生物實(shí)驗(yàn)“探究思維”的培養(yǎng)

謝奇

現(xiàn)行的生物課程標(biāo)準(zhǔn)和《考試說(shuō)明》對(duì)中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)均有明確的教學(xué)要求。教師應(yīng)該在高一、二年就對(duì)學(xué)生加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)探究思維培養(yǎng)，使學(xué)生逐步理解生物學(xué)科中實(shí)驗(yàn)的基本原理，實(shí)驗(yàn)方法和常用的手段，初步形成實(shí)驗(yàn)探究思維，為高三的進(jìn)一步提高和形成較系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)探究思維打下基礎(chǔ)。

2006年高中新課程改革已經(jīng)在我省全面開(kāi)展實(shí)施，現(xiàn)行的生物課程標(biāo)準(zhǔn)和《2011年高考福建省理科綜合考試說(shuō)明》對(duì)中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)均有明確的教學(xué)要求?？荚囌f(shuō)明對(duì)考生實(shí)驗(yàn)與探究能力的要求是：（1）能獨(dú)立完成“生物知識(shí)內(nèi)容表”所列的生物實(shí)驗(yàn)。包括理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、方法和操作步驟，掌握相關(guān)的操作技能，并能將這些實(shí)驗(yàn)涉及的方法和技能進(jìn)行綜合的運(yùn)用；（2）具備驗(yàn)證簡(jiǎn)單生物學(xué)事實(shí)的能力，并能對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行解釋、分析和處理；（3）具有對(duì)一些生物學(xué)問(wèn)題進(jìn)行初步探究的能力。包括運(yùn)用觀(guān)察、實(shí)驗(yàn)與調(diào)查、假說(shuō)演繹、建立模型與系統(tǒng)分析等科學(xué)研究方法；（4）能對(duì)一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案作出恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)和修改。這與歷年的高考要求相似，實(shí)驗(yàn)類(lèi)試題仍是重中之重。但從多年高三教學(xué)過(guò)程來(lái)看，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)類(lèi)試題普遍感覺(jué)難度很大，有部分學(xué)生甚至對(duì)實(shí)驗(yàn)類(lèi)試題產(chǎn)生畏難情緒，這也導(dǎo)致高考中得分不理想。要解決這一難題，僅靠高三的專(zhuān)題復(fù)習(xí)和訓(xùn)練是不夠的，更重要的是教師應(yīng)該在高一、二年就對(duì)學(xué)生加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)探究思維培養(yǎng)，使學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)逐步理解生物學(xué)科中實(shí)驗(yàn)的基本原理，實(shí)驗(yàn)方法和常用的手段，初步形成實(shí)驗(yàn)探究思維，為高三的進(jìn)一步提高和形成較系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)探究思維打下基礎(chǔ)。在教學(xué)過(guò)程中，我注意把握了以下幾點(diǎn)，取得了較好的教學(xué)效果。

一、學(xué)會(huì)觀(guān)察，培養(yǎng)思維的深刻性

觀(guān)察是有目的、有計(jì)劃的一種思維知覺(jué)，是實(shí)驗(yàn)探究的基礎(chǔ)，也是智力的一個(gè)組成成分。學(xué)生是否懂得如何觀(guān)察，是否具有認(rèn)真的觀(guān)察習(xí)慣，將很大程度決定著探究活動(dòng)的效果和質(zhì)量。所以，在教學(xué)過(guò)程中，能讓學(xué)生觀(guān)察的盡量讓學(xué)生觀(guān)察，以促進(jìn)其觀(guān)察力的發(fā)展。演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生觀(guān)察能力的最重要途徑，雖然現(xiàn)行教材中沒(méi)有演示實(shí)驗(yàn)，教師可以結(jié)合教學(xué)內(nèi)容的需要及學(xué)生特點(diǎn)安排演示實(shí)驗(yàn)。但學(xué)生對(duì)演示實(shí)驗(yàn)往往表現(xiàn)出來(lái)的是注意力不集中，目的不明確，主次分不清，因而忽略了本質(zhì)現(xiàn)象，那么教師在演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，除交代實(shí)驗(yàn)儀器，裝置特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮碇?，更?yīng)向?qū)W生指出觀(guān)察的重點(diǎn)和方法，讓學(xué)生了解“看什么，怎么看”，變“觀(guān)看實(shí)驗(yàn)”為“觀(guān)察實(shí)驗(yàn)”，以培養(yǎng)學(xué)生的觀(guān)察能力和思維的深刻性。如果進(jìn)行課堂演示實(shí)驗(yàn)，盡可能讓學(xué)生觀(guān)察到實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，在認(rèn)真觀(guān)察之后學(xué)生能夠提出問(wèn)題、開(kāi)展討論、自己得出結(jié)論那就更好了。在一次演示“斐林試劑檢測(cè)還原性糖”的實(shí)驗(yàn)中，我讓學(xué)生觀(guān)察了每一步操作和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，最后一步用水浴加熱約2min，結(jié)果沒(méi)得到磚紅色的氧化亞銅沉淀，而得到了黑色氧化銅沉淀。這是怎么回事呢？學(xué)生的情緒被調(diào)動(dòng)了起來(lái)，并相互討論積極尋找原因。最后得出結(jié)論：氧化亞銅極不穩(wěn)定，在緩慢的水浴加熱過(guò)程中被氧氣氧化生成CuO；另外，Cu（OH）2在緩慢水浴加熱過(guò)程中分解也生成CuO，失去了與還原性糖發(fā)生氧化還原反應(yīng)的能力。通過(guò)觀(guān)察，學(xué)生不僅真正地理解什么是科學(xué)的觀(guān)察，更讓學(xué)生感受到生物學(xué)作為一門(mén)科學(xué)需要嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致、認(rèn)真的態(tài)度和方法，更激發(fā)起學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣。

