗中，教師可以提出問題來構建創(chuàng)新實驗：“生長素對植物的不同部位起到的作用都相同嗎？”“生長素對不同植物的效果相同嗎？”在此基礎上引導小組進行思考，讓其嘗試圍繞這兩個問題進行創(chuàng)新實驗的架構。其中，為了激發(fā)、引導學生思考，教師還可以為學生展示一些關于植物激素的具體材料。

（七）重視總結反思，發(fā)展探究能力

缺乏總結是學生實驗效果差、收獲少的重要原因，這也是影響學生探究能力發(fā)展的重要因素。在過去，學生常常會忽視實驗后的總結環(huán)節(jié)，是因為環(huán)節(jié)中負責總結的往往是教師，學生對這一環(huán)節(jié)缺乏思考和記憶。在當前，為了更好地推動學生探究能力的發(fā)展，讓學生感受到實驗過程中的創(chuàng)新與創(chuàng)造，教師就需要將總結引導重視起來，構建以學生自省互評為主的總結設置。這樣一來，學生在實驗完成后就可以從一個整體的角度對自己的實驗成果進行分析，研究自身存在的不足，在這一過程中，學生的評價能力也可以得到發(fā)展。

例如，在“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化”這一實驗的教學完成后，教師就可以圍繞該實驗的全過程來設計學生的評價，并引導學生作出反思與總結。其中，教師可以先讓學生進行自省，通過回顧思考找出實驗過程中存在的不足之處，在學生完成自省后，教師可以再從宏觀的角度指出學生的問題，通過量表的形式作出評價，并逐點給出評分，引導學生思考后續(xù)研究的調(diào)整方法。

四、結束語

為了實現(xiàn)實驗的優(yōu)化開展，教師需要對實驗教學中存在的問題進行分析，并從問題入手作出具體實驗構建的調(diào)整。同時在實驗的開展過程中，教師還需要注意創(chuàng)新應用的進行，通過創(chuàng)新要求的提出和實驗優(yōu)化的進行實現(xiàn)實驗創(chuàng)新。