秦海

摘 要： 探究性實驗教學(xué)是新課改的重要內(nèi)容，這對高校選拔具有科學(xué)探究能力和創(chuàng)新能力的人才具有重大意義。本文以人教版高中生物教材中幾個經(jīng)典的實驗為案例，從確立探究思想，喚醒創(chuàng)新意識；既向?qū)W生提出問題，又讓學(xué)生提出問題；重視查閱文獻(xiàn)，提高搜集能力；引導(dǎo)發(fā)散思維，鼓勵課外探究；通過科研的艱辛，培養(yǎng)耐挫意識等方面展開探究性教學(xué)實踐，取得良好的效果，并進(jìn)一步提出一些改進(jìn)想法，應(yīng)立足課本，不斷完善探究實驗的細(xì)節(jié)，拓寬視野，甚至跳出課本尋找適合于高中階段的探究性實驗方法。

關(guān)鍵詞： 高中生物 探究性實驗 教學(xué)實踐

生物新課改明確提出要以學(xué)生發(fā)展為本的理念，對于高中生物來說，這就需要通過開展以探究為核心的實驗教學(xué)實現(xiàn)。探究式實驗教學(xué)就是讓學(xué)生在教師的指導(dǎo)下由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動學(xué)習(xí)，積極參與科學(xué)探索過程，嘗試模擬科學(xué)家在生活實踐中提出問題、解決問題的方式，學(xué)會搜集和加工所需資料，養(yǎng)成主動探索、大膽質(zhì)疑、發(fā)散思考的習(xí)慣，進(jìn)而培養(yǎng)自己的創(chuàng)新和實踐能力?！墩n程標(biāo)準(zhǔn)》明確提出學(xué)生應(yīng)根據(jù)已有的背景知識和觀察證據(jù)，通過邏輯的推理和科學(xué)的想象提出問題、形成假設(shè)或作出某些預(yù)測，在問題與假設(shè)的基礎(chǔ)上，設(shè)計探究方案，選擇工具、儀器、設(shè)備更廣泛地搜集證據(jù)，并通過分析數(shù)據(jù)驗證假設(shè)或修改假設(shè)，最終形成探究結(jié)果。不僅如此，高考作為選拔性考試，也對探究能力提出較高的要求，這對高校選拔具有科學(xué)探究能力和創(chuàng)新能力的人才具有重大意義。然而由于部分地區(qū)和學(xué)校未能及時扭轉(zhuǎn)應(yīng)試教育的思想，或由于課時所限，并沒能有效展開探究性實驗，這也就造成探究流于形式，形成“穿著新鞋走老路”的局面。故在此筆者首先談?wù)勛约旱木唧w實踐。

一、引導(dǎo)學(xué)生開展探究性實驗教學(xué)的具體實踐

1.確立探究思想，喚醒創(chuàng)新意識。

長期傳統(tǒng)灌輸式的教學(xué)模式使許多學(xué)生思想束縛乃至僵化，在學(xué)習(xí)過程中不會主動思考，更談不上創(chuàng)新。有的學(xué)生甚至認(rèn)為，創(chuàng)新是科學(xué)家的事情，與自己沒有關(guān)系，自己也沒有能力這樣做。其實每個學(xué)生都有一定的創(chuàng)新潛能，這需要在教師的幫助下喚醒并挖掘它們，所以教師要充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，給學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)造性學(xué)習(xí)的空間，讓他們打破思維定勢，培養(yǎng)發(fā)散思維。比如在《探究植物細(xì)胞的吸水和失水》中，在實驗設(shè)計時，課本上給出的實驗材料是洋蔥鱗葉外表皮，實驗試劑是30%的蔗糖溶液。如果照本宣科，學(xué)生自然就會墨守成規(guī)地接受，但沒有任何思維的訓(xùn)練，當(dāng)以后碰到獨立設(shè)計實驗的時候，就會對材料和試劑的選擇無從下手，所以這里要讓他們產(chǎn)生為什么這樣選擇的疑問，從而擺脫課本的束縛，真正地進(jìn)行探究。故在此處通過這樣的幾個問題引導(dǎo)學(xué)生討論：課本中用紫色洋蔥鱗片葉作為實驗材料，你能列舉出其他合適的實驗材料嗎？你是如何確定所用的蔗糖溶液濃度大于細(xì)胞液濃度的？大于細(xì)胞液濃度的蔗糖溶液都適合使用嗎？學(xué)生在討論中各抒己見，最后教師加以總結(jié)：活的成熟的植物細(xì)胞，液泡有顏色，容易獲得材料，容易制作裝片；配置一系列濃度梯度的蔗糖溶液分別處理植物細(xì)胞，觀察細(xì)胞在何濃度下開始發(fā)生質(zhì)壁分離；濃度過高使植物細(xì)胞失水過度死亡，濃度相對較低則質(zhì)壁分離速度慢，所以選擇合適的濃度。這樣一來學(xué)生便體驗到跳出課本框框，真正獨立探究的樂趣。

