二次探究法在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的嘗試

俞小琴

[摘要]本文結(jié)合具體案例探討了在生物探究性實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行二次探究法的嘗試：先進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)或是依據(jù)教材的模仿探究實(shí)驗(yàn)，再針對(duì)第一次實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的問題嘗試重新設(shè)計(jì)進(jìn)行的探究性實(shí)驗(yàn)，以更好地培養(yǎng)學(xué)生探究精神和創(chuàng)新能力。

[關(guān)鍵詞]生物實(shí)驗(yàn)教學(xué) 探究性實(shí)驗(yàn) 二次探究

一、生物實(shí)驗(yàn)二次探究法的概念

《全日制義務(wù)教育生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）》明確指出，通過生物學(xué)的學(xué)習(xí)，學(xué)生要“初步具有生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作的基本技能、一定的科學(xué)探究和實(shí)踐能力，養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣。初步形成生物學(xué)基本觀點(diǎn)和科學(xué)態(tài)度，為確立辯證唯物主義世界觀奠定必要的基礎(chǔ)?！庇谑牵骄啃詫?shí)驗(yàn)教學(xué)成為生物教學(xué)的必然要求。

探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅能夠?yàn)閷W(xué)生充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)?zāi)軇?dòng)性提供重要途徑，而且還是有效實(shí)施中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的、落實(shí)培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)目標(biāo)的重要且必要的條件實(shí)驗(yàn)。二次探究法就是針對(duì)教材中的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行兩次，以便給學(xué)生不同的體驗(yàn)，第一次是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)或是依據(jù)教材的模仿探究實(shí)驗(yàn)，第二次則是針對(duì)第一次實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的問題，依據(jù)同樣的原理或同樣的教學(xué)目的從不同角度或同一個(gè)角度，嘗試重新設(shè)計(jì)進(jìn)行的探究性實(shí)驗(yàn)（如圖1）。這是在傳統(tǒng)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能培養(yǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一種嘗試，目的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力。

二、生物實(shí)驗(yàn)二次探究法的特點(diǎn)

1.基礎(chǔ)性。第一次實(shí)驗(yàn)是傳統(tǒng)的、驗(yàn)證性的，是老師指導(dǎo)的，讓學(xué)生了解基本原理和基本技能；而第二次實(shí)驗(yàn)又用到了基本原理和基本技能，所以再次鞏固了基本原理和基本技能。與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和當(dāng)前的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比，它更強(qiáng)調(diào)了基礎(chǔ)性，特別是針對(duì)當(dāng)前的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

2.創(chuàng)新性。第一次實(shí)驗(yàn)后的討論重在培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑精神，鼓勵(lì)提出問題，再加上第二次實(shí)驗(yàn)前的嘗試設(shè)計(jì)，目的都在于培養(yǎng)創(chuàng)造性思維，這一點(diǎn)是傳統(tǒng)的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)所欠缺的。

3.可操作性。第二次實(shí)驗(yàn)是探究性實(shí)驗(yàn)，但探究的問題在第一次實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生，探究時(shí)學(xué)生已在第一次實(shí)驗(yàn)過程中掌握了一定的基本原理和基本操作技能，第二次實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展就會(huì)順利得多，可操作性會(huì)更強(qiáng)。雖然探究法一度受到青睞，但在生物教學(xué)實(shí)踐中探究法的應(yīng)用并不容易，這就更需要改善探究法的使用，而二次實(shí)驗(yàn)法讓探究法應(yīng)用更是可操作性。

4.易接受性。作為探究性實(shí)驗(yàn)，二次探究法的探究主題與教學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)，不打亂原有的教學(xué)程序，加之沒有升學(xué)考試的壓力，不過多占用學(xué)生的課外時(shí)間，容易被教師、學(xué)校、學(xué)生所接受。

三、生物實(shí)驗(yàn)二次探究法的嘗試

人教版《生物學(xué)》七年級(jí)上冊(cè)有“種子萌發(fā)的環(huán)境條件”實(shí)驗(yàn)，學(xué)生往往覺得該實(shí)驗(yàn)復(fù)雜，“考察多個(gè)因素、多個(gè)水平對(duì)種子萌發(fā)的影響”這樣一個(gè)探究問題，對(duì)初一學(xué)生而言確實(shí)是有較大難度的，使用二次探究法有利于突破這一難點(diǎn)。具體的二次探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)過程如下：

