基于探究实验思路的材料分析与能力培养

杨得俊

摘 要：本文应用类比的方法，与学生进行相关探究实验思路的交流，使探究思想与生活实际相联系，结合教材内容灵活应用，使艰涩的理论变成科学研究的利器，深化教学内容。

关键词：探究思路 实验设计 教材分析 实际应用

中图分类号：G63文献标识码：A文章编号：1003-9082（2020）05-0-01

生物学实验教学是高中生物教学的重点，也是难点，是贯穿整个生物学的一根红线，几乎适合任何生物学问题的解决。生物学实验教学一方面能使学生掌握生命科学知识，培养学生生物学综合素养;另一方面也是生命科学研究型人才培养所必须的。生物学实验理论教学主要包含密不可分的两大内容，即探究实验思路和实验设计。针对“细胞核——系统的控制中心”一节的四组资料，教师可以基于探究思路和实验设计的理论，引导学生进行实验分析，帮助学生大致理解和掌握对生物学问题的探究思路和实验设计的相关内容。下面谈谈我的主要做法。

一、教学设计思路

学生阅读教材中的“材料分析”，教师提出三个问题：问题1：细胞核存在于细胞中有作用吗？问题2：如何设计实验来证明你的观点？问题3：课文“资料分析”的四个实验有哪些优点和不足？基于对这三个问题的解决，使学生大致形成对问题进行探究的基本思路，获得分析设计实验、得出结论的基本能力。

二、教学过程

1.教学导入

教师引导学生思考回忆“线粒体和叶绿体的观察”实验中：是否能看到细胞核？教师展示口腔上皮细胞的高倍显微镜照片，让学生识别相关结构。再通过观察比较口腔上皮细胞、人成熟红细胞、变形虫、草履虫、大肠杆菌等细胞模式图，让学生继续辨认细胞核，并得出初步的结论：细胞核是存在于是真核细胞内最大的细胞结构，是真核细胞区别于原核细胞最显著的标志之一;极少数真核细胞无细胞核，如哺乳动物的成熟的红细胞，高等植物成熟的筛管细胞等;有些细胞中细胞核不止一个，如草履虫。教师提出问题：从上面提供的资料中，你认为细胞核在细胞中有作用吗？引入新课。

2.探究思路的渗透

针对“细胞核在细胞中有作用吗”的问题，教师引导学生分组进行讨论、做出合理的假设、找出支持自己观点的证据。在此，教师可以应用类比的方法，举一些生活实际的例子，让学生看清人们究竟是怎么认同别人观点的思维方式，以期渗透探究实验思路的主要环节，调动学生参与学习的积极性，激发学生学习兴趣。经典事例：她在人群中多看了我一眼（观察现象）;提出假说： 她会嫁给我？演绎推理（预期结果）：我向她求婚她会答应我;实验验证（看得见的证据）：“嫁给我好吗？”“滚！”;得出结论（问题答案）：我想多了。这个是侯老师花了十分钟想出来的，是解读什么是探究的极佳示例，屡试屡爽，课堂教学效果棒棒的。

3.实验设计相关内容的渗透

引导学生大声说出自己的观点（假设）：细胞核在细胞中有作用。教师问：要证明你的观点是否正确的关键是要干什么？学生答：找一个人人都看得见的证据。教师再问：证据从哪里来？学生答：设计实验。教师追问：设计实验的关键是什么？引导学生继续思考：（1）“有无细胞核”（自变量的操纵）与“细胞原有的生命活动是否改变”（因变量的检测）之间最可能会出现的两种情况（预期结果）的关系，得出相应的结论，理清探究思路。（2）“细胞原有的生命活动是否改变”如何检测才是真实可靠？渗透设置对照实验的意义和方法。

4.自主学习

学生带着问题阅读书本中的4个资料，教师出示问题：分析4则资料思考以下问题：①每一组实验改变的（自变量）是什么？②看到的现象（因变量）是什么？③你分别能得出什么结论？④每组实验中哪些是实验组，哪些是对照组？设计对照组的目的是什么？⑤你觉得实验中有没有可以改进的地方？

5.引导学习

教师引导学生分析资料一——黑白美西螈核移植实验，教师提问：美西螈皮肤颜色遗传（性状遗传）是由细胞核控制的吗？引导学生找到看得见的证据并得出结论。该实验中有没有可以改进的地方或者增加一些实验，让该实验更具有说服力？学生展开小组讨论。学生很容易想到是：（1）直接培养黑美西螈和白美西螈，同种美西螈核移植细胞或者受精卵细胞，观察发育情况（这是本实验的空白对照）;（2）用两种美西螈相互做核移植实验，观察发育情况（排除“核移植”操作对结果的影响）。教师要做出正确的引导评价，目的是引导学生应用对照实验让“看得见的证据”更具说服力。

教师引导学生分析资料二——蝾螈受精卵横溢实验，教师提问：蝾螈受精卵的发育是由细胞核控制的吗？引导学生找到看得见的证据并得出结论。教师提示学生思考：这个实验中对照组是什么？学生进行小组讨论。教师要求学生说出自己的理由，分析学生理由中不合理的地方。最后强调，为了使实验结果真实可靠，需要以有核的一半作为对照。

教师引导学生分析资料三——变形虫切割实验，教师提问：变形虫的细胞核的作用是什么？引导学生用看得见的证据论证自己的观点。变形虫切割实验在实验设计方面跟蝾螈横溢实验非常相似，可进一步强调对照实验的类型。

教师引导学生分析资料四——伞藻的嫁接和核移植实验，引导学生分别得出嫁接实验和核移植实验的结论。提问：嫁接实验证明了什么？学生给出的答案：生物的形态发育跟细胞核有关。教师提问并指导：嫁接实验直接涉及到细胞核吗？该实验只是将伞藻分割成了伞帽、伞柄和假根三部分，因此只证明了伞帽的形态跟假根有关，与伞柄无关。教师引导学生进入历史情境：由于伞帽距离伞柄的距离更近，所以科学家当年提出的实验假设可能是怎样的？学生回答：伞帽的形态是由伞柄控制的。教师强调：即使实验结果和预期不符，同样可以得出一定的实验结论。同时也说明人们在认识客观事物的道路上总是曲折上升的，并不是一帆风顺的。

最后教师进行总结归纳：细胞核控制着生物的遗传和代谢。

三、教学设计特色及反思

探究活動旨在培养学生的逻辑思维能力和实践能力，把提高全体学生科学素养的目标落到实处，使学生从中获得明晰的科学方法。在教学过程中，没有把假说演绎法概念化，而是应用富有趣味性的事例，把概念事例化、生活化，让学生感觉科学研究就在我们身边，而不是高不可攀的。学生以研究者的身份思考并解决问题，引导学生在找证据的过程中学会分析实验，不但渗透了探究思路，也掌握了实验设计的基本原则，从思想层面真实体验了生物科学探究的思路方法，学生参与度很高，理解也更加深刻。