通过经典实验情景 提升学生思维能力

朱 雄

(重庆市忠县忠州中学 404300)

高中生物学教材中有许多著名的经典实验，它们具有很强的典型性和示范性。在教学中如能引导学生融入其中，细细体验、认真交流和讨论，有利于学生的自学能力、理解能力、获取信息等能力的培养。本文主要以人教版教材《生物学》必修1“光合作用的探究历程”一节的部分经典实验为例，谈谈如何引导学生体验、分析经典实验。

1 培养学生自学、会学的能力

自学是一个人终身获取知识的重要途径，然而会学是自学的前提，会学就是要从已有的文字、图、表和符号等素材或情景中获取信息，从中发现规律特征。授人以鱼不如授人以渔，只有教会学生自学、会学，才能为学生终身学习提供可能。

例如，在“光合作用的探究历程”一节的教学中，先让学生阅读普利斯特利、萨克斯、恩格尔曼、鲁宾和卡门几位科学家所做的实验，然后要求学生以小组为单位，用表格的形式自行确定比较项目，对这几个实验进行比较，学生的比较项目如下(表1)。

表1 高中生物学经典实验项目比较表

学生通过自学，相互讨论确定比较项目，使学生在生生互动中融入实验的情景，自行确定比较项目，培养了学生自学、会学的能力。

2 提高学生验证事实的能力

学生“具备验证简单生物学事实的能力”是考纲中实验与探究能力的要求之一。在前面有关酶的知识一节，学生已经学习了自变量、因变量、无关变量、对照组、实验组、单一变量的原则、对照原则和等量原则等对照实验设计的相关知识。

例如，在“光合作用的探究历程”一节的以上4个实验都有对照实验，实验结论都是通过对比得到的。因此，要求学生以小组为单位，列表比较以上4个实验的自变量、因变量、无关变量、实验组和对照组，并指出哪些操作体现了等量的原则(表2)。学生完成表2后，可要求他们设计实验证明CO2是光合作用的原料。

表2 体现等量操作的原则

在具体的实验情景中复习对照实验的相关知识，又在“设计实验证明CO2是光合作用的原料”一节的新情景中应用知识。这样的教学设计，使学生既感兴趣、又易于理解和模仿，提高了学生验证事实的能力。

3 激发学生求异、求变的思维

求变、求异思维的发展有助于提高实验综合能力，从反方向、多角度对同一实验进行分析，对学生进行变式思维训练，有利于学生求变、求异思维的发展。

例如，在萨克斯的实验中，把绿叶放在暗处几小时，目的是什么？不在暗处放几小时，可能会产生什么样的实验现象？对绿叶遮光的处理是以主叶脉为对称轴左右方向一半遮光一半曝光，还是以主叶脉的中垂线为对称轴上下方向一半遮光一半曝光更好？原因是什么？该实验除能证明光合作用产物有淀粉外，还能证明光合作用所需条件之一是什么？恩格尔曼的实验中，恩格尔曼不选常见绿叶而是选用水绵为实验材料的好处是什么？把好氧细菌换为厌氧细菌，现象和结果会不会改变？是换好还是不换好？该实验除能证明光合作用的场所是叶绿体外，还能得出哪些结论？鲁宾和卡门为了探究光合作用中氧元素的去向，用到了什么科学技术手段？他们为什么同时设置两组实验？只用一组实验可不可以？为什么？

课堂上设计以上问题串变化情景，让学生具有新鲜感，学生思维就能活跃。通过对学生进行这种变式思维训练，有助于激发学生思维的灵活性和广阔性。

4 增强学生逻辑思维严谨性

通过表2的分析，让学生体会到每个实验都设置了两组实验进行对照，对照实验中设置对照组排除了无关变量对实验结果的影响，从而得出实验结果的不同，就是由于自变量的不同引起的，这种设计本身就体现逻辑的严密性。

例如，为了使实验设计科学严谨，可这样来引导学生。某位学生将一块干面包平均分成两部分，其中一部分用碘液检验变成了蓝色，然后他嚼碎了干面包另一部分，并用本尼迪试剂(一种用来检验麦芽糖的试剂)检验嚼碎的部分，嚼碎的面包变成了红色(麦芽糖与试剂反应的颜色)。因此，学生认为面包被嚼碎时淀粉变成了麦芽糖。你认可该学生的结论吗？为什么？如果不认可该学生的结论？原因是什么？你认为应怎样设计实验才能证明这个学生的结论?

通过这样的逻辑思维训练，可增强学生对实验设计严谨性的认同感。

5 促进学生科学探索的兴趣

教师要注意挖掘、设计教材知识，把呆板的知识变成灵活的情景，以问题或任务为驱动力，让学生在运动的、变化的和感兴趣的情景中，促进学生对科学探索的兴趣。

例如，“光合作用的场所、条件、原料和产物”的发现，是多位生物学家不懈地努力探索的结果。“DNA是生物的遗传物质”也是格里菲思、艾弗里、赫尔希和蔡斯等科学家前后不断探索的结果。学生有过探索未知结果的经历吗？他们想不想具有科学家这种设计实验、探索事物本质规律的能力呢？学生学习过渗透作用的知识以后，知道淀粉能否通过半透膜吗？如果不知道，能否设计实验进行探究呢？学生知道淀粉酶的化学本质是什么吗？孟德尔发现生物的遗传规律后，生物学家摩尔根明确表示不相信；萨顿提出基因位于染色体上假说后，摩尔根也是持怀疑态度。于是摩尔根等人亲自设计实验探究，最终证明萨顿的假说是正确的。

最终，可以提问学生：“你能亲自设计实验，来证明淀粉酶的化学本质是蛋白质了吗？面对上述的案例讲解，你能有不同的想法吗？”通过这样的教学设计，能促进学生对生命科学探索的兴趣。