1.第一次的模仿探究實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程完全按照教材提供的方案進(jìn)行（如圖2）。第一次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)的方法步驟及操作中的注意事項(xiàng)已經(jīng)基本掌握，對(duì)于對(duì)照實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)及變量的設(shè)置有所體會(huì)，可用以指導(dǎo)第二次探究方案的設(shè)計(jì)。學(xué)生就實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的許多問題，歸納起來有如下幾種：①琢磨2號(hào)瓶和4號(hào)瓶的不同，學(xué)生討論提出：這兩組水分和空氣都是變量嗎？②學(xué)習(xí)小組實(shí)驗(yàn)時(shí)1、2和4號(hào)瓶放的地點(diǎn)都在櫥柜中，有同學(xué)想到為什么放那里？考慮到那里光照的強(qiáng)度，有學(xué)生想到：不同光照強(qiáng)度對(duì)種子萌發(fā)有沒影響呢？③關(guān)于種子萌發(fā)的環(huán)境條件，學(xué)生想到土壤并提出疑問：土壤對(duì)種子萌發(fā)會(huì)產(chǎn)生影響嗎？

針對(duì)學(xué)生的問題，進(jìn)行二次探究：每個(gè)小組根據(jù)提出的問題，討論設(shè)計(jì)一份探究方案，要求按照探究活動(dòng)的一般步驟，體現(xiàn)出對(duì)照實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)。

2.第二次的探究性實(shí)驗(yàn)。各小組根據(jù)所設(shè)計(jì)的探究方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論。

（1）針對(duì)2號(hào)和4號(hào)瓶的不同，學(xué)生提出的問題是“水分和空氣都是變量嗎？”據(jù)此作出的假設(shè)是“假設(shè)2號(hào)和4號(hào)瓶的變量只能是空氣”；檢驗(yàn)其假設(shè)的思路是“重新設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，在水分、溫度等條件都相同的情況下，設(shè)置有充足的空氣（一定的水分）與無充足的空氣（一定的水分，加入較多的植物油）兩種環(huán)境（如圖3），觀察并記錄種子萌發(fā)情況”；實(shí)驗(yàn)后得出結(jié)論：“改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)符合單一變量的原則”。

（2）針對(duì)光照強(qiáng)度對(duì)種子萌發(fā)的影響，學(xué)生提出的問題是“光照強(qiáng)度對(duì)種子萌發(fā)有影響嗎？”據(jù)此作出的假設(shè)是“假設(shè)光照強(qiáng)度對(duì)種子萌發(fā)有（沒有）影響”；檢驗(yàn)其假設(shè)的思路是“設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，在溫度、空氣和水分等條件都相同的情況下，設(shè)置黑暗、10W以及50W光照三種環(huán)境，觀察并記錄光照強(qiáng)度對(duì)種子萌發(fā)的影響”；實(shí)驗(yàn)后得出結(jié)論：“光照對(duì)種子萌發(fā)時(shí)間有影響，對(duì)種子萌發(fā)數(shù)量無明顯影響”。

（3）針對(duì)土壤對(duì)種子萌發(fā)有無影響，學(xué)生提出的問題是“土壤對(duì)種子萌發(fā)有影響嗎？”據(jù)此作出的假設(shè)是“胚被破壞對(duì)種子萌發(fā)有（沒有）影響”；檢驗(yàn)其假設(shè)的思路是“設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，在溫度、空氣和水分等條件都相同的情況下，設(shè)置無土、干土兩種環(huán)境，觀察并記錄土壤對(duì)種子萌發(fā)的影響”；實(shí)驗(yàn)后得出結(jié)論：“土壤讓種子萌發(fā)時(shí)間延長，對(duì)種子萌發(fā)數(shù)量無明顯影響”，學(xué)生討論原因?yàn)榭赡芡寥牢恕?/p>

有了第一次實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，學(xué)生在第二次實(shí)驗(yàn)中小組內(nèi)同學(xué)的分工合作也流暢了許多，能夠各司其職。實(shí)驗(yàn)后，小組間交流各自的實(shí)驗(yàn)方案和結(jié)論，相互啟發(fā)、促進(jìn)。教師參與學(xué)生的交流，通過提問設(shè)疑的方式幫助學(xué)生更好地理解對(duì)照實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)。本次實(shí)驗(yàn)的學(xué)生評(píng)價(jià)部分采取的是組間互評(píng)、組內(nèi)自評(píng)的方式，教師對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)主要從實(shí)驗(yàn)過程中的表現(xiàn)及探究報(bào)告的完成情況兩方面來進(jìn)行。其中，考慮到這是學(xué)生第一次進(jìn)行探究活動(dòng)，沒有要求學(xué)生獨(dú)立完成探究報(bào)告，而是由老師印制下發(fā)統(tǒng)一的格式，學(xué)生根據(jù)探究過程填寫完成。老師主要依據(jù)學(xué)生第二次探究性實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)情況及自評(píng)情況作以評(píng)價(jià)。

