錢雪松

(吳江汾湖高級(jí)中學(xué)，江蘇 吳江 215211)

活用研究性學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生生物實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)

錢雪松

(吳江汾湖高級(jí)中學(xué)，江蘇 吳江 215211)

鑒于生物教師兼任高中階段的學(xué)生研究性學(xué)習(xí)指導(dǎo)任務(wù)，把生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的實(shí)踐與研究性學(xué)習(xí)進(jìn)行有效的結(jié)合，在研究性學(xué)習(xí)中實(shí)踐實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作，提高學(xué)生研究性學(xué)習(xí)的水平和生物實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，創(chuàng)建學(xué)科之間融洽、和諧關(guān)系.

高中生物;研究性學(xué)習(xí);實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)

縱觀近幾年江蘇高考試卷中的實(shí)驗(yàn)題，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ囊竺黠@提高，如2014年的第30題考查高壓蒸汽滅菌鍋結(jié)構(gòu)及使用，2015年28有絲分裂實(shí)驗(yàn)及30題微生物培養(yǎng)，2016年29題綠藻的固定化實(shí)驗(yàn).但從卷面上看，學(xué)生得分并不理想，實(shí)驗(yàn)操作及設(shè)計(jì)能力距高考要求還有一定的差距.如何創(chuàng)設(shè)條件克服以往的紙上談兵的紙上實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生動(dòng)手真實(shí)的完成完整的實(shí)驗(yàn)過(guò)程對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思維和能力是非常有意義的.眾所周知生物教學(xué)課時(shí)是不能支撐這樣的訓(xùn)練，如何拓展生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)空呢，每周的研究性學(xué)習(xí)或許是一條非常有用的補(bǔ)充途徑.

一、生物高考中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的題型

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的題型一般有3類：第一類是找出實(shí)驗(yàn)方案錯(cuò)誤；第二類是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟；第三類設(shè)計(jì)完整的實(shí)驗(yàn)方案.其中第一類題型難度適中,題目中已經(jīng)包含有基本信息和要求,只要明確實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則并分析自變量與因變量的對(duì)應(yīng)關(guān)系,就能夠找出問(wèn)題所在,正確回答.第二類題型一定程度上檢驗(yàn)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以及完善方案的能力，題目一般已經(jīng)給出了基本的設(shè)計(jì)思路，只需按照基本原則就可續(xù)寫完成.第三類題目對(duì)能力的要求較高，具有開(kāi)放性，并且實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可能有多種方案，答案并不唯一，充分考查了學(xué)生的科學(xué)研究能力 .怎么才能使學(xué)生以不變應(yīng)萬(wàn)變呢？給予學(xué)生一些自己設(shè)計(jì)、實(shí)踐的練習(xí)機(jī)會(huì)是非常必要的，眾所周知的我們生物教學(xué)時(shí)間相當(dāng)緊迫，能給學(xué)生提供具體的實(shí)驗(yàn)時(shí)間受到了限制.但是現(xiàn)在的研究性學(xué)習(xí)多數(shù)是其他科目教師包括我們生物教師兼任的.充分的利用研究性學(xué)習(xí)這個(gè)舞臺(tái)來(lái)開(kāi)拓實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)踐可謂一舉兩得.如何使學(xué)生喜歡并投入很高的熱情去研究生物實(shí)驗(yàn)方面的研究性學(xué)習(xí)呢，可以在研究性學(xué)習(xí)的各個(gè)環(huán)節(jié)相互交融，首先就是研究性學(xué)習(xí)課題的選擇.

