活用研究性学习 培养学生生物实验素养

钱雪松

(吴江汾湖高级中学，江苏 吴江 215211)

活用研究性学习培养学生生物实验素养

钱雪松

(吴江汾湖高级中学，江苏 吴江 215211)

鉴于生物教师兼任高中阶段的学生研究性学习指导任务，把生物实验设计的实践与研究性学习进行有效的结合，在研究性学习中实践实验设计和操作，提高学生研究性学习的水平和生物实验素养，创建学科之间融洽、和谐关系.

高中生物;研究性学习;实验素养

纵观近几年江苏高考试卷中的实验题，对学生实验及实验能力的要求明显提高，如2014年的第30题考查高压蒸汽灭菌锅结构及使用，2015年28有丝分裂实验及30题微生物培养，2016年29题绿藻的固定化实验.但从卷面上看，学生得分并不理想，实验操作及设计能力距高考要求还有一定的差距.如何创设条件克服以往的纸上谈兵的纸上实验，让学生动手真实的完成完整的实验过程对培养学生的实验设计的思维和能力是非常有意义的.众所周知生物教学课时是不能支撑这样的训练，如何拓展生物实验教学的时空呢，每周的研究性学习或许是一条非常有用的补充途径.

一、生物高考中实验设计的题型

实验设计的题型一般有3类：第一类是找出实验方案错误；第二类是设计实验步骤；第三类设计完整的实验方案.其中第一类题型难度适中,题目中已经包含有基本信息和要求,只要明确实验设计的基本原则并分析自变量与因变量的对应关系,就能够找出问题所在,正确回答.第二类题型一定程度上检验了学生的实验设计以及完善方案的能力，题目一般已经给出了基本的设计思路，只需按照基本原则就可续写完成.第三类题目对能力的要求较高，具有开放性，并且实验设计可能有多种方案，答案并不唯一，充分考查了学生的科学研究能力 .怎么才能使学生以不变应万变呢？给予学生一些自己设计、实践的练习机会是非常必要的，众所周知的我们生物教学时间相当紧迫，能给学生提供具体的实验时间受到了限制.但是现在的研究性学习多数是其他科目教师包括我们生物教师兼任的.充分的利用研究性学习这个舞台来开拓实验设计实践可谓一举两得.如何使学生喜欢并投入很高的热情去研究生物实验方面的研究性学习呢，可以在研究性学习的各个环节相互交融，首先就是研究性学习课题的选择.

二、研究课题的选择：要与时俱进，与生活共舞

例如，必修三中“调查双子叶植物的种群密度”就是对于样方法调查植物种群密度的实验设计能力的训练.在研究性学习中，不是把这样的实验很平淡、苍白的(介绍实验原理、实验的材料、步骤等等)给学生，让他们随意的选择一种双子叶植物来做个调查.笔者给学生提供了“学校附近加拿大一枝黄花的研究”这样的一个课题，首先学生认识了这种植物的是一个生态入侵的杀手，会对所到之处的生态环境造成巨大的破坏，这必然引起学生的关注.接着展示附近的加拿大一枝黄花的一些图片，有的学生可能会被它那漂亮的黄花所迷惑，教师要提醒学生关注它的繁殖速度是非常惊人的，破坏力量是非常巨大的.怎么才能体现它的繁殖速度呢，需要观察几年里一定区域中每年的密度来亲身感受它那恐怖的繁殖与破坏力，这就要求学生掌握样方法调查双子叶植物密度的方法.这样的研究性学习就是和生物实验设计最完美的结合，效果非常的理想.如“植物物种多样性的调查”、“水质污染对生物的影响”、“食物中主要营养成分的鉴定”等都可以作为我们的研究性课题.

三、在研究方案的设计中开拓学生的设计思维能力

为了提高学生的实验设计能力和实际的操作能力，把设计方案的权力交给了学生组成的研究性学习小组，让学生们通过自己的思维设计合理的方案.学生做主设计方案并不是说教师就放任他们随意的设想方案了，强调了三个方面的要求，一是要有科学性，要遵循对照原则和单因子变量原则等实验原则；二是要求学生在科学性的基础上要要体现合理性和易操作性；三是在设计的过程中既要发挥个人的主观能动性，又要体现小组内的分工合作精神，每位同学先独立完成自己的实验设计方案，然后在组内进行讨论评价，再选择比较典型的几个方案来进行实验，通过真实的实验操作，观察现象，最后选出最佳的实验设计方案.

