探究性试验在生物课堂中的应用

贾绮芸

摘要：如何提高学生的素质，培养学生的创新和探究能力，已成为教师的使命。探究性试验活动是培养学生学习能力、提高科学素质的重要而有效的活动，我们应该给学生提供充分的进行探究性试验的机会，使他们在自主探究的过程中真正理解和掌握生物学知识，同时使他们的思想水平、科学探究能力得到和谐而全面的提高。

关键词：探究性试验 生物课堂

一、问题探究的基本程式

在探究性教学活动基本程式中，“提出问题或选择课题”这一个环节是教师主导性和学生自主性的共同体现，它是假设活动的“因”。正是因为有了这个“因”，才有可能开展学生的自主学习、探究学习、合作学习。在这一个环节中，教师既可以根据教学内容、教学对象、学生原有认知水平提出问题，又可以由学生自主选择感兴趣的问题或课题来进行探究活动。

“独立思考”是学生自主学习的重要体现，是合作学习和探究学习的基础，没有经过独立思考，学生就不会在头脑中产生疑问，也不会形成合作、探究的素材。

“组内探究”是学生进行探究性学习和交流的重要活动场所，是小组成员精神对话、思想交流、观点碰撞的重要体验过程。

“组间交流”是将各小组形成的“成果”在全班进行交流，它充分体现了学生之间、师生之间的互动和交流。由此可见，以问题为中心的探究性教学活动的基本程式，较好地体现出自主、合作、互动、实践的特点，它不仅在提假设的过程中可以操作，而且在问题的分析和解决、方案设计等方面都有一定的指导意义。如在“生物的基本特征”一节的教学中，通过对“我们一起来讨论生物与非生物还有哪些差别”的探究活动后，有一位学生谈了这样的体会：“如果没有小组和全班同学的合作探究，我们就不可能找出那么多的差别。这种学习方式使我深深感到合作的重要性，这是我原来没有过的体验。”我们从这位学生的感想中不难看出，这就是探究式学习的最大优点。

在具体的教学操作过程中，因为有很多不确定的因素，所以教学流程不可能一成不变地按照教学设计来进行，而是要具体问题具体分析，教师应视教学环境、教学对象、教学内容的不同而灵活应变。

二、教学的实践操作

1.善于发现问题

如在“基因的分离定律”的教学中，教师首先设问：“孟德尔在修道院的一小块园地里到底看到了什么？”通过阅读，学生不难发现豌豆的很多相对性状：植株有高茎和矮茎、种子的形状有圆皱之分、种皮有黄有绿等。那么高茎的后代会不会变矮茎，矮茎的后代会不会变高茎？在学生回答了这些问题之后，教师可以顺便介绍豌豆，以说明实验材料的选择是科学研究的重要前提。拿豌豆来说，它具有稳定和可以区分的性状，且是严格的自花传粉的植物。

“你们还能作进一步的探密吗？”得到学生的肯定回答后，教师可以作出提示：“如果让高茎豌豆和矮茎豌豆进行相互授粉，所结的后代（子一代）会出现什么情况？”

“一定既有高茎的，又有矮茎的。”学生会不假思索地回答。但是，根据孟德尔的研究，我们却发现它们的后代只有一种性状，那就是高茎。后来，孟德尔又做了让子一代自花传粉的试验，发现子二代既有高茎，又有矮茎。