二、研究課題的選擇：要與時(shí)俱進(jìn)，與生活共舞

例如，必修三中“調(diào)查雙子葉植物的種群密度”就是對(duì)于樣方法調(diào)查植物種群密度的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練.在研究性學(xué)習(xí)中，不是把這樣的實(shí)驗(yàn)很平淡、蒼白的(介紹實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)的材料、步驟等等)給學(xué)生，讓他們隨意的選擇一種雙子葉植物來(lái)做個(gè)調(diào)查.筆者給學(xué)生提供了“學(xué)校附近加拿大一枝黃花的研究”這樣的一個(gè)課題，首先學(xué)生認(rèn)識(shí)了這種植物的是一個(gè)生態(tài)入侵的殺手，會(huì)對(duì)所到之處的生態(tài)環(huán)境造成巨大的破壞，這必然引起學(xué)生的關(guān)注.接著展示附近的加拿大一枝黃花的一些圖片，有的學(xué)生可能會(huì)被它那漂亮的黃花所迷惑，教師要提醒學(xué)生關(guān)注它的繁殖速度是非常驚人的，破壞力量是非常巨大的.怎么才能體現(xiàn)它的繁殖速度呢，需要觀察幾年里一定區(qū)域中每年的密度來(lái)親身感受它那恐怖的繁殖與破壞力，這就要求學(xué)生掌握樣方法調(diào)查雙子葉植物密度的方法.這樣的研究性學(xué)習(xí)就是和生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)最完美的結(jié)合，效果非常的理想.如“植物物種多樣性的調(diào)查”、“水質(zhì)污染對(duì)生物的影響”、“食物中主要營(yíng)養(yǎng)成分的鑒定”等都可以作為我們的研究性課題.

三、在研究方案的設(shè)計(jì)中開(kāi)拓學(xué)生的設(shè)計(jì)思維能力

為了提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和實(shí)際的操作能力，把設(shè)計(jì)方案的權(quán)力交給了學(xué)生組成的研究性學(xué)習(xí)小組，讓學(xué)生們通過(guò)自己的思維設(shè)計(jì)合理的方案.學(xué)生做主設(shè)計(jì)方案并不是說(shuō)教師就放任他們隨意的設(shè)想方案了，強(qiáng)調(diào)了三個(gè)方面的要求，一是要有科學(xué)性，要遵循對(duì)照原則和單因子變量原則等實(shí)驗(yàn)原則；二是要求學(xué)生在科學(xué)性的基礎(chǔ)上要要體現(xiàn)合理性和易操作性；三是在設(shè)計(jì)的過(guò)程中既要發(fā)揮個(gè)人的主觀能動(dòng)性，又要體現(xiàn)小組內(nèi)的分工合作精神，每位同學(xué)先獨(dú)立完成自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，然后在組內(nèi)進(jìn)行討論評(píng)價(jià)，再選擇比較典型的幾個(gè)方案來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)操作，觀察現(xiàn)象，最后選出最佳的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案.

例如，把必修一中“生物組織中的還原糖、脂肪和蛋白質(zhì)的鑒定”實(shí)驗(yàn)引入到研究性學(xué)習(xí)中，提出學(xué)生研究的課題《每天自己的膳食是否合理的研究》，要求學(xué)生根據(jù)生物學(xué)的知識(shí)，鑒定的實(shí)驗(yàn)原理結(jié)合每個(gè)人每天的食物，來(lái)設(shè)計(jì)出檢測(cè)自己膳食是否合理.每個(gè)同學(xué)都積極的完成了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，小組再進(jìn)行討論評(píng)價(jià)，選出一些典型的方案，教師沒(méi)有簡(jiǎn)單的對(duì)學(xué)生的方案給予肯定或否定，對(duì)他們的材料給予歸類，建議把食物分類由不同小組去鑒定，最終的結(jié)果再匯總展示，通過(guò)這個(gè)研究性學(xué)習(xí)，一方面學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活中一些食物油炸過(guò)后糖類和蛋白質(zhì)的含量降低了，油脂的含量升高了，表示了對(duì)肯德雞等營(yíng)養(yǎng)垃圾快餐的厭棄；同時(shí)，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思維能力及實(shí)驗(yàn)操作能力得到了開(kāi)拓訓(xùn)練.

四、在研究過(guò)程中檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的對(duì)與錯(cuò)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的第一類題型就是是找出給出的實(shí)驗(yàn)方案中的錯(cuò)誤之處，如何來(lái)確定是否錯(cuò)誤呢，方法應(yīng)該是多種多樣的，既可以從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則出發(fā)；還可以根據(jù)平時(shí)的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)積累進(jìn)行判斷；最重要的一條是 “實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”.在研究性學(xué)習(xí)的過(guò)程中，不滿足對(duì)教材中的一些科學(xué)實(shí)驗(yàn)做一個(gè)簡(jiǎn)單的重復(fù)，要鼓勵(lì)學(xué)生吐露自己的心聲，可以把平時(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的一些疑惑進(jìn)行二次的試驗(yàn)探究，觀察現(xiàn)象，感悟標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的內(nèi)在緣由，升華自己的設(shè)計(jì)情操.例如在還原糖的鑒定中要求新鮮配制的斐林試劑，甲液和乙液等量混合均勻后再注入.有學(xué)生就對(duì)這里展開(kāi)研究，把甲液和乙液分別加入試管觀察現(xiàn)象，有的學(xué)生對(duì)蛋白質(zhì)鑒定中的雙縮脲試劑A液和B液的分別加入展開(kāi)研究，把二者混合后再加入試管觀察現(xiàn)象.有了真實(shí)的實(shí)踐探索，學(xué)生就從內(nèi)心深處明白了標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)步驟的用心良苦了.再進(jìn)行類似的判斷設(shè)計(jì)過(guò)程就顯得非常的容易了.

