网络环境下“制定计划和表达交流”能力培养的研究

刘建新

1 研究背景

目前我国探究实验主要侧重于利用实验仪器开展探究（即实验的实际操作研究），而对如何开发网络在学生实验探究能力培养的方面的研究较少。比如，如何利用网络互相讨论、进行思想的碰撞，提升提出问题的能力；如何利用网络共享探究成果等，均较少有人研究。

我校的设备为开展这类实验提供了可能。我校的网络硬件设备好，学校有生物探究性实验室，学校网络与国际互联网相连接，能够实现学生实验与模拟实验同步进行。全校每间课室都有电脑多媒体设备，且随时可以接入国际互联网。学校配备4个网络教室，有近300台学生用电脑。

2 具体做法

2.1基于网络环境培养学生“制定计划”的能力

生物科学探究需要通过具体的实验操作来获取证据和验证假设。制定生物学探究计划、设计实验方案，将探究的猜想与假设落实到具体的操作方案上来。探究计划是否科学、有序，将直接影响探究结果的可靠性和科学性。

因此，制定计划与设计实验是生物科学探究过程中重要的环节。但在大多数情况下，为了节约时间，使科学探究能在规定的时间内完成，教师或教科书都会介绍现成的探究方案，因此在传统课堂教学中，这个环节学生较少有锻炼的机会。由此看来，让学生经历制定计划与设计实验的过程就显得特别必要。

网络环境下的实验探究能力教学使学生“制定计划”的能力培养成为可能。笔者针对不同学段的学生这方面的能力培养采用不同的做法。

通过文献研究，发现生物探究性实验方案框架一般包括以下几个项目：“确定实验题目、提出问题、作出假设、制订实验计划、实验、预测结果、做出结论等”。其中的实验操作步骤为：“第一步：取材、分组、编号；第二步：分实验组和对照组，要体现出单一变量原则和对照原则；第三步：放在相同适宜条件下进行或反应等；第四步，观察并记录实验结果”。

在网络环境下，笔者为培养学生“制定计划”的能力，主要做了以下工作。

对于初级学习者（如高一学生）“制定计划”的能力培养：在网络教室中通过在网络环境下给m学习支架（即给出科学家探究方案的范本、给出实验方案的框架、给出探究部分的条件、药品、仪器、给出适当的指引等）让学生学习，学生在思维层面做网络下的模拟实验。即根据“提出的问题”用计算机软件设计探究方案，通过网络提交探究方案。提交方案后计算机才给出专业人员的方案设计。对照专业人员的方案设计和其他同学的方案设计，教师引导学生对方案进行自评、小组评价。

对于中高级学习（如高二、高三）者“制定计划”的能力培养：在网络教室中，教师不给出学习支架，让学生根据“提出的问题和做出的猜想假设”在思维层面做网络下的模拟实验，根据“提出的问题”用计算机软件设计探究方案，通过网络提交探究方案。提交方案后计算机才给出专业人员的方案设计。对照专业人员的方案设计和其他同学的方案设计，教师引导学生对方案进行自评、小组评价。学生对方案做出选择，是坚持自己的，还是按科学家或专业人员的方案进行修改（教学流程见图1）。

案例1：测定水绵的细胞液浓度。

在学完“植物细胞的质壁分离和复原”后，有不少学生提出了许多值得探究的问题。如：“能否用水绵等其他材料代替洋葱表皮细胞做实验材料”、“能否测定水绵的细胞液浓度”、“能否采用其他溶液（如胭脂红、龙胆紫溶液）代替蔗糖溶液”等。在引导学生进行大胆的猜想和假设后，笔者要求学生做出相关的实验方案。不少学生做出了不错的方案，并上传至网络。虽然方案的细节有值得打磨的地方，但对初学者来说是难能可贵的。教师利用口头和网络等形式大力表扬了这种精神和做法，并引导学生进行了讨论和学习。

