高中生物研究性學(xué)習(xí)與學(xué)生實驗設(shè)計能力培養(yǎng)的關(guān)系研究

馬寧

摘 要 以渭南高級中學(xué)高二2個理科班的學(xué)生為研究對象，對“高中生物研究性學(xué)習(xí)”和“學(xué)生實驗設(shè)計能力培養(yǎng)”的關(guān)系問題進行了實驗研究，初步探討了“研究性學(xué)習(xí)”在培養(yǎng)高中學(xué)生實驗設(shè)計能力方面的一般規(guī)律。研究表明，在生物學(xué)科實驗教學(xué)中，通過開展研究性學(xué)習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的有效途徑。

關(guān)鍵詞 高中生物 研究性學(xué)習(xí) 實驗設(shè)計能力

中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B

在素質(zhì)教育全面推進的背景下，大力倡導(dǎo)中學(xué)生創(chuàng)新精神與實踐能力培養(yǎng)的“研究性學(xué)習(xí)”正日益受到人們的關(guān)注，成為當今教育理論研究和教育改革的一大亮點?！把芯啃詫W(xué)習(xí)”課程首次成為我國基礎(chǔ)教育課程體系的有機構(gòu)成。作為新生事物，其理論研究與實踐還遠遠不夠。通過查閱大量的相關(guān)文獻資料發(fā)現(xiàn)，對于“研究性學(xué)習(xí)”的研究，宏觀理論闡述較多，而涉及某一具體內(nèi)容的實驗研究相對較少，致使不少教師在“研究性學(xué)習(xí)”的具體操作中還存在著許多困惑。

筆者在查閱相關(guān)文獻資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合校本研究性學(xué)習(xí)課程實踐活動，對“高中生物研究性學(xué)習(xí)”和“學(xué)生實驗設(shè)計能力培養(yǎng)”的關(guān)系進行實驗研究，初步探討了“研究性學(xué)習(xí)”和生物學(xué)科整合培養(yǎng)高中學(xué)生創(chuàng)新能力的一般規(guī)律，為廣大普通高中實施新課程，推進以創(chuàng)新精神和實踐能力為重點的素質(zhì)教育提供科學(xué)的理論指導(dǎo)。

1 研究對象

陜西渭南高級中學(xué)是陜西省示范標準化重點高中，生源主要是全市各縣區(qū)的初中畢業(yè)生，在校學(xué)生的整體基本素質(zhì)水平為優(yōu)良。研究以渭南高級中學(xué)2011級(18)、(20)2個平行理科班共120名學(xué)生作為本課題的研究對象。由于學(xué)生入學(xué)是隨機分班，各教學(xué)班沒有學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的差異，因此，以教學(xué)班為單位，基本能保證研究對象的起點在總體上的一致性。

2 研究方法

通過借鑒國內(nèi)外已有的關(guān)于“研究性學(xué)習(xí)”課程的研究成果，采用實驗研究的方法，在所選定的2個理科班中，確定高二(20)班為對照班，在常規(guī)教學(xué)模式下進行生物學(xué)科的學(xué)習(xí)；高二(18)班為實驗班，在聯(lián)系教材內(nèi)容知識體系的基礎(chǔ)上，一學(xué)期安排學(xué)生選擇一個課題進行自主探究式學(xué)習(xí)。教學(xué)實驗中，對照班和實驗班的生物學(xué)由同一名生物教師任教。

3 教學(xué)實驗的實施過程及結(jié)果

3.1 實施過程

3.1.1 實驗前測試學(xué)生的實驗?zāi)芰?/p>

本實驗研究之初，對所選定的兩個教學(xué)班的學(xué)生進行了高一階段生物實驗設(shè)計能力的測試，測試以書面習(xí)題的形式進行，滿分50分，時間30 min，測題如下：

已知2H2O2=2H2O+O2↑，可以通過觀察反應(yīng)過程中O2的生成速度（即氣泡從溶液中釋放的速度）來判斷H2O2分解反應(yīng)的速度。請用所給的實驗材料和用具設(shè)計實驗，使其能同時驗證過氧化氫酶具有催化作用和高效性。要求寫出實驗步驟，預(yù)測實驗結(jié)果，得出結(jié)論，并回答問題。

