培養(yǎng)學(xué)生生物實(shí)驗(yàn)探究能力的策略研究

王聯(lián)新

摘 要： 本文結(jié)合近年廣東省理科綜合（生物）高考考試大綱對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)與探究能力要求，對(duì)高考復(fù)習(xí)中學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的培養(yǎng)進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞： 生物實(shí)驗(yàn) 探究能力 培養(yǎng)策略

生物學(xué)首先是一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，因此，《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》強(qiáng)調(diào)發(fā)展生物實(shí)驗(yàn)和科學(xué)探究能力[1]，《普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試大綱（理科·課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)版）》也將實(shí)驗(yàn)與探究能力[2]作為四大能力要求之一。雖然師生重視，但學(xué)生掌握依然不佳。筆者通過構(gòu)建“建?！履！獜?qiáng)?！偨Y(jié)—遷移”的課堂教學(xué)模式，使學(xué)生的生物實(shí)驗(yàn)探究能力得到提升。

1.建?！履！獜?qiáng)模策略

在高考實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題中，學(xué)生認(rèn)為最難得分的地方通常是實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)，如教師在日常實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中為學(xué)生提供常見的、可操作的得分要點(diǎn)，讓學(xué)生模仿并堅(jiān)持長(zhǎng)時(shí)間訓(xùn)練，條件反射地自動(dòng)生成“實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)模型”，從而使學(xué)生輕松走出“得零分”的不利境地。

1.1建立模型

真正的實(shí)驗(yàn)步驟千變?nèi)f化，但是在教學(xué)過程中教師可以預(yù)先給出理想化的實(shí)驗(yàn)步驟，將每一步的本質(zhì)特征與得分要點(diǎn)明細(xì)化，建立答題模型并訓(xùn)練學(xué)生。下面為活體培養(yǎng)類實(shí)驗(yàn)答題模型：第一步：分組（采分點(diǎn)：隨機(jī)、適量、均分、生理狀態(tài)一致；一般要有對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組）；第二步：初步處理（采分點(diǎn)：前測(cè)、施加自變量等）；第三步：培養(yǎng)（采分點(diǎn)：一定時(shí)間、條件相同且適宜；控制無關(guān)變量）；第四步：觀察、記錄（采分點(diǎn)：因變量表達(dá)形式）；第五步：結(jié)果分析與結(jié)論（采分點(diǎn)：結(jié)果是“看”到的實(shí)事，結(jié)論是響應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?jīng)邏輯分析得來的理論化的結(jié)語）。

1.2模仿模型

在學(xué)生已經(jīng)充分接受以上實(shí)驗(yàn)步驟模型并完全了解后，學(xué)生就會(huì)對(duì)該類問題的結(jié)構(gòu)形式和解決方法形成特定的解題模式。此時(shí)，教師就可精心編寫一些難度逐漸加大、形式相近的題目讓學(xué)生模仿。

例1.現(xiàn)有如下材料，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)說明當(dāng)動(dòng)物出現(xiàn)低血糖晚期癥狀時(shí)，靜脈注射葡萄糖可緩解癥狀。材料：身體狀況相同的健康小白鼠數(shù)只、1mL注射器、50%葡萄糖水溶液（每次用量0.01mL/g）、用酸性生理鹽水配成的胰島素溶液（2U/mL）（每次用量0.1mL/10g）、酸性生理鹽水。實(shí)驗(yàn)步驟：

①獲取實(shí)驗(yàn)材料并分組：取數(shù)只身體狀況相同的健康小白鼠平均分成甲、乙兩組，同時(shí)注入等量的？搖 ？搖？搖？搖溶液，當(dāng)？搖？搖 ？搖？搖時(shí)，備用。②實(shí)驗(yàn)組：甲組小鼠及時(shí)從靜脈注入？搖 ？搖？搖？搖。③對(duì)照組：乙組小鼠同時(shí)注入等量的？搖？搖 ？搖？搖。④培養(yǎng)觀察：在相同培養(yǎng)條件下培養(yǎng)，觀察小白鼠情況。

通過此類模仿訓(xùn)練，學(xué)生會(huì)更深刻地體會(huì)所建模型，尤其是具體化使用的經(jīng)驗(yàn)，將其化為己有，從而增強(qiáng)自己解決此類試題的信心與能力。

1.3強(qiáng)化模型

模仿是一種機(jī)械的使用過程，如果只模仿，學(xué)生就只會(huì)照搬“模型”而不懂得靈活運(yùn)用。要真正提高學(xué)生的能力，讓學(xué)生多得分，還要求學(xué)生多聯(lián)想、多遷移、多探究，主動(dòng)去實(shí)驗(yàn)室動(dòng)手實(shí)踐，強(qiáng)化自己的思維，從而擁有“個(gè)性化”的實(shí)驗(yàn)步驟模型。

例2.現(xiàn)有小白鼠4只，1mL注射器、鼠籠、胰島素溶液（酸性生理鹽水配制）、酸性生理鹽水、50%葡萄糖溶液。已知注射了胰島素的動(dòng)物最好放在30℃～37℃環(huán)境中保溫。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)觀察胰島素增高時(shí)出現(xiàn)驚厥現(xiàn)象的相關(guān)實(shí)驗(yàn)步驟。

步驟一：將四只小白鼠饑餓18—24小時(shí)。通過這個(gè)完全由自己獨(dú)立完成的實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)，學(xué)生真正明白每個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟的真實(shí)意義，如如何控制好無關(guān)變量、如何合理施加自變量、何時(shí)前測(cè)與后測(cè)等。從邏輯思維與實(shí)踐操作兩個(gè)層面上完全同化“實(shí)驗(yàn)步驟解題模型”，提高自己的實(shí)驗(yàn)探究能力。

