探究在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用

韓淑儀

實(shí)驗(yàn)，無論是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)或者是探究性實(shí)驗(yàn)，都是生物教學(xué)過程中不可缺少的一個(gè)重要組成部分，實(shí)驗(yàn)也是生物教學(xué)過程中的一個(gè)突出特點(diǎn)，它不僅是生物學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容，更是生物學(xué)教學(xué)的重要方法和手段。因此，在教學(xué)過程中，教師不僅要進(jìn)行理論課的教學(xué)，還必須進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。下面以幾個(gè)實(shí)驗(yàn)案例，談?wù)勌骄吭谏飳?shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用。

1 發(fā)揮探究實(shí)驗(yàn)教學(xué) 培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力

實(shí)驗(yàn)除了具有直觀、形象、生動(dòng)和易于激發(fā)學(xué)生興趣之外，還具有一種實(shí)踐操作的特點(diǎn)，讓學(xué)生在已學(xué)的理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。隨著新課程實(shí)施的推進(jìn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了更高的要求。特別是探究性實(shí)驗(yàn)，它研究的對(duì)象是未知的，即是利用所學(xué)的知識(shí)為前提，去推理和探索一些未知結(jié)果的過程，主要目的是考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力。

利用實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生思考的能力。例如，觀察洋蔥根尖細(xì)胞的有絲分裂，除了按實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)過程之外，教師還讓學(xué)生帶著問題引入實(shí)驗(yàn)探究。①能認(rèn)出哪些細(xì)胞可能是根中正在分裂的細(xì)胞嗎？這些細(xì)胞和其他部分的細(xì)胞有什么區(qū)別？②在根細(xì)胞核中出現(xiàn)的線狀和棒狀物是染色體。在幾個(gè)細(xì)胞中觀察這種結(jié)構(gòu)。在有絲分裂中染色體發(fā)生了什么變化？③有絲分裂是一個(gè)連續(xù)的過程，根據(jù)你畫出的彼此不同的細(xì)胞簡(jiǎn)圖，嘗試按有絲分裂順序排列各個(gè)細(xì)胞。這樣，學(xué)生通過顯微鏡觀察洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂的過程，根據(jù)自己觀察的結(jié)果作進(jìn)一步的探究。

利用實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)手能力。例如講到“有絲分裂過程中染色體形態(tài)和數(shù)目的規(guī)律性變化”時(shí)，這一部分知識(shí)較為抽象，學(xué)生不易理解。為了讓學(xué)生更易掌握這一部分的知識(shí)，教師應(yīng)充分利用掛圖、自制的染色體模型，將教材中染色體抽象的靜態(tài)過程變?yōu)橹庇^的動(dòng)態(tài)過程，讓學(xué)生在掌握知識(shí)的同時(shí)，注重以問題帶動(dòng)學(xué)生積極思考，教師可簡(jiǎn)單說明自制教具過程，讓學(xué)生根據(jù)已學(xué)的知識(shí)，學(xué)生自己選材。如：用什么材料代表染色質(zhì)，用什么材料代表染色體，位置怎么樣放才是正確等。學(xué)生根據(jù)這些問題親自制作染色質(zhì)及其教具。不但能讓學(xué)生掌握了理論知識(shí)，還可以強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)手能力。

2 發(fā)揮探究模式作用 提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力

對(duì)于高中生物來說，傳統(tǒng)的教學(xué)模式，即單純的講授，滿堂灌的教學(xué)模式，雖然可以完成某一部分的知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)工作，但對(duì)于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，還是比較欠缺的。

2.1 嘗試引導(dǎo)學(xué)生完成課本探究實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)行高中生物必修1有9個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，其中有4個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，1個(gè)模型建構(gòu)，這些實(shí)驗(yàn)中將探究的各個(gè)環(huán)節(jié)滲透到不同的章節(jié)中，讓學(xué)生在探究的過程中，不僅學(xué)習(xí)了生物理論知識(shí)的操作技能，還能讓學(xué)生親身體驗(yàn)科學(xué)探究的方法和過程。例如，光合作用的過程是高中生物課程最核心、最重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容之一，學(xué)生在初中已經(jīng)學(xué)習(xí)了光合作用的基礎(chǔ)知識(shí)，到了高中，應(yīng)讓學(xué)生更深入地了解光合作用的過程及其探究的歷史進(jìn)程，進(jìn)一步探究提高光合效率的途徑，引導(dǎo)學(xué)生討論，拓展探究。“當(dāng)光合作用的光反應(yīng)過程被人為阻斷，你認(rèn)為暗反應(yīng)會(huì)停止嗎？反過來，當(dāng)暗反應(yīng)過程被人為阻斷，你認(rèn)為光反應(yīng)會(huì)怎么樣？”通過分析可以看出，光合作用的光反應(yīng)與暗反應(yīng)是相互聯(lián)系的。而他們之間的聯(lián)系紐帶是ATP和還原性氫。當(dāng)光反應(yīng)停止時(shí)，暗反應(yīng)的ATP和還原性氫的來源被阻斷，暗反應(yīng)會(huì)停止；反過來，暗反應(yīng)停止，光反應(yīng)也會(huì)隨之停止。因此得出：從光合作用發(fā)生的生化反應(yīng)可以看出，光合作用是一個(gè)氧化還原過程。通過學(xué)生自主討論，總結(jié)，學(xué)生已經(jīng)具備相應(yīng)的知識(shí)，這時(shí)讓學(xué)生繼續(xù)探究：光反應(yīng)與暗反應(yīng)作為光合作用的不同階段，它們有什么區(qū)別和聯(lián)系呢？這類問題可由學(xué)生自己設(shè)計(jì)表格并進(jìn)行分析、討論，從而培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

