基于典型案例的高中生物探究性实验教学的实践与思考

秦海

摘 要： 探究性实验教学是新课改的重要内容，这对高校选拔具有科学探究能力和创新能力的人才具有重大意义。本文以人教版高中生物教材中几个经典的实验为案例，从确立探究思想，唤醒创新意识；既向学生提出问题，又让学生提出问题；重视查阅文献，提高搜集能力；引导发散思维，鼓励课外探究；通过科研的艰辛，培养耐挫意识等方面展开探究性教学实践，取得良好的效果，并进一步提出一些改进想法，应立足课本，不断完善探究实验的细节，拓宽视野，甚至跳出课本寻找适合于高中阶段的探究性实验方法。

关键词： 高中生物 探究性实验 教学实践

生物新课改明确提出要以学生发展为本的理念，对于高中生物来说，这就需要通过开展以探究为核心的实验教学实现。探究式实验教学就是让学生在教师的指导下由被动学习转为主动学习，积极参与科学探索过程，尝试模拟科学家在生活实践中提出问题、解决问题的方式，学会搜集和加工所需资料，养成主动探索、大胆质疑、发散思考的习惯，进而培养自己的创新和实践能力。《课程标准》明确提出学生应根据已有的背景知识和观察证据，通过逻辑的推理和科学的想象提出问题、形成假设或作出某些预测，在问题与假设的基础上，设计探究方案，选择工具、仪器、设备更广泛地搜集证据，并通过分析数据验证假设或修改假设，最终形成探究结果。不仅如此，高考作为选拔性考试，也对探究能力提出较高的要求，这对高校选拔具有科学探究能力和创新能力的人才具有重大意义。然而由于部分地区和学校未能及时扭转应试教育的思想，或由于课时所限，并没能有效展开探究性实验，这也就造成探究流于形式，形成“穿着新鞋走老路”的局面。故在此笔者首先谈谈自己的具体实践。

一、引导学生开展探究性实验教学的具体实践

1.确立探究思想，唤醒创新意识。

长期传统灌输式的教学模式使许多学生思想束缚乃至僵化，在学习过程中不会主动思考，更谈不上创新。有的学生甚至认为，创新是科学家的事情，与自己没有关系，自己也没有能力这样做。其实每个学生都有一定的创新潜能，这需要在教师的帮助下唤醒并挖掘它们，所以教师要充分发挥学生的主体作用，给学生自主学习和创造性学习的空间，让他们打破思维定势，培养发散思维。比如在《探究植物細胞的吸水和失水》中，在实验设计时，课本上给出的实验材料是洋葱鳞叶外表皮，实验试剂是30%的蔗糖溶液。如果照本宣科，学生自然就会墨守成规地接受，但没有任何思维的训练，当以后碰到独立设计实验的时候，就会对材料和试剂的选择无从下手，所以这里要让他们产生为什么这样选择的疑问，从而摆脱课本的束缚，真正地进行探究。故在此处通过这样的几个问题引导学生讨论：课本中用紫色洋葱鳞片叶作为实验材料，你能列举出其他合适的实验材料吗？你是如何确定所用的蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度的？大于细胞液浓度的蔗糖溶液都适合使用吗？学生在讨论中各抒己见，最后教师加以总结：活的成熟的植物细胞，液泡有颜色，容易获得材料，容易制作装片；配置一系列浓度梯度的蔗糖溶液分别处理植物细胞，观察细胞在何浓度下开始发生质壁分离；浓度过高使植物细胞失水过度死亡，浓度相对较低则质壁分离速度慢，所以选择合适的浓度。这样一来学生便体验到跳出课本框框，真正独立探究的乐趣。

2.既要向学生提出问题，又要让学生提出问题。

在教学过程中，通过有梯度的问题串，让学生积极思考，有利于学生自主合作进行探究学习，也使学生的主体地位得到充分体现。问题既要围绕科学探究的过程，又要培养发散迁移的能力。例如可以通过下列问题串，引导学生学习渗透作用：1.是否有水分子从长颈漏斗进入烧杯内？2.半透膜两侧水分子通过的数量一样吗？3.什么原因导致进入长颈漏斗的水分子多？4.如果用一层纱布代替半透膜，漏斗管内的液面还会升高吗？5.如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液液面会升高吗？6.如果有两瓶丢掉标签的不同浓度的蔗糖溶液，则通过渗透装置如何鉴别？

