优化课堂设计提升学生实验探究能力

摘 要： 实验教学是中学生物教学的重要环节，也是提升学生科学素养的重要途径。笔者通过“探究小型生态系统的稳定性”实验为例，谈一谈如何利用实验教学提升学生探究能力，树立正确的科学观。

关键词： 实验教学；探究性学习；科学素养

生物实验是中学生物教学的重要部分，也是学生探究性、体验性学习重要的组成部分。课标在实施建议中，也提到教师必须向学生提供更多的机会让学生亲自参与和实践。但是，由于受到课堂时间、实验条件等多种原因的限制，探究实验并没有很好的让学生参与，或者教师干预的痕迹明显，使得探究实验教学流于形式。因此，如何设计教学环节，合理运用多种教学辅助手段，让学生完整体验探究过程，就尤为重要。

一、 合理改变课本内容，让实验更具操作性

课本是教师教学的主要依据，但是并不是每个教学内容，都是教师需要或者便于教学的。探究实验中的提供的材料更是需要契合学生的日常生活，只有取材容易，才让探究实验的实施变得可行。

本节的教材给的建议是利用水草、螺蛳、乌龟等生物作为材料，来设计相关的探究实验。首先，螺蛳和乌龟都是杂食性动物，用来设计小型生态系统会使得生态系统中的取食关系变得复杂，不好操控。其次，本节课按照教学进度安排，上课的时候已经是12月初了，螺蛳和乌龟都进入冬眠期了，观察效果会比较差。因此，我在进行教学设计时，就想到用平时易取材的水草、金鱼来取代教材，让学生来进行生态瓶的实验。但是，在让学生设计实验时，可以利用多种生物，让学生考虑生物之间的取食关系及生态系统中的生物多样性对稳定性的影响。所以，在课上和课外，我就采取了两种方案让学生进行实验探究。在课外兴趣小组进行生态瓶的实验中，我给学生提供了砂石、水草、金鱼、清水、烧杯、保鲜膜、黑色塑料袋等器材让学生进行实际操作。在课堂小组合作探究环节，给学生提供砂石、水草、金鱼、螺蛳、小虾、清水、透明玻璃瓶、瓶盖、黑色塑料等材料进行课堂上的实验设计。

二、 创设探究情境，帮助学生提出问题并作出假设

如何让学生理解本实验的探究目的，提出具有价值、可探究的问题是探究教学的难点。本实验的核心是让学生设计影响小型生态系统稳定性的因素。“典型的小型生态系统是什么？”、“生态瓶设计有什么要点？”、“可以从哪些方面考虑探究的方向？”如果仅仅让学生参考课本，会让实验的探究目的性大打折扣。因此，我通过在导学案中插入“小提示”，引导学生进行讨论并提出想探究的问题，然后利用相应的器材进行实验设计。

三、 利用多种辅助教学手段，让学生真正体验探究过程

（一） 小组合作设计实验方案

利用导学案给学生提供实验中可能会用到的材料，让学生以小组合作的形式自行设计实验方案。本实验可能用到的生物和实验器材，在导学案中以图片的形式呈现，更加直观。

（二） 通过电子白板进行展示交流，互相评价

以往在展示环节，主要是通过实物投影及小组代表的汇报，展示该小组的探究的思路。但是，如果学生画图不清或者表达不顺畅，不能达到较好的展示目的。在制作电子白板课件时，我把导学案上的实验材料进行原样复制，并把每一个材料的图片都设置成“无限克隆”，并对图片的图层也进行设置。在学生汇报时，先说出本小组探究问题及假设，让其他同学了解该组探究的目的及实验变量。然后，在白板通过拖放相关实验材料的图片，组合成该组实验设计方案。在一个小组汇报完后，其他小组进行评价，分析其实验设计是否合理。如果觉得该小组设计的实验不合理，提出改进方案，并上白板进行修改，教师给予一定的点评。当第二个小组汇报时，在白板上根据本小组的设计方案对上一组在白板上组合的实验装置进行修改，节约了课堂时间。通过交流，学生不仅能展示本组的合作探究成果，还能对比反思本小组的实验设计是否合理，并加以修改，提高了探究的能力。

（三） 通过课外兴趣小组的实验，对课堂探究进行延伸

生态瓶的实验实施起来需要较长时间，在课堂上是不可能看到实验的过程和结果的。因此，为了让实验能给学生一个过程性的体验，我提前1周让生物兴趣小组的6位同学选择不同的变量，由我提供相应的实验材料，动手设计并实施实验。

给学生提供了实验所需要的器材。兴趣小组的同学先根据探究的目的提出问题，作出假设，并设计实验方案。然后小组各成员之间交流，教师提出改进建议，然后确定了3组实验变量，并动手制作对照实验的2个生态瓶。如“光照对生态瓶的稳定性有影响吗？”、“生产者的有无对生态系统的稳定有影响吗？”、“消费者的数量多少对生态系统稳定性有影响吗？”，每组学生根据自己的实验方案，在烧杯中分别放入砂石、清水、水草、金鱼若干，并用保鲜膜密封烧杯瓶口，光照这组用黑色塑料袋进行遮光处理。每天中午，兴趣组同学利用业余时间观察自己制作的生態瓶，并利用相机等工具拍照或者摄像。一周后，每组同学把自己小组的实验设计、过程及结果制作成PPT，并在课堂展示。兴趣小组同学也把他们生态瓶实物带到课堂，给同学进行分享。

四、 针对实验中的“意外”，反思实验过程，确立求真的实验观

在三组兴趣小组中，有一组同学做的“生产者的有无对生态系统的稳定有影响吗？”实验。最后出现的结果与原先的假设不同，没有水草的生态瓶中的金鱼存活下来了，而有水草的生态瓶中金鱼却死了。为什么会出现与预设相反的情况？先请实施本实验小组的学生分析该实验失败的原因，学生分析是由于金鱼个体差异的原因，无水草的生态瓶中的金鱼比较强壮，对环境的适应能力强。其他同学看了实验过程的图片和视频，通过思考认为有可能是生态瓶覆盖的保鲜膜并不是完全密封，无水草的生态瓶中有空气的流通；还有的认为缺乏食物，金鱼被饿死了。通过思考和讨论，我鼓励学生再次实验，看看实验是否会出现原先预期的效果。同时，也进一步对学生进行情感教育，不要为了实验而实验，为了结果而结果，就算是科学家也不是每一次实验都是成功的，实验中的每一个细节都可能会影响实验结果，但是一定要做到实事求是。

五、 把更多的思考留在课外

影响生态瓶稳定性的因素还有很多，在课堂进行展示的只能其中几个因素，有的学生对其他因素也很感兴趣。实验最后教师把问题留到课外，让有兴趣的同学回去自己进行实验探究，并进行记录，在后续的档案袋评比的时进行展示。

作者简介： 周冉，江苏省南京市，南京育英第二外国语学校。