通過經(jīng)典實驗情景 提升學(xué)生思維能力

朱 雄

(重慶市忠縣忠州中學(xué) 404300)

高中生物學(xué)教材中有許多著名的經(jīng)典實驗，它們具有很強的典型性和示范性。在教學(xué)中如能引導(dǎo)學(xué)生融入其中，細(xì)細(xì)體驗、認(rèn)真交流和討論，有利于學(xué)生的自學(xué)能力、理解能力、獲取信息等能力的培養(yǎng)。本文主要以人教版教材《生物學(xué)》必修1“光合作用的探究歷程”一節(jié)的部分經(jīng)典實驗為例，談?wù)勅绾我龑?dǎo)學(xué)生體驗、分析經(jīng)典實驗。

1 培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)、會學(xué)的能力

自學(xué)是一個人終身獲取知識的重要途徑，然而會學(xué)是自學(xué)的前提，會學(xué)就是要從已有的文字、圖、表和符號等素材或情景中獲取信息，從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律特征。授人以魚不如授人以漁，只有教會學(xué)生自學(xué)、會學(xué)，才能為學(xué)生終身學(xué)習(xí)提供可能。

例如，在“光合作用的探究歷程”一節(jié)的教學(xué)中，先讓學(xué)生閱讀普利斯特利、薩克斯、恩格爾曼、魯賓和卡門幾位科學(xué)家所做的實驗，然后要求學(xué)生以小組為單位，用表格的形式自行確定比較項目，對這幾個實驗進(jìn)行比較，學(xué)生的比較項目如下(表1)。

表1 高中生物學(xué)經(jīng)典實驗項目比較表

學(xué)生通過自學(xué)，相互討論確定比較項目，使學(xué)生在生生互動中融入實驗的情景，自行確定比較項目，培養(yǎng)了學(xué)生自學(xué)、會學(xué)的能力。

2 提高學(xué)生驗證事實的能力

學(xué)生“具備驗證簡單生物學(xué)事實的能力”是考綱中實驗與探究能力的要求之一。在前面有關(guān)酶的知識一節(jié)，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了自變量、因變量、無關(guān)變量、對照組、實驗組、單一變量的原則、對照原則和等量原則等對照實驗設(shè)計的相關(guān)知識。

例如，在“光合作用的探究歷程”一節(jié)的以上4個實驗都有對照實驗，實驗結(jié)論都是通過對比得到的。因此，要求學(xué)生以小組為單位，列表比較以上4個實驗的自變量、因變量、無關(guān)變量、實驗組和對照組，并指出哪些操作體現(xiàn)了等量的原則(表2)。學(xué)生完成表2后，可要求他們設(shè)計實驗證明CO2是光合作用的原料。

表2 體現(xiàn)等量操作的原則

在具體的實驗情景中復(fù)習(xí)對照實驗的相關(guān)知識，又在“設(shè)計實驗證明CO2是光合作用的原料”一節(jié)的新情景中應(yīng)用知識。這樣的教學(xué)設(shè)計，使學(xué)生既感興趣、又易于理解和模仿，提高了學(xué)生驗證事實的能力。

3 激發(fā)學(xué)生求異、求變的思維

求變、求異思維的發(fā)展有助于提高實驗綜合能力，從反方向、多角度對同一實驗進(jìn)行分析，對學(xué)生進(jìn)行變式思維訓(xùn)練，有利于學(xué)生求變、求異思維的發(fā)展。

例如，在薩克斯的實驗中，把綠葉放在暗處幾小時，目的是什么？不在暗處放幾小時，可能會產(chǎn)生什么樣的實驗現(xiàn)象？對綠葉遮光的處理是以主葉脈為對稱軸左右方向一半遮光一半曝光，還是以主葉脈的中垂線為對稱軸上下方向一半遮光一半曝光更好？原因是什么？該實驗除能證明光合作用產(chǎn)物有淀粉外，還能證明光合作用所需條件之一是什么？恩格爾曼的實驗中，恩格爾曼不選常見綠葉而是選用水綿為實驗材料的好處是什么？把好氧細(xì)菌換為厭氧細(xì)菌，現(xiàn)象和結(jié)果會不會改變？是換好還是不換好？該實驗除能證明光合作用的場所是葉綠體外，還能得出哪些結(jié)論？魯賓和卡門為了探究光合作用中氧元素的去向，用到了什么科學(xué)技術(shù)手段？他們?yōu)槭裁赐瑫r設(shè)置兩組實驗？只用一組實驗可不可以？為什么？