2.2 拓展探究實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生設(shè)計(jì)能力

在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以給出實(shí)驗(yàn)課題，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，自己選擇實(shí)驗(yàn)材料、儀器、試劑等，鼓勵(lì)學(xué)生用不同的方法設(shè)計(jì)同一個(gè)實(shí)驗(yàn)課題。例如，酶作為生物催化劑，具有催化劑的特點(diǎn)，在化學(xué)反應(yīng)前后，酶本身不發(fā)生變化，那么它和無機(jī)催化劑相比，具有哪些不同的特點(diǎn)呢？下面通過表1中的實(shí)驗(yàn)來探究。

把實(shí)驗(yàn)過程用表格的形式表達(dá)出來，學(xué)生根據(jù)表格中的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。實(shí)驗(yàn)證明，過氧化氫酶的催化效率比Fe³⁺的催化效率要高很多。事實(shí)上，酶的催化效率一般是無機(jī)催化劑的107～1013倍。上述實(shí)驗(yàn)說明了酶的一個(gè)特性——高效性。

另一方面，淀粉可在酶的作用下水解成麥芽糖；蔗糖在酶的作用下水解成葡萄糖和果糖，下面通過表2中的實(shí)驗(yàn)來探索淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的催化水解作用是否相同。

學(xué)生根據(jù)表格中的步驟實(shí)施探究實(shí)驗(yàn)的操作。通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。實(shí)驗(yàn)證明，淀粉酶只能催化淀粉的水解，不能催化蔗糖的水解，酶的催化作用具有專一性。

這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)有一定的難度，所以將實(shí)驗(yàn)過程以表格的形式總結(jié)出來，讓學(xué)生根據(jù)自己設(shè)計(jì)的表格當(dāng)中的步驟來操作，使實(shí)驗(yàn)步驟簡(jiǎn)單明了，達(dá)到一定的實(shí)驗(yàn)效果，從而提高學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力。

3 以師生互動(dòng)為前提 展開師生互動(dòng)式探究

在教學(xué)實(shí)踐過程中，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在探究中學(xué)，在合作中學(xué)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)探究，樂于探究。新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)合作學(xué)習(xí)，在能力要求中提出學(xué)生要分享信息，聽取他人的意見，因此要注重培養(yǎng)學(xué)生的合作精神、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。如講到“觀察各細(xì)胞器的形態(tài)、結(jié)構(gòu)”時(shí)，教師可利用掛圖或課件展示細(xì)胞質(zhì)內(nèi)各種細(xì)胞器的圖片，指導(dǎo)學(xué)生觀察各種細(xì)胞器的形態(tài)、結(jié)構(gòu)，討論各種細(xì)胞器的功能，明確各細(xì)胞的功能，幫助學(xué)生確定細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核的位置和比例，要求學(xué)生根據(jù)各細(xì)胞器的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能，制作真核細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)模型。

（1）學(xué)生自行組織小組；

（2）討論構(gòu)建模型（理論模型或?qū)嵨锬Ｐ停?/p>

（3）確定使用的材料用具；

（4）討論技術(shù)難點(diǎn)：

①根據(jù)各細(xì)胞器的功能，它在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的分布如何？比例多大？數(shù)量怎樣？理由是什么？②細(xì)胞器結(jié)構(gòu)如何制作？③細(xì)胞結(jié)構(gòu)之間如何連接？

（5）確定制作模型的具體方案，小組分工；

（6）模型制作；

（7）檢查核對(duì)；

（8）表達(dá)、交流和評(píng)價(jià)；

（9）總結(jié)。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生根據(jù)觀察和推導(dǎo)結(jié)果，建立細(xì)胞器在細(xì)胞中的空間模型，學(xué)生需要考慮如何表現(xiàn)各細(xì)胞器的形態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，它們?cè)诩?xì)胞中的數(shù)量、大小、比例，以及在細(xì)胞中的分布等情況，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、空間思維能力、解決問題的能力，加強(qiáng)學(xué)生間的交流與合作，幫助學(xué)生初步了解生物模型的構(gòu)建，體會(huì)模型搭建的探究過程。

總之，生物實(shí)驗(yàn)在生物教學(xué)中處于重要地位，實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)和考核學(xué)生理解和掌握生物學(xué)知識(shí)的一種有效方法，也是考核學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能的最好方法。同時(shí)，對(duì)強(qiáng)化理解和鞏固生物學(xué)知識(shí)以及提高生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技能都有積極作用。實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)了學(xué)生動(dòng)手操作的能力，特別是探究性實(shí)驗(yàn)，能引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛力，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、主動(dòng)探索的能力。endprint