例如，把必修一中“生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质的鉴定”实验引入到研究性学习中，提出学生研究的课题《每天自己的膳食是否合理的研究》，要求学生根据生物学的知识，鉴定的实验原理结合每个人每天的食物，来设计出检测自己膳食是否合理.每个同学都积极的完成了实验设计方案，小组再进行讨论评价，选出一些典型的方案，教师没有简单的对学生的方案给予肯定或否定，对他们的材料给予归类，建议把食物分类由不同小组去鉴定，最终的结果再汇总展示，通过这个研究性学习，一方面学生发现生活中一些食物油炸过后糖类和蛋白质的含量降低了，油脂的含量升高了，表示了对肯德鸡等营养垃圾快餐的厌弃；同时，学生的实验设计思维能力及实验操作能力得到了开拓训练.

四、在研究过程中检验实验设计的对与错

实验设计的第一类题型就是是找出给出的实验方案中的错误之处，如何来确定是否错误呢，方法应该是多种多样的，既可以从实验设计的基本原则出发；还可以根据平时的知识经验积累进行判断；最重要的一条是 “实践是检验真理的唯一标准”.在研究性学习的过程中，不满足对教材中的一些科学实验做一个简单的重复，要鼓励学生吐露自己的心声，可以把平时实验设计中的一些疑惑进行二次的试验探究，观察现象，感悟标准设计的内在缘由，升华自己的设计情操.例如在还原糖的鉴定中要求新鲜配制的斐林试剂，甲液和乙液等量混合均匀后再注入.有学生就对这里展开研究，把甲液和乙液分别加入试管观察现象，有的学生对蛋白质鉴定中的双缩脲试剂A液和B液的分别加入展开研究，把二者混合后再加入试管观察现象.有了真实的实践探索，学生就从内心深处明白了标准的实验步骤的用心良苦了.再进行类似的判断设计过程就显得非常的容易了.

五、在研究的成果与反思中趁热打铁、强化专项练习

实验设计能力的培养是一个从认识到实践，在实践中提高学生的思维能力的过程.提高学生实验设计能力，强化训练是必经之路.学生在明确了实验设计的基本原理后，只有通过必要强度的实验设计训练，才能真正掌握实验设计的方法，提高实验设计能力.在研究性学习的成果展示部分，不但要引导学生重视分析和解释实验现象和结果，以及推导实验结论能力的培养，还要趁热打铁通过对不同要求的实验进行分类教学，加以专项强化训练，使学生在巩固相应知识的同时，不断提高自身的实验设计能力.实验改错题和实验改进题主要检查学生对实验设计的严密性和科学性的把握，并以此为媒介，引导解决问题的思路方法，进一步培养学生的科学素质和实验思维能力，主要是对学生理论知识的换位考察.在实验复习过程中，通过此类题目的训练，引导学生体会题目中的实验设计过程，在纠错和改进中逐渐熟悉实验设计的基本步骤和实验设计中应该避免的问题.例如这样的研究性学习课题:验证“光是光合作用合成有机物必需的条件”某学生设计了如下实验步骤：①将实验植物及装置放在暗室中饥饿，消耗掉叶片内储藏的有机物.暗室内装有红色安全灯.②饥饿一定时间后，自暗室中取出，照光若干小时，使其充分进行光合作用.③取一片叶片，放入盛有酒精的烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶于酒精中.④将已脱绿的叶片取出，平铺在一个培养皿内，用碘—碘化钾溶液，检测有无葡萄糖的特异颜色反应出现.在实践时，要求学生不但要找出题目中的错误：A.①中用绿色安全灯;B.④中的“葡萄糖”改为“淀粉”;C.实验未设对照.还要仔细体会实验设计思路，以及自己设计实验时应注意的问题.在研究性学习的反思中，引导学生通过这个课题的研究，总结出这类实验设计题目的一般性的解题规律来.

总之，研究性学习不仅提高了学生的操作技能水平，培养了学生的实验设计能力，增强了应对高考挑战的能力；同时也是研究性学习和高中的兼任教师专业知识的有效结合，对于高中阶段的研究性学习课程的扎根和谐发展都有一定的积极意义.

[1]王建兴.开展化学小论文活动 提高学生科学素养[J].文理导航(中旬),2011(07).

[2]梁法德.加强实验教学 提高科学素养[J].中学生数理化(教与学),2011(08).

[责任编辑：季春阳]

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1008-0333(2017)27-0097-02

2017-07-01

钱雪松(1976.11-)，男 ，江苏吴江， 中一，大学本科，从事致力于生物教学研究.