二、注重實(shí)踐，培養(yǎng)探究思維

生物是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué)，教材中的實(shí)驗(yàn)、探究與教學(xué)內(nèi)容緊密聯(lián)系，相輔相成，讓學(xué)生實(shí)踐，對(duì)學(xué)生理解、掌握生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)與探究能力非常必要。從實(shí)驗(yàn)類(lèi)型看，有觀(guān)察類(lèi)的，如“觀(guān)察根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂”；有檢測(cè)類(lèi)的，如“檢測(cè)生物組織中的糖類(lèi)、脂肪和蛋白質(zhì)”；還有很多探究類(lèi)的，如“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”。在每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，從實(shí)驗(yàn)意念的產(chǎn)生到實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析到實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完成，每一步都有思維活動(dòng)，每一步都是思維的結(jié)果?？梢?jiàn)，進(jìn)行生物實(shí)驗(yàn)?zāi)馨褜W(xué)生帶入問(wèn)題情境，使學(xué)生在分析實(shí)驗(yàn)問(wèn)題、解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題中鍛煉思維能力。學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)分組實(shí)驗(yàn)課都非常感興趣，教師只要組織得當(dāng)，引導(dǎo)得法，學(xué)生就能在完成實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，從中感受到教材中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作的規(guī)范性和嚴(yán)謹(jǐn)性，從而逐步構(gòu)建實(shí)驗(yàn)的基本框架和形成基本的實(shí)驗(yàn)探究思路。這次課改教材中探究類(lèi)實(shí)驗(yàn)的比例明顯增大，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的探究性思維非常有幫助。剛接觸探究實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生基本沒(méi)有頭緒，教師要對(duì)第一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)：“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”多花心思，幫助學(xué)生分析，引導(dǎo)他們初步掌握探究的流程；學(xué)到第二個(gè)探究實(shí)驗(yàn)：“探究影響酶活性的條件”，學(xué)生有了初步的探究思維能力，可以讓他們自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，再由教師加以分析、引導(dǎo)，小組討論、完善，最后付諸實(shí)踐；之后還可以進(jìn)行小組交流，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)一步探究。這個(gè)過(guò)程不僅使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)探究有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，也鍛煉了學(xué)生的探究思維能力，為后面探究實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行打下了良好的基礎(chǔ)。