四、二次探究實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的影響

開展二次探究性實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生對(duì)于生物課程學(xué)習(xí)的態(tài)度、學(xué)習(xí)方法，尤其是科學(xué)探究的能力都有了不同程度的發(fā)展變化。

1.學(xué)習(xí)態(tài)度的變化。學(xué)生的主體性得到了充分的發(fā)揮，學(xué)生感到自己是實(shí)驗(yàn)真正的設(shè)計(jì)者和操縱者，具備了有意義學(xué)習(xí)的心態(tài)。因此，學(xué)生不再僅僅對(duì)某個(gè)實(shí)驗(yàn)、某一節(jié)課感興趣，而是對(duì)生物學(xué)、對(duì)生物課程本身產(chǎn)生興趣，學(xué)習(xí)生物的積極性很高。同時(shí)，二次探究法相對(duì)于簡(jiǎn)約化的課堂知識(shí)學(xué)習(xí)而言，豐富了學(xué)生體驗(yàn)完整的學(xué)習(xí)過程的經(jīng)驗(yàn)，無形中增加了學(xué)生獨(dú)立處理問題時(shí)的自信，課堂上極易出現(xiàn)學(xué)生自發(fā)的討論、辯論活動(dòng)，學(xué)生樂于表達(dá)自己的觀點(diǎn)，也已經(jīng)比較善于正確表達(dá)自己的觀點(diǎn)。

2.學(xué)習(xí)方法的改進(jìn)。二次探究實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行預(yù)習(xí)、在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后獨(dú)立完成探究實(shí)驗(yàn)報(bào)告，學(xué)生由最初的按照預(yù)習(xí)提綱的提示去思考問題，逐漸變?yōu)橹鲃?dòng)翻閱教材去發(fā)現(xiàn)可思考的問題；由最初填寫完成老師編制的探究報(bào)告，逐漸變?yōu)槟塥?dú)立設(shè)計(jì)并完成探究報(bào)告。這對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)方法產(chǎn)生了很大的影響，以往的學(xué)生習(xí)慣于在考試前按照老師下發(fā)的復(fù)習(xí)提綱進(jìn)行復(fù)習(xí)，而經(jīng)過二次探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)生，在考試前自己從教材中摘錄復(fù)習(xí)要點(diǎn)，形成復(fù)習(xí)提綱，充分體現(xiàn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

3.探究能力的提升。目前來看，學(xué)生的科學(xué)探究能力中變化最明顯的就是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的提高，絕大部分學(xué)生能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)寫出一份較完整的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，能抓住課題關(guān)鍵所在，對(duì)課題作出合理的預(yù)期，正確設(shè)置對(duì)照，妥當(dāng)安排實(shí)驗(yàn)操作程序，設(shè)計(jì)格式規(guī)范，并注意到語言的科學(xué)性、嚴(yán)密性。通過二次探究性的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，學(xué)生不僅豐富了經(jīng)驗(yàn)、開闊了視野、活化了知識(shí)，而且可以根據(jù)自己的興趣選擇自己愛好的活動(dòng)，發(fā)揮自己的特長，培養(yǎng)創(chuàng)新的意識(shí)和實(shí)踐能力。因此，在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)重視二次探究法的嘗試與探索。

五、對(duì)教師專業(yè)素養(yǎng)提出新挑戰(zhàn)

二次實(shí)驗(yàn)法實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中的第二次實(shí)驗(yàn)重視學(xué)生的自主體驗(yàn)和探究，但這并不意味著放棄教師的指導(dǎo)，而是對(duì)教師的要求更高。對(duì)教師而言，教學(xué)過程不再完全按照教師的設(shè)計(jì)程序和思路進(jìn)行，教師將面對(duì)的是學(xué)生突然提出的五花八門的實(shí)驗(yàn)方案和層出不窮的問題，這顯然是對(duì)教師的指導(dǎo)能力、自身的實(shí)驗(yàn)操作能力、解決實(shí)際問題的能力、判斷能力和應(yīng)變能力的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。例如，實(shí)驗(yàn)教師還要充分考慮到學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)所帶來的安全隱患，并及時(shí)給予正確的引導(dǎo)。教師要善于“啟疑”，啟發(fā)學(xué)生提出問題、假設(shè)。因此，教師要有較高的職業(yè)理想、豐富的知識(shí)結(jié)構(gòu)、創(chuàng)造性的教育觀、較高的教學(xué)監(jiān)控能力和較強(qiáng)的管理藝術(shù)。

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