巧設(shè)實(shí)驗(yàn)問題培養(yǎng)探究能力

1、巧設(shè)實(shí)驗(yàn)問題 培養(yǎng)探究能力加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高中生物新課程的重要特色。采用適 切的教學(xué)方法組織開展探究性實(shí)驗(yàn)，發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究能力 是新課程改革的目標(biāo)之一。高中生物實(shí)驗(yàn)既是深受學(xué)生喜愛 的課堂教學(xué)形式，也是培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、思維能力、分析 問題、解決問題等科學(xué)探究能力的有效途徑 1 。高中生物 教材提供了形式、內(nèi)容豐富的實(shí)驗(yàn)教學(xué)材料，教學(xué)中如何利 用這些素材發(fā)展學(xué)生的探究分析能力呢？通過創(chuàng)新提高課 堂教學(xué)質(zhì)量的有效性方法和方式有很多，而精心設(shè)置一系列 的問題情境，通過巧設(shè)問題，引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生逐步深入分析探 究，提高課堂教學(xué)的尤為可行 2 。下面就如何在教材實(shí)驗(yàn)的 課堂教學(xué)中有關(guān)實(shí)驗(yàn)問題設(shè)計(jì)、創(chuàng)造問題

2、情境、通過實(shí)驗(yàn)教 學(xué)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力方面淺談自己的幾點(diǎn)做法。一、模擬經(jīng)典實(shí)驗(yàn) 在模仿中訓(xùn)練探究能力高中生物新教材中有許多生物科學(xué)史上的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，這 些實(shí)驗(yàn)是許多科學(xué)家為了認(rèn)識(shí)生命的本質(zhì)和規(guī)律而進(jìn)行的 探索活動(dòng)。教學(xué)中，教師既要利用這些素材引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)探 究性學(xué)習(xí)的樂趣，還應(yīng)準(zhǔn)確分析教材中經(jīng)典科學(xué)實(shí)驗(yàn)的功能， 設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法組織教學(xué)。這樣，學(xué)生不僅能獲得科學(xué) 知識(shí)，同時(shí)科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度得到培養(yǎng)，科學(xué)探究能力也 能得到進(jìn)一步發(fā)展 3 。例如光合作用的教學(xué)，包含了光合作 用研究歷程中重要的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，課標(biāo)中對這段史實(shí)的要求是 “說明對光合作用的認(rèn)識(shí)過程” 。具體要求是：讓學(xué)生在學(xué) 習(xí)光合作用

3、的相關(guān)知識(shí)時(shí)，不能僅僅注重歷史性的探討，重 點(diǎn)應(yīng)是讓學(xué)生在分析、研究科學(xué)家的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)過程中，體會(huì) 科學(xué)家的科學(xué)思想和科學(xué)方法，并能通過分析對比，總結(jié)歸 納出科學(xué)發(fā)現(xiàn)的共同特點(diǎn)。如何以教材中光合作用的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)素材為背景設(shè)計(jì)組 織教學(xué)，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力呢？在光合作用認(rèn)識(shí)過程 的教學(xué)中，筆者突出了關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)，如薩克斯的實(shí)驗(yàn)，關(guān)于薩 克斯的實(shí)驗(yàn)筆者設(shè)計(jì)了如下教學(xué)流程： 向?qū)W生提供需要探討的圖文背景、動(dòng)畫等，在觀察、 閱讀經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的過程中了解光合作用的發(fā)現(xiàn)。 在分析光合作用發(fā)現(xiàn)的原始資料、研究動(dòng)機(jī)及研究方 法的過程中，歸納總結(jié)出科學(xué)發(fā)現(xiàn)的共同特點(diǎn)。 繼續(xù)探究、提出問題：“如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究光合作用 過

4、程中需要二氧化碳？”針對問題，交流討論設(shè)計(jì)出完善的 實(shí)驗(yàn)方案。 課后提供實(shí)驗(yàn)條件，學(xué)生進(jìn)行相關(guān)探究實(shí)驗(yàn)。對薩克斯實(shí)驗(yàn)如此處理后的教學(xué)效果是，學(xué)生的學(xué)習(xí)興 趣、主動(dòng)參與意識(shí)都大大提高。學(xué)生在實(shí)施探究實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí) 驗(yàn)結(jié)果有的與預(yù)期不一致，學(xué)生在繼續(xù)解決這些問題的過程 中，不斷提出個(gè)人的見解和主張。在持續(xù)幾天的開放性小組 探究活動(dòng)中，學(xué)生的交往能力與合作意識(shí)有所增強(qiáng)，學(xué)生的 觀察能力、思維能力、分析問題和解決問題能力等科學(xué)探究 能力也得到進(jìn)一步發(fā)展。在交流表達(dá)中，學(xué)生的語言表達(dá)、邏輯思維等能力得到 進(jìn)一步發(fā)展。在模仿科學(xué)家設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探討光合作用實(shí)質(zhì)的過 程中，科學(xué)探究能力得到訓(xùn)練。二、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué) 在創(chuàng)