2.既要向?qū)W生提出問題，又要讓學(xué)生提出問題。

在教學(xué)過程中，通過有梯度的問題串，讓學(xué)生積極思考，有利于學(xué)生自主合作進(jìn)行探究學(xué)習(xí)，也使學(xué)生的主體地位得到充分體現(xiàn)。問題既要圍繞科學(xué)探究的過程，又要培養(yǎng)發(fā)散遷移的能力。例如可以通過下列問題串，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)滲透作用：1.是否有水分子從長頸漏斗進(jìn)入燒杯內(nèi)？2.半透膜兩側(cè)水分子通過的數(shù)量一樣嗎？3.什么原因?qū)е逻M(jìn)入長頸漏斗的水分子多？4.如果用一層紗布代替半透膜，漏斗管內(nèi)的液面還會升高嗎？5.如果燒杯中不是清水，而是同樣濃度的蔗糖溶液液面會升高嗎？6.如果有兩瓶丟掉標(biāo)簽的不同濃度的蔗糖溶液，則通過滲透裝置如何鑒別？

通過創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生提出問題，培養(yǎng)他們的問題意識。愛因斯坦曾說：“提出一個問題比解決一個問題更重要?！笨茖W(xué)探究的第一步就是通過觀察現(xiàn)象提出問題，而所要觀察的現(xiàn)象便是這里所指的情境，所以創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)?shù)那榫臣饶苷T發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)愿望，又能有效引導(dǎo)學(xué)生提出問題。例如教師先讓學(xué)生舉出生活中的動物細(xì)胞吸水的例子，然后給學(xué)生呈現(xiàn)滲透現(xiàn)象，即燒杯內(nèi)裝有清水，長頸漏斗內(nèi)裝有蔗糖溶液，長頸漏斗下面封一層半透膜，開始時長頸漏斗內(nèi)外液面相平，一段時間后會出現(xiàn)長頸漏斗內(nèi)液面升高的現(xiàn)象。然后將動物細(xì)胞及滲透裝置放在一起，讓學(xué)生在動物細(xì)胞吸水和長頸漏斗“吸水”這兩個例子的對比中提出問題。學(xué)生在這樣的對比情境中，很容易提出“動物細(xì)胞的細(xì)胞膜相當(dāng)于半透膜嗎”等有價值的科學(xué)問題。又如將整個課堂看做一個大的情景，下課前可以這樣問學(xué)生：“老師問了你們很多問題，你們這節(jié)課有沒有什么問題要問老師的嗎？”

3.重視查閱文獻(xiàn)，提高搜集能力。

探究活動不能孤軍奮戰(zhàn)，站在前人的肩膀上能看得更遠(yuǎn)，所以文獻(xiàn)資料在探究活動中起著至關(guān)重要的作用，尤其是提出問題、作出假設(shè)、得出結(jié)論等環(huán)節(jié)都需要它的支持。例如提出“動物細(xì)胞的細(xì)胞膜相當(dāng)于半透膜嗎”這一問題后，下一步就是要作出假設(shè)，但學(xué)生此時沒有滲透作用的相關(guān)知識背景，所以就順理成章地告訴學(xué)生現(xiàn)在需要查閱一下滲透作用的相關(guān)資料，以便順利作出假設(shè)，緊接著由教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)滲透現(xiàn)象。這樣一種設(shè)計方式打破了課本的原有布局，把原本要在這節(jié)課中先講的滲透作用作為探究活動中的文獻(xiàn)資料處理。學(xué)生在學(xué)習(xí)這一知識時會不由地思考：“有了這些知識能作出怎樣的假設(shè)呢？”這樣不但有利于學(xué)生理解探究活動的過程，而且讓他們深刻地認(rèn)識到查閱文獻(xiàn)的重要性。