實驗材料與用具：適宜濃度的H2O2溶液，蒸餾水，質(zhì)量分數(shù)為3.5%的FeCl3溶液，質(zhì)量分數(shù)為0.01%的過氧化氫酶溶液，恒溫水浴鍋（37℃），試管。

（1） 實驗步驟：① ；②；

③。

（2） 實驗結(jié)果預(yù)測及結(jié)論：

整個實驗中，不同處理的試管中O2的釋放速度從快到慢依次是。由此得出的結(jié)論是。

（3） 如果僅將實驗中的恒溫水浴改為80℃，重做上述實驗，O2釋放的速度最快的是，原因是 。

測試成績一方面用于實驗結(jié)果的分析，另一方面也證實了2個待研究班學(xué)生的生物實驗水平基本相同。

3.2 兩種模式下的教學(xué)過程

對照班在常規(guī)教學(xué)模式下進行生物實驗理論知識的學(xué)習(xí)，包括實驗的基本原理、實驗設(shè)計的基本原則、實驗數(shù)據(jù)的處理等；實驗班在研究性學(xué)習(xí)融入學(xué)科課程的教學(xué)模式下進行生物研究性學(xué)習(xí)，學(xué)生每6人組成一個合作學(xué)習(xí)小組，從教師提供的備選課題中選擇其中的一個課題進行自主探究學(xué)習(xí)，也可選擇自己感興趣的課題進行探究。

實驗班遵循研究性學(xué)習(xí)課題研究的一般程序，開展生物研究性學(xué)習(xí)。

（1） 確定研究課題。

確定課題時，教師要遵循創(chuàng)新性原則、開放性原則、可行性原則、實踐性原則等原則。選題時，教師不僅要考慮學(xué)生的認知水平、已掌握的知識基礎(chǔ)、實驗條件等，而且還要考慮課題的現(xiàn)實價值和理論意義。教師推薦和設(shè)計的課題要有利于學(xué)生對所學(xué)知識的意義建構(gòu)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實踐能力。也可以廣泛從學(xué)生中征集課題，并保證學(xué)生自主選擇，教師不干涉學(xué)生選擇課題。

遵循高中生物研究性學(xué)習(xí)課題的選題原則，推薦的備選課題如下：

探究植物組織細胞液的濃度；設(shè)計實驗，觀察生長素或生長素類似物對植物生長發(fā)育的影響；驗證細胞膜的選擇透過性功能；水體富營養(yǎng)化對藻類數(shù)量的影響等。

（2） 搜集資料并制定研究計劃。

根據(jù)研究課題的要求，教師可以對學(xué)生進行課題研究計劃制定的指導(dǎo)，內(nèi)容包括：用什么方式、從哪些途徑搜集哪些方面的資料，掌握哪些相關(guān)的知識等。教師旨在幫助學(xué)生學(xué)會查閱書籍、學(xué)會使用搜索引擎和數(shù)據(jù)庫，學(xué)會小組內(nèi)分工協(xié)作，掌握與他人交流的技能，能進行實驗設(shè)計，能客觀記錄實驗現(xiàn)象和結(jié)果，能對數(shù)據(jù)進行簡單分析等。

（3） 分析資料并實施研究計劃。

本階段是資料的理論化和整合化過程。學(xué)生對所搜集的資料、信息和數(shù)據(jù)等進行處理，提取有用的信息，開展小組內(nèi)分工協(xié)作，集中力量學(xué)習(xí)、理解，并通過分析、綜合、演繹、歸納、抽象、概括等邏輯思維過程，獲得規(guī)律性認識。

（4） 撰寫研究報告和交流。

在課題研究的總結(jié)階段，學(xué)生將研究結(jié)果以報告的形式展示出來。研究報告的內(nèi)容包括：問題的提出、研究過程、研究結(jié)論、參考資料等幾部分。研究報告的基本要求是：思路清晰、語言精練、論據(jù)充分、結(jié)論鮮明、富有創(chuàng)意、格式規(guī)范。最后，研究報告在一定范圍內(nèi)交流。

