实证型探究学习的创新开展及案例分析

邰玉韦

探究性学习是义务教育生物学课程标准（2011年版）倡导的核心课程理念，探究是体现学生主动学习的核心，有利于促进学生学习方式的改变。

在实证型探究学习中，常常采取观察、调查、探究实验等作为解决问题的主要手段，这种方式在生物学教学中是常用的、重要的教学方式。它的价值取向在于，既可以充分体现生物课程的性质和内涵，又可以促进学生积极主动学习。教学实践表明，在课堂教学中，可以充分利用身边鲜活的、丰富的课程资源，创新性地开展实证型探究学习的实践活动。本文结合教学实践案例，从“围绕新课标中重要概念”“教材实验优化创新设计”“课堂拓展解答生活问题”“创设学生兴趣探究活动”等四个方面，谈谈实证型探究学习创新开展的主要策略。

一、围绕新课标中的重要概念

义务教育生物学课程课标（2011年版）中，明确了50个重要概念，每个重要概念又由不同的小概念组成。因此，促进学生理解不同概念的内涵尤其重要。

（一）案例1：《探究无机盐对植物青菜生长的促进作用》——理解无机盐的作用

探究设计：提供两个分别装有等量无土营养液和蒸馏水的锥形瓶，分别放入两棵生长状况一样的青菜植株，在其他环境条件相同的情况下，培养一段时间，观察比较其生长情况，结果是装有蒸馏水的锥形瓶中的青菜植株明显长势较弱;然后探究其原因，取2片洁净的载玻片，在其中央分别滴一滴无土营养液和蒸馏水，用镊子夹住载玻片，放在酒精灯上加热烘干，观察实验结果，可以发现在滴加无土营养液的载玻片上留下白色的斑痕，这主要是无土营养液中的无机盐形成的，而滴加蒸馏水的载玻片上没有白色的斑痕。

设计意图：利用生活中学生熟悉的事物，通过探究实验和观察现象的方式来寻找问题产生的原因。学生对于无机盐及其作用的认识通常是陌生的，通过实验，学生看到了真实存在的无机盐，获得了一定的感性认识，对于学生再认识和建构概念“无机盐具有促进植物生长的作用”，能够起到很好的促进和理解的作用。

（二）案例2：《观察水绵》——认识藻类植物的一般特征及其在生物圈中的作用

探究设计：为了认识藻类植物的特征和作用，可以选取淡水中的水绵作为观察材料，水绵较容易采集，也便于制作临时装片。通过引导学生观察水绵并将观察到的结构画下来，进而建构相关概念，如水绵生活在水中;水绵为多细胞植物，没有根、茎、叶等器官;水绵细胞中有绿色带形、呈螺旋状的叶绿体，能够进行光合作用，制造有机物等。

设计意图：动手制作临时装片和利用显微镜来观察水绵，是学生应该熟悉并掌握的常见生物技术。同时，水绵是非常好的生物实验材料，又是藻类植物的代表，通过水绵来认识藻类植物，符合学生的认知规律，利于开展课堂教学活动。

二、教材实验优化创新设计

（一）案例3：《探究蚯蚓对不同液体刺激的反应》创新设计

创新背景：《探索生命的方法》是苏教版（七年级上）的内容，介绍了科学探究的一般方法。为了帮助学生初步掌握科学探究的一般方法，教材提供尝试体验的探究课题《蚯蚓在什么样的物体表面爬得快》，让学生通过观察蚯蚓在硬纸板和玻璃板上的两种运动状态的对比，来理解实验变量的含义，初步学会设计对照实验。但多年的教学实践表明，此探究效果非常不明显，实验结果极不稳定，无法重复实验。