三、積極思考，發(fā)展探究思維

教學(xué)中要給學(xué)生留下獨(dú)立思考的時(shí)空，讓他們自己去探究，拓展思維活動(dòng)的廣度和深度，去尋找解決問(wèn)題的辦法，從而達(dá)到“真會(huì)”和“真能”。生物學(xué)新教材，在引言和正文中都提出了一些富于啟發(fā)性的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考。如在講到“DNA與基因的關(guān)系”時(shí)，讓學(xué)生先閱讀四則資料和圖片，然后給出思考方向，讓學(xué)生討論：（1）生物體內(nèi)的DNA分子數(shù)與基因數(shù)目相同嗎？生物體內(nèi)所有基因的堿基總數(shù)與DNA分子數(shù)的堿基總數(shù)相同嗎？如果不同，說(shuō)明什么？（2）你如何理解基因具有遺傳效應(yīng)？請(qǐng)從DNA水平上給基因下的定義。這時(shí)候，教師要給學(xué)生充分思考的時(shí)間，適當(dāng)加以引導(dǎo)，讓學(xué)生自己得出DNA與基因的關(guān)系。當(dāng)然，在教學(xué)過(guò)程中，教師也要積極設(shè)計(jì)有啟發(fā)性和趣味性的問(wèn)題，創(chuàng)設(shè)情境，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的發(fā)展。例如在講解“豚鼠胰腺細(xì)胞分泌物形成過(guò)程”時(shí)，我設(shè)計(jì)了以下一系列問(wèn)題：（1）這里用3H標(biāo)記亮氨酸的目的是什么？為什么用3H標(biāo)記？還可以用其他元素標(biāo)記嗎？（2）為什么注射氨基酸，而不是核苷酸？氨基酸與蛋白質(zhì)是什么關(guān)系？（3）3min后，被標(biāo)記的氨基酸出現(xiàn)在附著核糖體的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上說(shuō)明了什么？17min和117min后被標(biāo)記的氨基酸相繼出現(xiàn)在哪些部位？（4）與此分泌物的合成和分泌有關(guān)的結(jié)構(gòu)有哪些？合成和分泌過(guò)程需要能量嗎？（5）這些分泌物的合成和運(yùn)輸?shù)姆较蛟鯓?？在核糖體上合成的分泌蛋白，為什么要經(jīng)過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，而不是直接運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞膜？?jī)?nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體起到什么作用？這些由淺入深的問(wèn)題不僅有助于學(xué)生理解，更激發(fā)了學(xué)生思維和探究問(wèn)題的興趣，取得了良好的教學(xué)效果。

四、精選練習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生探究思維的發(fā)展

對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，考試、練習(xí)是他們平時(shí)學(xué)習(xí)的風(fēng)向標(biāo)，考試試題對(duì)他們的學(xué)習(xí)有很大的導(dǎo)向性。我們?cè)诨A(chǔ)年段的月考、期中、期末考試試題中，加大實(shí)驗(yàn)探究類(lèi)試題的設(shè)置，既有利于固鞏學(xué)生所學(xué)的知識(shí)，又有利于實(shí)驗(yàn)探究思維的培養(yǎng)，更能通過(guò)考試使學(xué)生不斷彌補(bǔ)缺陷，總結(jié)提高。同時(shí)實(shí)驗(yàn)探究類(lèi)試題的設(shè)置，本身也是對(duì)實(shí)驗(yàn)探究思維的的一種訓(xùn)練。通過(guò)具體的實(shí)驗(yàn)探究類(lèi)問(wèn)題的解決，學(xué)生的分析、綜合、抽象和概括能力都得到訓(xùn)練和提高，也為高三的專(zhuān)題復(fù)習(xí)作了準(zhǔn)備。

恰當(dāng)引用經(jīng)典的高考實(shí)驗(yàn)類(lèi)試題，能增強(qiáng)學(xué)生解決此類(lèi)試題的自信心。高考中實(shí)驗(yàn)類(lèi)試題對(duì)許多高三學(xué)生來(lái)說(shuō)是比較難的，那么對(duì)高一、高二的學(xué)生是不是就更難呢？答案是不一定的。如在突破質(zhì)壁分離和復(fù)原這個(gè)問(wèn)題時(shí)，我們引用2005·全國(guó)卷Ⅱ（30）回答下列問(wèn)題：植物葉片表皮上分布有大量的氣孔，氣孔結(jié)構(gòu)如圖所示。當(dāng)組成氣孔的細(xì)胞（保衛(wèi)細(xì)胞）吸水后，會(huì)膨脹變形，氣孔開(kāi)啟；反之細(xì)胞失水收縮，氣孔關(guān)閉。請(qǐng)以放置一小段時(shí)間的菠菜為材料設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，證明氣孔具有開(kāi)啟和關(guān)閉的功能。要求寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)材料與主要用具、實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果并作出解釋。

學(xué)生感覺(jué)此題非常有趣，有挑戰(zhàn)性，并且能夠解決。所以，如果我們?cè)谛抡n教學(xué)過(guò)程，恰當(dāng)?shù)囊胍恍┙?jīng)典實(shí)驗(yàn)類(lèi)試題進(jìn)行分析，既有利于對(duì)教材難點(diǎn)知識(shí)的突破，又能吸引學(xué)生的注意力，更重要的是通過(guò)這類(lèi)高考試題的分析，極大的增強(qiáng)了學(xué)生解決此類(lèi)試題的自信心。