2.總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律策略

高考實(shí)驗(yàn)題的考法千變?nèi)f化，但萬變不離其宗。教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中必須引導(dǎo)學(xué)生從紛繁復(fù)雜的題目中走出來，找出其中的變化規(guī)律，并逐一擊破。例如，實(shí)驗(yàn)考試中關(guān)于實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮妥兞康目挤ㄊ殖Ｒ?，教師可引?dǎo)學(xué)生從以下幾方面尋找規(guī)律。

2.1根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康拇_定變量

實(shí)驗(yàn)的變量有自變量、無關(guān)變量與因變量，是高考中“變量分析”的常考內(nèi)容，這些變量的確認(rèn)既可使學(xué)生更容易把握實(shí)驗(yàn)，又可讓學(xué)生找到實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)的突破點(diǎn)。這些變量或以隱性內(nèi)容或以顯性內(nèi)容存在，并服務(wù)于實(shí)驗(yàn)?zāi)康模灰约臃治鼍涂梢哉业健?/p>

例3.某研究性學(xué)習(xí)小組采用盆栽實(shí)驗(yàn)，探究土壤干旱對(duì)某種植物葉片光合速率的影響。該實(shí)驗(yàn)的目的是：？搖？搖 ？搖？搖。分析：自變量：？搖 ？搖？搖？搖；無關(guān)變量：？搖？搖 ？搖？搖；因變量：？搖？搖 ？搖？搖。

解析：這道題有一個(gè)明顯的特征就是本實(shí)驗(yàn)的目的已經(jīng)很清晰，那么教師完全可以引導(dǎo)學(xué)生直接從實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹疤骄客寥栏珊祵?duì)某種植物葉片光合速率的影響”出發(fā)，分析出三大變量，從而提高學(xué)生找準(zhǔn)其他變量的能力。

2.2根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟確定變量

實(shí)驗(yàn)步驟是為實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆?wù)的，它直接關(guān)系實(shí)驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性與準(zhǔn)確性。因此，在實(shí)驗(yàn)步驟中必須嚴(yán)格控制好無關(guān)變量，充分體現(xiàn)單一變量原則，完全展現(xiàn)因變量。只要抓住自變量，就容易突破對(duì)各種變量的分析。

例4.某同學(xué)按以下順序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作：第一步：取3支試管，分別加入2ml淀粉，編號(hào)甲、乙、丙；第二步：將甲乙丙3支試管分別放入37℃、沸水、冰塊處理；第三步：分別先加入1ml唾液淀粉酶，后加入1滴碘液并觀察。

分析：自變量：3.遷移應(yīng)用突破策略

廣東高考考試說明將29個(gè)實(shí)驗(yàn)定為高考必考實(shí)驗(yàn)[3]，要求學(xué)生獨(dú)立完成，包括理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理，掌握相關(guān)操作，并將這些實(shí)驗(yàn)涉及的方法和技能綜合運(yùn)用，也就是要求學(xué)生形成實(shí)驗(yàn)思維。

例5.（2013廣東）某新能源研究興趣小組嘗試用木薯塊根的淀粉制備燃料酒精。他們用酶將木薯淀粉講解成單糖。查閱資料后，安裝的酒精發(fā)酵裝置、采用的發(fā)酵條件。（節(jié)選）

（3）檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，盡管酵母菌菌種合適、淀粉酶解物充足、操作正確、發(fā)酵溫度和PH值適宜，但酒精含量（+）比預(yù)期低，我們展開了討論，認(rèn)為還有其他影響因素，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)試驗(yàn)對(duì)此因素進(jìn)行探究并預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（用表格形式呈現(xiàn)；用“+”表示酒精量，最高含量為“+++++”）。

（4）請(qǐng)對(duì)預(yù)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行分析，并得出結(jié)論。

解析：此題高考平均分才6.24分，得分率才0.39。給新高三的學(xué)生做，得分更低，尤其是第（3）問學(xué)生更無從下手，因?yàn)閷W(xué)生找不到自變量與無關(guān)變量。因此，講解此題時(shí)，老師可引導(dǎo)學(xué)生先解決如下問題。

（1）回憶與酵母菌相關(guān)的實(shí)驗(yàn)知識(shí)：①探究酵母菌的呼吸方式；②探究培養(yǎng)液中酵母菌數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化；③利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)特定的產(chǎn)物及微生物在其他方面的應(yīng)用。（2）利用所學(xué)理論知識(shí)解決如下問題：①酵母菌的哪種呼吸方式可產(chǎn)生酒精？②淀粉量一定時(shí)，產(chǎn)生酒精的量取決于哪些因素（要求從酵母菌自身特點(diǎn)、培養(yǎng)時(shí)間及環(huán)境條件方面思考）？③淀粉和酵母數(shù)量一定時(shí)，產(chǎn)生酒精的量取決于哪些因素？（3）完成2011江蘇卷節(jié)選題：下圖為不同培養(yǎng)階段酵母菌種各數(shù)量，葡萄糖濃度和乙醇濃度的變化曲線，請(qǐng)回答下列問題：

①曲線BC段酵母呼吸的方式為4.結(jié)語

當(dāng)前生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)困難重重，主要是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多、學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)少，學(xué)生缺少實(shí)驗(yàn)邏輯思維能力。但只要老師們肯想、肯鉆研，辦法總比困難多。在日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要把生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)放到真正重要的位置并與生活相結(jié)合，開齊、開足、開好生物實(shí)驗(yàn)課程，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的目的肯定能達(dá)到。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）[S].北京：人民教育出版社，2003：3.

[2]2013年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試大綱（理科·課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)版）[S].北京：高等教育出版社，2013.1：147-148.

[3]廣東教育考試院.2014年高考考試說明（廣東省）——生物[S].廣東：廣東高等教育出版社，2014.2.