某学生的方案如下：

实验方案：探究水绵的细胞液浓度

（1）提出问题：水绵的细胞液浓度是多少？

（2）做出假设：水绵的细胞液浓度为20%。

（3）实验方案：

①配制质量分数为10%、15%、20%、25%、30%的蔗糖溶液。

②用上述蔗糖溶液对水绵细胞分别进行质壁分离实验。

③将进行了质壁分离的细胞放到显微镜下观察，得出结论。

（4）预测结果：水绵细胞在浓度为10%、15%、20%蔗糖溶液下无明显变化，在浓度为25%、30%蔗糖溶液下发生质壁分离。

（5）结论：猜想正确，水绵的细胞液浓度为20%。

3.2基于网络环境培养“表达与交流”的能力

古人说：“言之无文，行而不远”。新课程标准对学生的“表达与交流”的能力要求主要包括：能写出自己的探究报告，准确表述自己观点，能思考别人的意见，改进自己的探究方案，有合作精神等。

在基于网络环境培养“表达与交流”的能力培养中，笔者的做法是：要求学生写出电子版的探究报告，充分运用QQ、电子邮件、论坛、麦圈、贴吧等、BBS、微博等其中的一项或几项进行交流。能进行现场的交流，包括做探究汇报、接受其他同学或教师提问等（教学流程图2）。

学生活动

案例2：利用网络进行探究结果的汇报。

在进行高二生物“其他的植物激素”一节教学时，教师提前两周引导学生进行分组，布置了收集“植物生长调节剂在生产中的应用”相关资料的任务。学生通过上网、实地考察等方式收集了相关资料，并制作了相关的汇报材料。两周后，学生进行了“植物生长调节剂在生产中的应用”汇报交流。师生共同学习，共同点评、交流。

受到案例发生的过程和结果的启发，不少学生进行其他的生物探究实验。

如：有学生发现用洋葱鳞片叶的外表皮做“植物细胞的质壁分离和复原”的效果不明显。大胆采用逆向思维，采用洋葱鳞片叶的内表皮来做实验材料，分别用“胭脂红、红墨水、龙胆紫溶液”来代替蔗糖溶液做这个实验。通过反复研究，他们发现：“胭脂红”和洋葱鳞片叶的内表皮搭配来做这个实验能取得更好的效果。他们观察到外界溶液浓度高于细胞液浓度时，洋葱液泡不断缩小，红色的外界溶液进入细胞壁，但不能进入原生质层；反之，外界溶液浓度低于细胞液浓度时，洋葱液泡不断涨大，红色的外界溶液被挤出细胞壁。

又如：有学生大胆采用水绵、黑藻、金鱼藻等新材料来代替洋葱鳞片叶做实验材料，经过多次探究，反复试验，发现用“水绵”做材料的效果也非常好。

由于发现了实验的新方法、新材料，学生们的兴奋之情难于言表。教师又将他们的探究性实验的方案、过程图片、探究结果等上传到局域网制定空间、QQ群、论坛等处供其他同学共享，激发了更多的学生创新的激情。

4 讨论

教师运用论坛、QQ、电子邮件实施实时交流，突破了时空的限制，参与面更广、更便捷、更自由，还没有时间和空间的限制。这使得探究设计能及时修正，探究结果能及时共享，探究内容能及时反思，打破了探究内容的束缚，充分发挥了学生的主体性和主观能动性，促进了学生之间的交流合作。笔者使时间跨度大、效果不明显的实验以及危险的探究内容实现了虚拟化、快速化、网络化，使得生物探究教学的效率更高，很好地利用了虚拟化的网络，模拟了探究性的实验，起到了不错的效果。

本课题研究的开展有效地体现了探究工具使用的时代性、活动过程的探究性、学习方式的多样性、学习空间的开放性。网络拓宽了学生的实验结果“表达与交流”的时间和空间，为学生实验探究能力的培养提供了广阔的天地。