设计意图：秉承“用教材教，不是教教材”的理念，笔者对其进行了创新，将之改为《蚯蚓对不同的液体刺激有怎样的反应》，让学生体验一次探究的全过程。蚯蚓在清水和洗洁精稀释液刺激下的两种反应状态截然不同，效果明显，操作简单，并能使学生理解实验变量的含义，初步学会设计对照实验。同时再联系生活中洗洁精的“安全问题”，诠释了科学探究可以更好地解决生活问题的内涵，又培养了爱护小动物的情感。

探究设计方案：实验仪器：镊子（小心挑取蚯蚓）;纸巾;标签;胶头滴管（2个）;蚯蚓（小烧杯中放4条）;两个培养皿（对照实验）;空烧杯（倒废水）;小烧杯A（清水）;小烧杯B（洗洁精稀释液）（1滴：600毫升水）。实验设计和观察记录见表1和表2。

表1

表2

（二）案例4：《探究植物呼吸释放二氧化碳》优化设计

教材原实验设计：（1）取两只塑料袋A、B，在A袋内装入新鲜菠菜或其他新鲜蔬菜如豆芽，B袋内不放任何材料，分别将两袋的袋口密封;（2）将两只袋子都放到黑暗处一昼夜后取出;（3）把A、B袋内的气体分别通入装有澄清石灰水的两个烧杯中，观察现象。

优化设计：（1）取甲、乙两个锥形瓶，每瓶各注入少量等量的澄清石灰水;（2）在甲瓶内，用纱布袋装入新鲜的青菜并用细线悬挂在瓶中，纱布袋口要扎紧，下方不要接触到石灰水，再用瓶塞塞紧;（3）乙瓶作同样的处理，但锥形瓶纱布袋内装有等量的被开水煮过的青菜;（4）将两只袋子都放到黑暗处一昼夜后取出，观察澄清石灰水的变化情况。

设计意图：实验设计简化，操作简单;观察直观方便，效果更明显;避免原实验设计的最后一步，二氧化碳检验时气体泄漏。

三、课堂拓展解答生活问题

（一）案例5：《充分体现自主创新与主动探究的纸巾降解实验》拓展探究

探究背景：纸巾或手帕纸是学生比较熟悉的生活必需品，日常生活中被大量抛弃的纸巾，在土壤中是如何消失的呢？纸巾的主要成分是纤维素，和淀粉一样都是糖类大分子，分解后都会有产生葡萄糖这个过程。葡萄糖可以用尿糖试纸来检验。于是，笔者引导学生开展“纸巾降解”的实验探究，因为教材上没有安排这个实验，所以要充分体现学生的自主创新和主动探究能力。

探究方案：（1）用盆子取中层土壤加水搅拌至均匀;（2）用小刀把矿泉水瓶制作成两个大小一样的容器A、B;（3）在容器A中放入150毫升蒸馏水;（4）用烧杯取土壤溶液，用纱布过滤2～3次;（5）在容器B中放入150毫升土壤溶液过滤液;（6）在实验容器A、B各放入一张纸巾，放在实验室里待观察;（7）每隔一周用尿糖试纸检测一次;（8）观察记录现象、发现问题和提出临时解决办法;（9）得出结论。endprint

设计意图：运用探究实验的方法，来解决生活中垃圾如何消失的实际问题，符合新课程的核心理念。同时，教师提供了自主创新的空间，鼓励学生大胆想象，只有让学生多思考，方案才多，才有比较，有了比较就会发现不同，自主创新与主动探究的活力就体现得越强。如：土壤选用、器具选用、方案设计、尿糖试纸使用方法等。

（二）案例6：《探究水温对金鱼呼吸的影响》拓展探究

探究背景：许多学生都有养小金鱼的生活经验，有成功的经验，也有失败的教训，利用学生熟悉的生活开展生物探究活动，学生比较感兴趣。当学生谈到养小金鱼时，经常谈到影响小金鱼生活的诸多因素，如影响金鱼生活的非生物因素有水质、水温、空气、食物种类、食物多少等，针对生活中的这种情况，可以利用学生学过的科学探究知识，开展探究拓展活动，对课堂教学也是一种很好的延伸。小金鱼的呼吸是可以通过观察来测量的行为，水温的不同也比较容易控制，因此，学生可以顺利开展“探究水温的变化对金鱼呼吸次数的影响”活动。