3.3 教學(xué)測驗及結(jié)果的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

（1） 教學(xué)測驗。

測試以書面習(xí)題的形式進行，滿分50分，時間30 min，教學(xué)測驗內(nèi)容如下：

請根據(jù)實驗原理和提供的材料、用具，設(shè)計實驗探究“NAA促進不同植物扦插枝條生根的最佳濃度”。

實驗原理：NAA能促進植物扦插枝條生根，有利于插條的存活。在最適濃度下，插條容易生根，存活率也最大。

實驗材料：濃度為100 ppm、200 ppm和300 ppm的NAA溶液，茉莉花、桅子花、金錢松枝條，其他必要材料。

（2） 教學(xué)測驗結(jié)果的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

測驗總分值為50分。對實驗班和對照班測驗學(xué)生成績（表1）統(tǒng)計分析可知，實驗班學(xué)生的成績平均分為44.5分，控制班學(xué)生的成績平均分為39.0分，兩班學(xué)生的平均得分差異為5.5，顯著性差異為P<0.01，差異顯著。

從上述數(shù)據(jù)分析可以看出，不同的生物學(xué)科學(xué)習(xí)模式對學(xué)生生物學(xué)習(xí)的影響不同。在研究性學(xué)習(xí)融入生物學(xué)科課程的教學(xué)模式下進行生物研究性學(xué)習(xí)的實驗班，生物實驗設(shè)計能力教學(xué)測驗成績高于在常規(guī)教學(xué)模式下學(xué)習(xí)的對照班，且實驗班與對照班的成績差異達到顯著水平。

4 討論

本研究初步表明：在一段時間內(nèi)，高中生物研究性學(xué)習(xí)與學(xué)生實驗設(shè)計能力提高之間具有相關(guān)性。實驗班和對照班生物實驗設(shè)計能力的教學(xué)測驗結(jié)果會出現(xiàn)顯著性差異的原因可能在于：

（1） 在不同的教學(xué)模式下，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性方面差異較大。

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對照班的常規(guī)教學(xué)模式主要是一種接受式學(xué)習(xí)，只是按照現(xiàn)成的實驗步驟去做就可以了。這種獲得知識的途徑存在著明顯的弊端，在忽視學(xué)生的自主探索能力的同時，也冷落了學(xué)生親身參與和思考的內(nèi)在積極性，造成學(xué)生創(chuàng)新激情的壓抑和實踐能力的低下。

實驗班學(xué)生在啟發(fā)和幫助下，通過獨立、嚴謹、周密的思考，逐步形成勇于質(zhì)疑、樂于探究、敢于動手的積極的學(xué)習(xí)態(tài)度和良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，不但提高了自信，而且激發(fā)了對未知知識的探索欲。

由此可見，良好的自主探究學(xué)習(xí)對提高高中生物實驗設(shè)計能力有明顯的效果。

（2） 學(xué)生在兩種教學(xué)模式下的學(xué)習(xí)方式的不同。

學(xué)習(xí)活動是一種理論學(xué)習(xí)和實踐操作的統(tǒng)一過程。間接經(jīng)驗學(xué)習(xí)是一種學(xué)習(xí)方式，但主動探究學(xué)習(xí)更是一種重要的學(xué)習(xí)方式。生物研究性學(xué)習(xí)改變了以往學(xué)生單純地接受教師傳授知識為主的被動的學(xué)習(xí)方式，幫助他們掌握和運用現(xiàn)代學(xué)習(xí)方式，學(xué)會主動學(xué)習(xí)；同時也為學(xué)生構(gòu)建了開放的學(xué)習(xí)環(huán)境，提供了多渠道獲取知識、并將學(xué)到的知識綜合應(yīng)用于實踐的機會；更注重學(xué)生對生活的感受和體驗，改變了以課堂為中心、以書本為中心、以教師為中心、以傳授灌輸為基本特征的傳統(tǒng)教學(xué)模式，強調(diào)學(xué)生的親身經(jīng)歷，能讓學(xué)生積極體驗和感受，做到在實踐中去發(fā)現(xiàn)和探究問題，發(fā)展實踐能力和創(chuàng)新能力，是體現(xiàn)學(xué)習(xí)的真正價值、實現(xiàn)有意義學(xué)習(xí)的一種重要的學(xué)習(xí)方式。