“子二代的高茎和矮茎的数量关系如何？”教师问。

“三比一。”学生回答。

教师追问：“能通过一次试验就得出子二代高茎与矮茎的数量关系是三比一吗？”“不能，要经过多次试验才能得出这个结论。”学生回答。

“怎么做？是不是对豌豆的高茎和矮茎这一对性状重复做多次？”教师反问。

至此，通过学生讨论和回答后，教师可以总结：“孟德尔是运用了统计学方法分别分析了七对相对性状的重复试验后得出的结果。他在试验中不但对豌豆的高茎和矮茎这一性状的遗传做了多次试验，还对其种皮的颜色、种子的形状、花的位置等都做了同样的试验。并且，孟德尔十分认真地总结了前人杂交试验之所以没有成功的原因：没有对杂种子代中不同类型的植株进行计数；在杂种后代中，没有明确地把各代分别统计，只看了每一代中同类型的株数；没有明确肯定每一代中不同类型株数之间的统计关系等。而他则通过准确的记录、细致的统计分析才得出了子二代中三显一隐的结果。”在这里，教师还可以向学生强调科学试验的一个原则：可重复性原则。

2.建立假设，设计对照实验

“我们知道高茎和矮茎属于生物的性状。那么性状是由什么控制的？”教师提问。

“基因。”学生回答。

“是的，性状是由基因来控制。但当时并没有分子遗传学的问世，没有人知道是基因在幕后控制着生物的性状。而孟德尔的伟大之处就在于他创意地认为：生物体的性状都是由遗传因子（后来改作基因）控制的；在大多数生物的体细胞中控制生物性状的基因都是成对存在的；每对基因决定一个性状。在高茎与矮茎的试验中，在子一代中体现的性状将由显性基因来决定，属于显性性状，基因用大写字母D来表示；相反，隐性基因d控制隐性性状。形成生殖细胞时，每对基因相互分开；生殖细胞的结合是随机的……孟德尔说控制生物性状的基因是成对存在的，用我们现在所学的知识能不能解释？”

教师不必急着向学生解答这个问题，可以继续讲孟德尔的创意解释。解释完之后再问：“孟德尔解释中的核心观点是什么？”这个问题其实很难回答，有人会说是基因控制生物的性状，有人会说是配子的随机组合原理……其实不然，基因控制生物的性状是创意性解释的基础，配子的随机组合其实是数学问题，孟德尔解释的核心观点应是配子（特别是子一代）产生的种类和比例。至此，再回到上述那个问题“为什么体细胞中控制生物性状的基因是成对的？”由学生的回答可引入减数分裂，强调子一代产生配子种类和比例的细胞学基础，以加深学生的理解。当然，教师还要向学生交代一下当时是因为不知道控制生物性状的基因就在染色体上，所以孟德尔假设中的等位基因D与d的分离并没有找到真正的科学依据。唯其如此，才有必要进行下一个环节的论证。

3.分析评价，修正假设

为了验证自己的假说，孟德尔再次用豌豆进行实验，通过重复的结果证实了自己的假说。当然，除了用同样的实验验证三比一这个结论以外，还有更好的实验方法吗？在学生还不太清楚要验证什么的情况下，教师可以再次向学生提到孟德尔假设里的核心观点中有关“等位基因分离”的假设还缺乏科学依据，所以必须通过新的实验验证才能令人信服。这时，教师可以让学生在离开教材的情况下独立思考和设计实验，并让学生亲身体验实验设计的过程。如果学生能够想到选用特殊亲本（隐性）与子一代进行杂交（测交）的方法，用期望值与实验值的对照来进行对假设的验证，必将大大增强学生的自信心，激发他们强烈的求知欲，从而获得成功的体验与探求知识的愉悦，这就为学生的终身学习打下了基础。在总结这个实验的时候，教师应特别强调这种实验方法，即通过以假设为基础的实验预期与实际的实验结果进行对比来验证假设的实验方法。

4.总结交流，归纳结论

通过对孟德尔研究过程的探究式梳理，使学生在科学研究过程中间接体验了知识的发生过程，并初步了解了最一般的科学探究过程，即“观察现象，细致思考——发现问题，提出问题——分析问题，创造性假设——实验设计，论证假设——归纳总结，得出结论”，并由此得出孟德尔的基因分离定律。这样学生就能充分地理解基因分离定律的实质是科学阐述子一代产生配子的过程和方法。

（作者单位：南昌师范学院附属中学）