通过创设情境，引导学生提出问题，培养他们的问题意识。爱因斯坦曾说：“提出一个问题比解决一个问题更重要。”科学探究的第一步就是通过观察现象提出问题，而所要观察的现象便是这里所指的情境，所以创设恰当的情境既能诱发学生的学习愿望，又能有效引导学生提出问题。例如教师先让学生举出生活中的动物细胞吸水的例子，然后给学生呈现渗透现象，即烧杯内装有清水，长颈漏斗内装有蔗糖溶液，长颈漏斗下面封一层半透膜，开始时长颈漏斗内外液面相平，一段时间后会出现长颈漏斗内液面升高的现象。然后将动物细胞及渗透装置放在一起，让学生在动物细胞吸水和长颈漏斗“吸水”这两个例子的对比中提出问题。学生在这样的对比情境中，很容易提出“动物细胞的细胞膜相当于半透膜吗”等有价值的科学问题。又如将整个课堂看做一个大的情景，下课前可以这样问学生：“老师问了你们很多问题，你们这节课有没有什么问题要问老师的吗？”

3.重视查阅文献，提高搜集能力。

探究活动不能孤军奋战，站在前人的肩膀上能看得更远，所以文献资料在探究活动中起着至关重要的作用，尤其是提出问题、作出假设、得出结论等环节都需要它的支持。例如提出“动物细胞的细胞膜相当于半透膜吗”这一问题后，下一步就是要作出假设，但学生此时没有渗透作用的相关知识背景，所以就顺理成章地告诉学生现在需要查阅一下渗透作用的相关资料，以便顺利作出假设，紧接着由教师引导学生学习渗透现象。这样一种设计方式打破了课本的原有布局，把原本要在这节课中先讲的渗透作用作为探究活动中的文献资料处理。学生在学习这一知识时会不由地思考：“有了这些知识能作出怎样的假设呢？”这样不但有利于学生理解探究活动的过程，而且让他们深刻地认识到查阅文献的重要性。

当然查阅资料更多的是在课下进行。随着生命科学的快速发展，网络资源越来越丰富，因此教师可以在课前将课题布置给学生，并指导学生如何利用搜索引擎充分合理地利用网络资源进行文献收集，在课堂教学前进行有效的组内和组间交流，最后由教师进行相应的指导。

4.引导发散思维，鼓励课外探究。

一节课上能探究的问题毕竟有限，教师要激发学生积极的探索欲望，引导他们发散思维，对课堂上没解决的问题继续探究。例如本节课接近尾声的时候，教师强调：“本节课的探究内容已经完成，但探究活动并未结束，同学们能不能想到有什么问题值得我们进一步探究呢？”学生经过小组讨论提出各种很有价值的课题，有学生提出：“不成熟的植物细胞既然没有大液泡，那什么结构相当于半透膜呢？”还有学生的思路由定性走向了定量，提出“细胞液浓度的测量并应用于盐碱地改造”，等等。学生展开思维的翅膀，凭借自己的知识、经验、兴趣，多角度、多层次地思考，创新能力得以充分发挥。另外可以成立课外兴趣小组，让他们在课外完成自己感兴趣的课题，从课上走到课下，从提出问题到亲自分析问题、解决问题，从而实现他们的创新价值，这样就能真正提高生物科学素养。教师应在此过程中尽可能地做好服务，为学生提供便利条件，如实验材料、实验器材、实验场所等，条件允许的话还可以带学生进行参观、调查等社会实践，只有这样才有利于我们培养出更多创新型的人才。