（3） 生物研究性學(xué)習(xí)對構(gòu)建合理的知識結(jié)構(gòu)有重要作用。

知識結(jié)構(gòu)的合理構(gòu)建對生物實驗操作和分析能力有重要的影響。陳君的研究表明，當學(xué)生有了主動提出問題的意識，他們的思維就會圍繞待解決的問題而啟動，不但原有的知識會被激活，而且會積極調(diào)動和重新建構(gòu)已有知識來解決問題，這有利于建構(gòu)合理的知識結(jié)構(gòu)。同時，通過研究性學(xué)習(xí)可以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，主動查找收集相關(guān)資料，獲取更多新的知識，尋求解決問題方法。在這個過程中，他們要運用一定的技術(shù)與手段，并將收集到的信息系統(tǒng)化、有序化，加以組織和整合，以便形成更為概括、綜合的合理的知識結(jié)構(gòu)，通過這些步驟獲得的知識結(jié)構(gòu)是多維的、動態(tài)的，也是提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力的最良好途徑。

參考文獻：

［1］ 徐紅玲.高中生物研究性學(xué)習(xí)［M］.北京:北京龍門書局, 2003:77.

［2］ 彩燕.研究性學(xué)習(xí)意的義、特點與實施理念［J］.教育導(dǎo)刊,2002,（1）:18-20.

［3］ 羅玉明.高中生物開展研究性學(xué)習(xí)的探索與思考［J］.教育探索,2002,（6）:27-29.

［4］ 陳君.試論研究性學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［J］.湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2002,2（1）:43-47.

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對照班的常規(guī)教學(xué)模式主要是一種接受式學(xué)習(xí)，只是按照現(xiàn)成的實驗步驟去做就可以了。這種獲得知識的途徑存在著明顯的弊端，在忽視學(xué)生的自主探索能力的同時，也冷落了學(xué)生親身參與和思考的內(nèi)在積極性，造成學(xué)生創(chuàng)新激情的壓抑和實踐能力的低下。

實驗班學(xué)生在啟發(fā)和幫助下，通過獨立、嚴謹、周密的思考，逐步形成勇于質(zhì)疑、樂于探究、敢于動手的積極的學(xué)習(xí)態(tài)度和良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，不但提高了自信，而且激發(fā)了對未知知識的探索欲。

由此可見，良好的自主探究學(xué)習(xí)對提高高中生物實驗設(shè)計能力有明顯的效果。

（2） 學(xué)生在兩種教學(xué)模式下的學(xué)習(xí)方式的不同。

學(xué)習(xí)活動是一種理論學(xué)習(xí)和實踐操作的統(tǒng)一過程。間接經(jīng)驗學(xué)習(xí)是一種學(xué)習(xí)方式，但主動探究學(xué)習(xí)更是一種重要的學(xué)習(xí)方式。生物研究性學(xué)習(xí)改變了以往學(xué)生單純地接受教師傳授知識為主的被動的學(xué)習(xí)方式，幫助他們掌握和運用現(xiàn)代學(xué)習(xí)方式，學(xué)會主動學(xué)習(xí)；同時也為學(xué)生構(gòu)建了開放的學(xué)習(xí)環(huán)境，提供了多渠道獲取知識、并將學(xué)到的知識綜合應(yīng)用于實踐的機會；更注重學(xué)生對生活的感受和體驗，改變了以課堂為中心、以書本為中心、以教師為中心、以傳授灌輸為基本特征的傳統(tǒng)教學(xué)模式，強調(diào)學(xué)生的親身經(jīng)歷，能讓學(xué)生積極體驗和感受，做到在實踐中去發(fā)現(xiàn)和探究問題，發(fā)展實踐能力和創(chuàng)新能力，是體現(xiàn)學(xué)習(xí)的真正價值、實現(xiàn)有意義學(xué)習(xí)的一種重要的學(xué)習(xí)方式。