5、新中激發(fā)探究欲望 教師針對教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的實(shí)際認(rèn)知水平設(shè)置“環(huán)環(huán)相 扣，步步深入”且?guī)в刑魬?zhàn)性的問題，引導(dǎo)學(xué)生積極地進(jìn)入 問題情境，主動(dòng)參與實(shí)踐，主動(dòng)參與“問題解決” 。讓學(xué)生 在實(shí)踐過程中不斷體驗(yàn)成功，在體驗(yàn)成功的過程中不斷引發(fā) 學(xué)生的探索欲望。突出實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式其基本教學(xué)過程是：觀察T實(shí)驗(yàn)T 問題t討論4。新課標(biāo)的具體活動(dòng)建議中的許多活動(dòng)都是以 實(shí)驗(yàn)為中心的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑@是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)教學(xué)模式可以豐富學(xué) 生的感性認(rèn)識(shí)， 提高學(xué)習(xí)興趣， 利于突破教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)， 利于培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，掌握實(shí)驗(yàn)技能。教學(xué)中，對一些 抽象難于理解的生物學(xué)知識(shí)的傳授，教師如能恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)一 些突出實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綄?/p>

6、有利于啟發(fā)學(xué)生思維，增強(qiáng)探 索精神 5。 例如在“細(xì)胞膜”的教學(xué)中，筆者設(shè)計(jì)了構(gòu)建 “細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)”的活動(dòng)。教學(xué)中，首先引導(dǎo)學(xué)生觀察分析各 種科學(xué)史圖文資料，再讓學(xué)生運(yùn)用合適的物件，自主模擬構(gòu) 架微觀、抽象無法展現(xiàn)原型的“細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)”的物理模型， 同時(shí)在構(gòu)建“細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)”的過程中不斷提出問題，并進(jìn)行 探討。使用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綄W(xué)生形成細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的圖像及細(xì) 胞膜結(jié)構(gòu)的理解具有很大的促進(jìn)作用，同時(shí)學(xué)生在構(gòu)建細(xì)胞 膜結(jié)構(gòu)模型的過程中，逐漸養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，學(xué)會(huì)科學(xué) 的建模方法?！凹?xì)胞膜”學(xué)習(xí)過程具體組織如下。(1) 構(gòu)建細(xì)胞膜基本骨架一一磷脂雙分子層步驟一，分析植物細(xì)胞膜通透性研究的科學(xué)史料，你得 到

7、的結(jié)論是什么？步驟二，分析磷脂分子圖文資料，嘗試畫出磷脂分子在 水空氣界面和水中排布方式的二維圖。步驟三，利用合適的物件構(gòu)建細(xì)胞膜中的磷脂分子在細(xì) 胞膜中呈雙分子層排布模型。步驟四，利用血影研究實(shí)驗(yàn)進(jìn)行上述探究活動(dòng)的評價(jià)和 驗(yàn)證，使學(xué)生獲得成功的體驗(yàn)。(2) 探究細(xì)胞膜的成分一一蛋白質(zhì)分子 步驟一，呈現(xiàn)資料，引發(fā)思考與討論。問題 1 ：分析細(xì)胞膜不但會(huì)被溶解脂質(zhì)的物質(zhì)溶解，也 會(huì)被蛋白酶(能專一地分解蛋白質(zhì)的物質(zhì))分解，你的結(jié)論 是什么？問題 2：根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，你對膜的化學(xué)成分在種類上的認(rèn)識(shí)是否有新的結(jié)論？步驟二，分析體驗(yàn)“膜在組成成分上主要由磷脂和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成”探索的過程，得出結(jié)論是：現(xiàn)象

8、和原有知識(shí)T 推理、大膽想象，提出假說T實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和完善假說T得出最 終結(jié)論。（3）探究細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)模型建立過程磷脂分 子和蛋白質(zhì)分子組合方式步驟一，小組合作， 模型架構(gòu)。 要求學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)材料， 架構(gòu)蛋白質(zhì)分子和磷脂分子的可能組合方式。步驟二，呈現(xiàn)資料，引發(fā)思考與討論。問題 1 ：電鏡下的細(xì)胞膜呈現(xiàn)了暗亮暗三層結(jié)構(gòu)，暗的 代表什么物質(zhì)？亮的代表什么物質(zhì)？蛋白質(zhì)分子和磷脂分 子如何排布？問題 2：細(xì)胞膜是不是真是 “蛋白質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)”的三層結(jié)構(gòu)？步驟三，呈現(xiàn)資料，引導(dǎo)對比，深入探究。學(xué)生將自己 建構(gòu)的模型與科學(xué)家的結(jié)論、單位膜模型及冰凍蝕刻技術(shù)模 擬排布圖對比，教師提供錄像及科學(xué)史料，供學(xué)生

