基于探究實驗思路的材料分析與能力培養(yǎng)

楊得俊

摘 要：本文應用類比的方法，與學生進行相關(guān)探究實驗思路的交流，使探究思想與生活實際相聯(lián)系，結(jié)合教材內(nèi)容靈活應用，使艱澀的理論變成科學研究的利器，深化教學內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：探究思路 實驗設計 教材分析 實際應用

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

生物學實驗教學是高中生物教學的重點，也是難點，是貫穿整個生物學的一根紅線，幾乎適合任何生物學問題的解決。生物學實驗教學一方面能使學生掌握生命科學知識，培養(yǎng)學生生物學綜合素養(yǎng);另一方面也是生命科學研究型人才培養(yǎng)所必須的。生物學實驗理論教學主要包含密不可分的兩大內(nèi)容，即探究實驗思路和實驗設計。針對“細胞核——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驗設計的理論，引導學生進行實驗分析，幫助學生大致理解和掌握對生物學問題的探究思路和實驗設計的相關(guān)內(nèi)容。下面談談我的主要做法。

一、教學設計思路

學生閱讀教材中的“材料分析”，教師提出三個問題：問題1：細胞核存在于細胞中有作用嗎？問題2：如何設計實驗來證明你的觀點？問題3：課文“資料分析”的四個實驗有哪些優(yōu)點和不足？基于對這三個問題的解決，使學生大致形成對問題進行探究的基本思路，獲得分析設計實驗、得出結(jié)論的基本能力。

二、教學過程

1.教學導入

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

2.探究思路的滲透

針對“細胞核在細胞中有作用嗎”的問題，教師引導學生分組進行討論、做出合理的假設、找出支持自己觀點的證據(jù)。在此，教師可以應用類比的方法，舉一些生活實際的例子，讓學生看清人們究竟是怎么認同別人觀點的思維方式，以期滲透探究實驗思路的主要環(huán)節(jié)，調(diào)動學生參與學習的積極性，激發(fā)學生學習興趣。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（預期結(jié)果）：我向她求婚她會答應我;實驗驗證（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，課堂教學效果棒棒的。

3.實驗設計相關(guān)內(nèi)容的滲透

引導學生大聲說出自己的觀點（假設）：細胞核在細胞中有作用。教師問：要證明你的觀點是否正確的關(guān)鍵是要干什么？學生答：找一個人人都看得見的證據(jù)。教師再問：證據(jù)從哪里來？學生答：設計實驗。教師追問：設計實驗的關(guān)鍵是什么？引導學生繼續(xù)思考：（1）“有無細胞核”（自變量的操縱）與“細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（預期結(jié)果）的關(guān)系，得出相應的結(jié)論，理清探究思路。（2）“細胞原有的生命活動是否改變”如何檢測才是真實可靠？滲透設置對照實驗的意義和方法。

4.自主學習

學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每一組實驗改變的（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每組實驗中哪些是實驗組，哪些是對照組？設計對照組的目的是什么？⑤你覺得實驗中有沒有可以改進的地方？

5.引導學習

教師引導學生分析資料一——黑白美西螈核移植實驗，教師提問：美西螈皮膚顏色遺傳（性狀遺傳）是由細胞核控制的嗎？引導學生找到看得見的證據(jù)并得出結(jié)論。該實驗中有沒有可以改進的地方或者增加一些實驗，讓該實驗更具有說服力？學生展開小組討論。學生很容易想到是：（1）直接培養(yǎng)黑美西螈和白美西螈，同種美西螈核移植細胞或者受精卵細胞，觀察發(fā)育情況（這是本實驗的空白對照）;（2）用兩種美西螈相互做核移植實驗，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評價，目的是引導學生應用對照實驗讓“看得見的證據(jù)”更具說服力。

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

教師引導學生分析資料三——變形蟲切割實驗，教師提問：變形蟲的細胞核的作用是什么？引導學生用看得見的證據(jù)論證自己的觀點。變形蟲切割實驗在實驗設計方面跟蠑螈橫溢實驗非常相似，可進一步強調(diào)對照實驗的類型。

教師引導學生分析資料四——傘藻的嫁接和核移植實驗，引導學生分別得出嫁接實驗和核移植實驗的結(jié)論。提問：嫁接實驗證明了什么？學生給出的答案：生物的形態(tài)發(fā)育跟細胞核有關(guān)。教師提問并指導：嫁接實驗直接涉及到細胞核嗎？該實驗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)。教師引導學生進入歷史情境：由于傘帽距離傘柄的距離更近，所以科學家當年提出的實驗假設可能是怎樣的？學生回答：傘帽的形態(tài)是由傘柄控制的。教師強調(diào)：即使實驗結(jié)果和預期不符，同樣可以得出一定的實驗結(jié)論。同時也說明人們在認識客觀事物的道路上總是曲折上升的，并不是一帆風順的。

最后教師進行總結(jié)歸納：細胞核控制著生物的遺傳和代謝。

三、教學設計特色及反思

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