當(dāng)然查閱資料更多的是在課下進(jìn)行。隨著生命科學(xué)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)資源越來越豐富，因此教師可以在課前將課題布置給學(xué)生，并指導(dǎo)學(xué)生如何利用搜索引擎充分合理地利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行文獻(xiàn)收集，在課堂教學(xué)前進(jìn)行有效的組內(nèi)和組間交流，最后由教師進(jìn)行相應(yīng)的指導(dǎo)。

4.引導(dǎo)發(fā)散思維，鼓勵課外探究。

一節(jié)課上能探究的問題畢竟有限，教師要激發(fā)學(xué)生積極的探索欲望，引導(dǎo)他們發(fā)散思維，對課堂上沒解決的問題繼續(xù)探究。例如本節(jié)課接近尾聲的時候，教師強(qiáng)調(diào)：“本節(jié)課的探究內(nèi)容已經(jīng)完成，但探究活動并未結(jié)束，同學(xué)們能不能想到有什么問題值得我們進(jìn)一步探究呢？”學(xué)生經(jīng)過小組討論提出各種很有價值的課題，有學(xué)生提出：“不成熟的植物細(xì)胞既然沒有大液泡，那什么結(jié)構(gòu)相當(dāng)于半透膜呢？”還有學(xué)生的思路由定性走向了定量，提出“細(xì)胞液濃度的測量并應(yīng)用于鹽堿地改造”，等等。學(xué)生展開思維的翅膀，憑借自己的知識、經(jīng)驗、興趣，多角度、多層次地思考，創(chuàng)新能力得以充分發(fā)揮。另外可以成立課外興趣小組，讓他們在課外完成自己感興趣的課題，從課上走到課下，從提出問題到親自分析問題、解決問題，從而實現(xiàn)他們的創(chuàng)新價值，這樣就能真正提高生物科學(xué)素養(yǎng)。教師應(yīng)在此過程中盡可能地做好服務(wù)，為學(xué)生提供便利條件，如實驗材料、實驗器材、實驗場所等，條件允許的話還可以帶學(xué)生進(jìn)行參觀、調(diào)查等社會實踐，只有這樣才有利于我們培養(yǎng)出更多創(chuàng)新型的人才。

5.通過科研的艱辛，培養(yǎng)耐挫意識。

生物是一門以生命為研究對象的學(xué)科，教師在傳授給學(xué)生生物學(xué)知識的同時更應(yīng)該挖掘?qū)W科教育的人文價值，滲透人文教育，培養(yǎng)人文素養(yǎng)，使學(xué)生得到充分全面的發(fā)展。因此，教師既要關(guān)培養(yǎng)學(xué)生實驗探究能力，又要讓學(xué)生體會到科學(xué)的發(fā)展是一個艱辛的過程。教師在鼓勵學(xué)生多進(jìn)行課外探究時，也要告訴學(xué)生：“獨立進(jìn)行探究活動畢竟不像教材中的實驗?zāi)菢觼淼默F(xiàn)成，而是需要自己親自設(shè)計每個環(huán)節(jié)，所以出現(xiàn)失敗是很正常的，重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)都是經(jīng)歷了成千上萬次失敗才最終成功的，我們不能只看到最后成功的光環(huán)，而忘記過程的艱辛，所以失敗是成功之母，希望大家在探究過程中即使遇到挫折也不要放棄，要堅定信念，相信我們每個人都有成為科學(xué)家的潛質(zhì)?！?/p>

通過上述具體的實踐，學(xué)生的探究欲望望愈發(fā)強(qiáng)烈，探究能力明顯提高，而要讓探究性實驗長期更有效地進(jìn)行下去，一線教師還要改變固有思維，不斷學(xué)習(xí)充實，不斷開拓創(chuàng)新，對已有的探究性實驗加以改進(jìn)，以便更滿足教學(xué)需要，故筆者有以下思考。