探究设计：（1）准备实验器材：温度计、冰块、热水、计时器、大小基本相同的多条小金鱼、烧杯若干等;（2）一组先测试常态下的水温，此组为对照组;待金鱼安静后，测试金鱼1分钟呼吸的次数，重复2～3次并计算平均值;（3）另一组测试加冰块或热水后的水温，此组为实验组;待金鱼安静后，测试金鱼1分钟呼吸的次数，重复2～3次并计算平均值;（提示：温度变化控制在5℃以内，逐渐形成一系列的温度差，小金鱼要不断更换）（4）得出实验结论：水温的变化对金鱼的呼吸次数有影响;一定范围内，温度升高，金鱼的呼吸次数增加;温度降低，金鱼的呼吸次数减少;还得出一定范围内温度变化对金鱼活动状态的具体影响。

四、创设学生兴趣探究活动

（一）案例7：《探究影响酵母菌发酵的物质条件》自主创新作业

作业设计：请根据背景资料和建议的实验材料，提出一个值得探究的问题，完成一次探究实验，并准备分享探究经历。（1）给学生提供相关的背景资料。如：做馒头或面包时，经常要用到酵母菌，酵母菌通过分解面粉中的营养物质获得能量，同时释放出二氧化碳，我们把这个过程称为发酵。实验证明：室温下，5毫升酵母菌活化溶液和2毫升营养液在试管里充分混合均匀，静置5～10分钟（室温25℃左右时）可以观察到试管里有气泡产生。（2）给学生建议的实验器材。酵母菌活化溶液（超市购买活性干酵母一袋，温水配置成活化溶液）、蔗糖溶液、淀粉溶液、葡糖糖溶液、食盐溶液、清水、量筒、滴管、试管、标签纸。

设计意图：（1）作为自主创新作业来完成实验探究，实现学生的个性发展;（2）发挥学生自身的潜能，学生根据所学知识有能力提出一个问题，并能顺利设计和完成对照实验;（3）多让学生进行实践，可以产生更多的智慧和创新意识，并感受到生物学科探究学习特有的魅力。

（二）案例8：《生物摄影比赛活动》的开展

设计背景：随着实验室数码显微镜、数码照相机、智能手机、iPad的普及，为了更好地培养学生学习生物学的兴趣、转变学习方式、丰富生物课程资源，可以举办一次全校范围内的生物摄影比赛活动。

比赛内容：（1）《尝试观察记录一种植物生长发育的过程》一组照片;（2）《观察或探究动物的行为》的一组图片或视频;（3）《显微镜视野下的微观世界》照片;（4）《生物实验过程或实验现象视频》等课堂实验和课外活动的观察记录。

活动意义：（1）开发课程资源，生物摄影作品是课程资源的一部分，可以把生物摄影活动列入教研组活动计划，拍摄图片和视频，经过多年的积累，形成相对完整的体系和丰富的教学资源;（2）培养学生的兴趣，通过生物摄影活动，培养了学生对生物学科的兴趣，学会观察、记录和展示，转变学生的学习方式，提升学生的学习品质和生活品质;（3）开展生物摄影活动还需要取得家长的理解与支持，可以开发家庭资源;（4）对许多优秀摄影作品进行展示和后期适当加工，突出主题和效果，从而更大范围内提升资源的利用价值。

总之，要充分体现实证型探究学习方式的价值取向，从不同途径创新开展探究实践，还应注意以下基本原则：探究目标的针对性和明晰性;探究内容的适切性和必要性;探究过程的直观化和体验化;探究情境的丰富性和新颖性;凸显学科的内涵和学生思维的提升;渗透情感教育，等。尤其在学生的探究能力和科学素养的提升方面，彰显实证型探究学习方式应有的价值和特色。endprint