5.通过科研的艰辛，培养耐挫意识。

生物是一门以生命为研究对象的学科，教师在传授給学生生物学知识的同时更应该挖掘学科教育的人文价值，渗透人文教育，培养人文素养，使学生得到充分全面的发展。因此，教师既要关培养学生实验探究能力，又要让学生体会到科学的发展是一个艰辛的过程。教师在鼓励学生多进行课外探究时，也要告诉学生：“独立进行探究活动毕竟不像教材中的实验那样来的现成，而是需要自己亲自设计每个环节，所以出现失败是很正常的，重大的科学发现都是经历了成千上万次失败才最终成功的，我们不能只看到最后成功的光环，而忘记过程的艰辛，所以失败是成功之母，希望大家在探究过程中即使遇到挫折也不要放弃，要坚定信念，相信我们每个人都有成为科学家的潜质。”

通过上述具体的实践，学生的探究欲望望愈发强烈，探究能力明显提高，而要让探究性实验长期更有效地进行下去，一线教师还要改变固有思维，不断学习充实，不断开拓创新，对已有的探究性实验加以改进，以便更满足教学需要，故笔者有以下思考。

二、对探究性实验加以改进的几点思考

1.立足课本，不断完善探究实验的细节。

“细节决定成败”。如果细节处理得当，就会使整个探究过程变得顺利很多，甚至决定实验能否成功。这就要求教师在教材的基础上，不断摸索，不断对细节进行创新。例如《探究植物细胞的吸水和失水》中，如果用蔗糖溶液作为外界溶液，则原生质层不会出现P64图4-3中显示的均匀分离的现象。经过一系列探索研究，我们发现利用硝酸钾溶液代替蔗糖溶液便可以使原生质层均匀分离，不仅如此，而且经过一段时候还能自动复原，这样便有效地训练学生的发散思维。又如《探究环境因素对光合作用强度的影响》中的真空渗水法，很少有学校将其作为学生实验开展，主要因为蚕豆叶片较难获得且效果不理想。有没有容易获得且效果好的实验材料呢？经过对各种校园植物的摸索，我们发现腊梅叶片经打孔、抽气、沉底后，在合适条件下5分钟～10分钟便可上浮，因而很适合本实验，这样便攻克了本实验的选材难关。

2.拓宽视野，跳出课本寻找适合于高中阶段的探究实验方法。

有些高中实验，由于方法所限，难以在一节实验课内完成，使得各校都不约而同地采用灌输式教学，这样一来一节探究性实验课便形同虚设。而如果善于从课本之外搜索资源，或许就能找到理想的方法。例如《探究用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度》，本节实验的进行需要在户外选择样方，这在时间和空间上有很大局限，但高校中的《生态学实验》却能够启发我们解决这一困难。我们可以将户外实验搬到室内模拟进行，即植物种群密度调查方法如下：1.准备一个1m2木盒（10格×10格），这就相当于整个样地，将木盒内100个小方格编号：00—99，每个小方格相当于一个样方；2.准备一包一定数量的黄豆，这就相当于待测种群，将其随机散布在木盒内；3.随机抽取样方，样方数量要充足；4.计数已抽取样方中的个体数量；5.计算每个样方内平均个体数，然后乘100，即为种群数量的估计值。不仅如此，教师还可以指导兴趣小组的学生进行进一步探究植物物种的多样性：1.将木盒内100个小方格编号：00—99；2.将混好的各色豆随机散布在木盒内，其中不同颜色的豆相当于不同植物种群；3.随机抽取样方20个；4.计数已抽取样方中的各种豆的数量；5.利用辛普森指数，计算群落的物种多样性。这样一来，通过实验室模拟的方法开展探究实验，既能准确地体现实验原理，克服实际中的诸多不便，又能调动学生的积极性，引导他们充分思考，将现实问题模型化，并根据现有材料设计和实施探究活动，从而达到良好的教学效果。

综上所述，在高中生命科学探究性实验教学过程中，教师既要引导并培养学生的探究思想和探究能力，又要积极主动地发展并完善现有探究实验的细节，让它们更适合高中教学实际。相信随着探究性实验教学的日臻完善，学校能培养出更多的具有探究能力的人才。

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