9、探究。問題 1：由變形蟲的變形運(yùn)動(dòng)，你推測細(xì)胞膜是不是真 是靜態(tài)結(jié)構(gòu)？問題2:人一鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)，你的結(jié)論是什么？步驟四，修正完善，總結(jié)建模的基本方法。 步驟五，體驗(yàn)與評價(jià)，深化討論。問題 1：流動(dòng)鑲嵌模型是否完美無缺？細(xì)胞膜中除了磷 脂分子和蛋白質(zhì)分子外，還有沒有其他物質(zhì)？問題 2：制作細(xì)胞膜模型有沒有更好的設(shè)計(jì)方法和更合 適的實(shí)驗(yàn)材料？問題 3：細(xì)胞中細(xì)胞器膜、核膜的結(jié)構(gòu)與細(xì)胞膜有什么 相似和不同之處呢？學(xué)生在“細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)”的構(gòu)建過程中，以小組為單位討 論、制作、構(gòu)建、評價(jià)，獲得了細(xì)胞膜的有關(guān)知識(shí)，初步建 立了細(xì)胞膜的空間結(jié)構(gòu)，掌握了模型構(gòu)建的技能，觀察、資 料分析、 批判性思維、 模型構(gòu)

10、建等科學(xué)探究能力得到了發(fā)展。三、課堂實(shí)驗(yàn)解決問題 在實(shí)驗(yàn)中提高探究能力 在“種群密度的調(diào)查”的教學(xué)中，筆者設(shè)計(jì)了“茅草的 種群密度的調(diào)查” 的課堂實(shí)驗(yàn)活動(dòng)， 學(xué)習(xí)過程具體組織如下 激趣入境，提出問題?，F(xiàn)在我們足球場上的草皮由于管理不當(dāng)，雜草逐年增多，生長的主要植物是茅草，還有其 他植物如狗尾草。怎么估算一下茅草數(shù)量是多少呢？ 識(shí)情思境，分析問題。筆者將事先準(zhǔn)備好的圓圈形和 三角形隨機(jī)排列的圖案紙（見圖 1）發(fā)放給學(xué)生。圓圈代表茅草，三角形代表狗尾草，請同學(xué)們閱讀教材 相關(guān)內(nèi)容，然后以前后四人合作小組的方式，用樣方法模擬 調(diào)查足球場內(nèi)茅草的種群密度。 學(xué)生邊看書自學(xué)，邊合作模擬調(diào)查茅草的種群密度

11、。 之后讓一個(gè)小組的學(xué)生到黑板上合作演示，先答后做，解決 如下問題：A. 如何選定樣方？ 用磁鐵把四個(gè)頂點(diǎn)固定在磁力黑板上，然后用尼龍線繞出40cm x 40cm的樣方。B. 如何五點(diǎn)取樣？用尼龍線繞出對角線后，再用粉筆畫出相同的小樣方。C. 如何數(shù)量統(tǒng)計(jì)？ 四名學(xué)生分別統(tǒng)計(jì)出每個(gè)小樣方內(nèi)的茅草數(shù)量，然后求平均。對于高中生物中的實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)，新課程改革給出了明確 答復(fù)，結(jié)合校本教研，因地制宜地創(chuàng)造條件地做，努力為學(xué) 生創(chuàng)造實(shí)踐機(jī)會(huì)。盡一切可能創(chuàng)設(shè)逼真的模擬情境，讓學(xué)生 得到身臨其境的 “享受”，實(shí)踐中不知不覺提高了探究能力 6高中生物新課程的實(shí)驗(yàn)要切實(shí)轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，將 自主性學(xué)習(xí)、探究性學(xué)

12、習(xí)和合作學(xué)習(xí)等方式納入教師的教學(xué) 設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)的更新，優(yōu)化教學(xué)過程。要高度重 視引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立建構(gòu)知識(shí)，改變單純教師講解的教學(xué)模式， 改變過于強(qiáng)調(diào)接受學(xué)習(xí)、死記硬背、機(jī)械訓(xùn)練的現(xiàn)狀。有關(guān) 教材實(shí)驗(yàn)的課堂教學(xué)中精心巧妙設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)問題、創(chuàng)造問題情 境，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力 7 。既重視了概念、 原理等知識(shí)體系的教學(xué)，又防止了“重結(jié)論，輕過程” “重 知識(shí)，輕方法” “重理論，輕實(shí)踐” “重接受，輕創(chuàng)新”等 傳統(tǒng)教學(xué)弊病，切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。參考文獻(xiàn)：1 汪忠，劉恩山 . 生物課程標(biāo)準(zhǔn) （實(shí)驗(yàn)稿） 解讀 M. 北 京：北京師范大學(xué)出版社， 2002： 16-18.2 潘世墨.在課堂講授中引入問題教學(xué)的探討J.上海高教研究， 1998（2）： 43-45.3 王道俊， 王漢瀾 . 教育學(xué) M. 北京：人民教育出版社， 1986：48-50.4 生物課程編寫組