二、對探究性實驗加以改進(jìn)的幾點思考

1.立足課本，不斷完善探究實驗的細(xì)節(jié)。

“細(xì)節(jié)決定成敗”。如果細(xì)節(jié)處理得當(dāng)，就會使整個探究過程變得順利很多，甚至決定實驗?zāi)芊癯晒?。這就要求教師在教材的基礎(chǔ)上，不斷摸索，不斷對細(xì)節(jié)進(jìn)行創(chuàng)新。例如《探究植物細(xì)胞的吸水和失水》中，如果用蔗糖溶液作為外界溶液，則原生質(zhì)層不會出現(xiàn)P64圖4-3中顯示的均勻分離的現(xiàn)象。經(jīng)過一系列探索研究，我們發(fā)現(xiàn)利用硝酸鉀溶液代替蔗糖溶液便可以使原生質(zhì)層均勻分離，不僅如此，而且經(jīng)過一段時候還能自動復(fù)原，這樣便有效地訓(xùn)練學(xué)生的發(fā)散思維。又如《探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響》中的真空滲水法，很少有學(xué)校將其作為學(xué)生實驗開展，主要因為蠶豆葉片較難獲得且效果不理想。有沒有容易獲得且效果好的實驗材料呢？經(jīng)過對各種校園植物的摸索，我們發(fā)現(xiàn)臘梅葉片經(jīng)打孔、抽氣、沉底后，在合適條件下5分鐘～10分鐘便可上浮，因而很適合本實驗，這樣便攻克了本實驗的選材難關(guān)。

2.拓寬視野，跳出課本尋找適合于高中階段的探究實驗方法。

有些高中實驗，由于方法所限，難以在一節(jié)實驗課內(nèi)完成，使得各校都不約而同地采用灌輸式教學(xué)，這樣一來一節(jié)探究性實驗課便形同虛設(shè)。而如果善于從課本之外搜索資源，或許就能找到理想的方法。例如《探究用樣方法調(diào)查草地中某種雙子葉植物的種群密度》，本節(jié)實驗的進(jìn)行需要在戶外選擇樣方，這在時間和空間上有很大局限，但高校中的《生態(tài)學(xué)實驗》卻能夠啟發(fā)我們解決這一困難。我們可以將戶外實驗搬到室內(nèi)模擬進(jìn)行，即植物種群密度調(diào)查方法如下：1.準(zhǔn)備一個1m2木盒（10格×10格），這就相當(dāng)于整個樣地，將木盒內(nèi)100個小方格編號：00—99，每個小方格相當(dāng)于一個樣方；2.準(zhǔn)備一包一定數(shù)量的黃豆，這就相當(dāng)于待測種群，將其隨機(jī)散布在木盒內(nèi)；3.隨機(jī)抽取樣方，樣方數(shù)量要充足；4.計數(shù)已抽取樣方中的個體數(shù)量；5.計算每個樣方內(nèi)平均個體數(shù)，然后乘100，即為種群數(shù)量的估計值。不僅如此，教師還可以指導(dǎo)興趣小組的學(xué)生進(jìn)行進(jìn)一步探究植物物種的多樣性：1.將木盒內(nèi)100個小方格編號：00—99；2.將混好的各色豆隨機(jī)散布在木盒內(nèi)，其中不同顏色的豆相當(dāng)于不同植物種群；3.隨機(jī)抽取樣方20個；4.計數(shù)已抽取樣方中的各種豆的數(shù)量；5.利用辛普森指數(shù)，計算群落的物種多樣性。這樣一來，通過實驗室模擬的方法開展探究實驗，既能準(zhǔn)確地體現(xiàn)實驗原理，克服實際中的諸多不便，又能調(diào)動學(xué)生的積極性，引導(dǎo)他們充分思考，將現(xiàn)實問題模型化，并根據(jù)現(xiàn)有材料設(shè)計和實施探究活動，從而達(dá)到良好的教學(xué)效果。

綜上所述，在高中生命科學(xué)探究性實驗教學(xué)過程中，教師既要引導(dǎo)并培養(yǎng)學(xué)生的探究思想和探究能力，又要積極主動地發(fā)展并完善現(xiàn)有探究實驗的細(xì)節(jié)，讓它們更適合高中教學(xué)實際。相信隨著探究性實驗教學(xué)的日臻完善，學(xué)校能培養(yǎng)出更多的具有探究能力的人才。

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