五、在研究的成果與反思中趁熱打鐵、強(qiáng)化專項(xiàng)練習(xí)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)是一個(gè)從認(rèn)識(shí)到實(shí)踐，在實(shí)踐中提高學(xué)生的思維能力的過(guò)程.提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，強(qiáng)化訓(xùn)練是必經(jīng)之路.學(xué)生在明確了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原理后，只有通過(guò)必要強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)訓(xùn)練，才能真正掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力.在研究性學(xué)習(xí)的成果展示部分，不但要引導(dǎo)學(xué)生重視分析和解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果，以及推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)結(jié)論能力的培養(yǎng)，還要趁熱打鐵通過(guò)對(duì)不同要求的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分類教學(xué)，加以專項(xiàng)強(qiáng)化訓(xùn)練，使學(xué)生在鞏固相應(yīng)知識(shí)的同時(shí)，不斷提高自身的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力.實(shí)驗(yàn)改錯(cuò)題和實(shí)驗(yàn)改進(jìn)題主要檢查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的嚴(yán)密性和科學(xué)性的把握，并以此為媒介，引導(dǎo)解決問(wèn)題的思路方法，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和實(shí)驗(yàn)思維能力，主要是對(duì)學(xué)生理論知識(shí)的換位考察.在實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)過(guò)程中，通過(guò)此類題目的訓(xùn)練，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)題目中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程，在糾錯(cuò)和改進(jìn)中逐漸熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本步驟和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中應(yīng)該避免的問(wèn)題.例如這樣的研究性學(xué)習(xí)課題:驗(yàn)證“光是光合作用合成有機(jī)物必需的條件”某學(xué)生設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)步驟：①將實(shí)驗(yàn)植物及裝置放在暗室中饑餓，消耗掉葉片內(nèi)儲(chǔ)藏的有機(jī)物.暗室內(nèi)裝有紅色安全燈.②饑餓一定時(shí)間后，自暗室中取出，照光若干小時(shí)，使其充分進(jìn)行光合作用.③取一片葉片，放入盛有酒精的燒杯中，水浴加熱，使葉綠素溶于酒精中.④將已脫綠的葉片取出，平鋪在一個(gè)培養(yǎng)皿內(nèi)，用碘—碘化鉀溶液，檢測(cè)有無(wú)葡萄糖的特異顏色反應(yīng)出現(xiàn).在實(shí)踐時(shí)，要求學(xué)生不但要找出題目中的錯(cuò)誤：A.①中用綠色安全燈;B.④中的“葡萄糖”改為“淀粉”;C.實(shí)驗(yàn)未設(shè)對(duì)照.還要仔細(xì)體會(huì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，以及自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題.在研究性學(xué)習(xí)的反思中，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)這個(gè)課題的研究，總結(jié)出這類實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題目的一般性的解題規(guī)律來(lái).

總之，研究性學(xué)習(xí)不僅提高了學(xué)生的操作技能水平，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，增強(qiáng)了應(yīng)對(duì)高考挑戰(zhàn)的能力；同時(shí)也是研究性學(xué)習(xí)和高中的兼任教師專業(yè)知識(shí)的有效結(jié)合，對(duì)于高中階段的研究性學(xué)習(xí)課程的扎根和諧發(fā)展都有一定的積極意義.

[1]王建興.開(kāi)展化學(xué)小論文活動(dòng) 提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)[J].文理導(dǎo)航(中旬),2011(07).

[2]梁法德.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué) 提高科學(xué)素養(yǎng)[J].中學(xué)生數(shù)理化(教與學(xué)),2011(08).

[責(zé)任編輯：季春陽(yáng)]

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1008-0333(2017)27-0097-02

2017-07-01

錢雪松(1976.11-)，男 ，江蘇吳江， 中一，大學(xué)本科，從事致力于生物教學(xué)研究.