課堂上設(shè)計以上問題串變化情景，讓學(xué)生具有新鮮感，學(xué)生思維就能活躍。通過對學(xué)生進(jìn)行這種變式思維訓(xùn)練，有助于激發(fā)學(xué)生思維的靈活性和廣闊性。

4 增強學(xué)生邏輯思維嚴(yán)謹(jǐn)性

通過表2的分析，讓學(xué)生體會到每個實驗都設(shè)置了兩組實驗進(jìn)行對照，對照實驗中設(shè)置對照組排除了無關(guān)變量對實驗結(jié)果的影響，從而得出實驗結(jié)果的不同，就是由于自變量的不同引起的，這種設(shè)計本身就體現(xiàn)邏輯的嚴(yán)密性。

例如，為了使實驗設(shè)計科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，可這樣來引導(dǎo)學(xué)生。某位學(xué)生將一塊干面包平均分成兩部分，其中一部分用碘液檢驗變成了藍(lán)色，然后他嚼碎了干面包另一部分，并用本尼迪試劑(一種用來檢驗麥芽糖的試劑)檢驗嚼碎的部分，嚼碎的面包變成了紅色(麥芽糖與試劑反應(yīng)的顏色)。因此，學(xué)生認(rèn)為面包被嚼碎時淀粉變成了麥芽糖。你認(rèn)可該學(xué)生的結(jié)論嗎？為什么？如果不認(rèn)可該學(xué)生的結(jié)論？原因是什么？你認(rèn)為應(yīng)怎樣設(shè)計實驗才能證明這個學(xué)生的結(jié)論?

通過這樣的邏輯思維訓(xùn)練，可增強學(xué)生對實驗設(shè)計嚴(yán)謹(jǐn)性的認(rèn)同感。

5 促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探索的興趣

教師要注意挖掘、設(shè)計教材知識，把呆板的知識變成靈活的情景，以問題或任務(wù)為驅(qū)動力，讓學(xué)生在運動的、變化的和感興趣的情景中，促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)探索的興趣。

例如，“光合作用的場所、條件、原料和產(chǎn)物”的發(fā)現(xiàn)，是多位生物學(xué)家不懈地努力探索的結(jié)果。“DNA是生物的遺傳物質(zhì)”也是格里菲思、艾弗里、赫爾希和蔡斯等科學(xué)家前后不斷探索的結(jié)果。學(xué)生有過探索未知結(jié)果的經(jīng)歷嗎？他們想不想具有科學(xué)家這種設(shè)計實驗、探索事物本質(zhì)規(guī)律的能力呢？學(xué)生學(xué)習(xí)過滲透作用的知識以后，知道淀粉能否通過半透膜嗎？如果不知道，能否設(shè)計實驗進(jìn)行探究呢？學(xué)生知道淀粉酶的化學(xué)本質(zhì)是什么嗎？孟德爾發(fā)現(xiàn)生物的遺傳規(guī)律后，生物學(xué)家摩爾根明確表示不相信；薩頓提出基因位于染色體上假說后，摩爾根也是持懷疑態(tài)度。于是摩爾根等人親自設(shè)計實驗探究，最終證明薩頓的假說是正確的。

最終，可以提問學(xué)生：“你能親自設(shè)計實驗，來證明淀粉酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)了嗎？面對上述的案例講解，你能有不同的想法嗎？”通過這樣的教學(xué)設(shè)計，能促進(jìn)學(xué)生對生命科學(xué)探索的興趣。