（3） 生物研究性學(xué)習(xí)對構(gòu)建合理的知識結(jié)構(gòu)有重要作用。

知識結(jié)構(gòu)的合理構(gòu)建對生物實驗操作和分析能力有重要的影響。陳君的研究表明，當學(xué)生有了主動提出問題的意識，他們的思維就會圍繞待解決的問題而啟動，不但原有的知識會被激活，而且會積極調(diào)動和重新建構(gòu)已有知識來解決問題，這有利于建構(gòu)合理的知識結(jié)構(gòu)。同時，通過研究性學(xué)習(xí)可以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，主動查找收集相關(guān)資料，獲取更多新的知識，尋求解決問題方法。在這個過程中，他們要運用一定的技術(shù)與手段，并將收集到的信息系統(tǒng)化、有序化，加以組織和整合，以便形成更為概括、綜合的合理的知識結(jié)構(gòu)，通過這些步驟獲得的知識結(jié)構(gòu)是多維的、動態(tài)的，也是提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力的最良好途徑。

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［3］ 羅玉明.高中生物開展研究性學(xué)習(xí)的探索與思考［J］.教育探索,2002,（6）:27-29.

［4］ 陳君.試論研究性學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［J］.湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2002,2（1）:43-47.

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對照班的常規(guī)教學(xué)模式主要是一種接受式學(xué)習(xí)，只是按照現(xiàn)成的實驗步驟去做就可以了。這種獲得知識的途徑存在著明顯的弊端，在忽視學(xué)生的自主探索能力的同時，也冷落了學(xué)生親身參與和思考的內(nèi)在積極性，造成學(xué)生創(chuàng)新激情的壓抑和實踐能力的低下。

實驗班學(xué)生在啟發(fā)和幫助下，通過獨立、嚴謹、周密的思考，逐步形成勇于質(zhì)疑、樂于探究、敢于動手的積極的學(xué)習(xí)態(tài)度和良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，不但提高了自信，而且激發(fā)了對未知知識的探索欲。

由此可見，良好的自主探究學(xué)習(xí)對提高高中生物實驗設(shè)計能力有明顯的效果。

（2） 學(xué)生在兩種教學(xué)模式下的學(xué)習(xí)方式的不同。

學(xué)習(xí)活動是一種理論學(xué)習(xí)和實踐操作的統(tǒng)一過程。間接經(jīng)驗學(xué)習(xí)是一種學(xué)習(xí)方式，但主動探究學(xué)習(xí)更是一種重要的學(xué)習(xí)方式。生物研究性學(xué)習(xí)改變了以往學(xué)生單純地接受教師傳授知識為主的被動的學(xué)習(xí)方式，幫助他們掌握和運用現(xiàn)代學(xué)習(xí)方式，學(xué)會主動學(xué)習(xí)；同時也為學(xué)生構(gòu)建了開放的學(xué)習(xí)環(huán)境，提供了多渠道獲取知識、并將學(xué)到的知識綜合應(yīng)用于實踐的機會；更注重學(xué)生對生活的感受和體驗，改變了以課堂為中心、以書本為中心、以教師為中心、以傳授灌輸為基本特征的傳統(tǒng)教學(xué)模式，強調(diào)學(xué)生的親身經(jīng)歷，能讓學(xué)生積極體驗和感受，做到在實踐中去發(fā)現(xiàn)和探究問題，發(fā)展實踐能力和創(chuàng)新能力，是體現(xiàn)學(xué)習(xí)的真正價值、實現(xiàn)有意義學(xué)習(xí)的一種重要的學(xué)習(xí)方式。

（3） 生物研究性學(xué)習(xí)對構(gòu)建合理的知識結(jié)構(gòu)有重要作用。

知識結(jié)構(gòu)的合理構(gòu)建對生物實驗操作和分析能力有重要的影響。陳君的研究表明，當學(xué)生有了主動提出問題的意識，他們的思維就會圍繞待解決的問題而啟動，不但原有的知識會被激活，而且會積極調(diào)動和重新建構(gòu)已有知識來解決問題，這有利于建構(gòu)合理的知識結(jié)構(gòu)。同時，通過研究性學(xué)習(xí)可以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，主動查找收集相關(guān)資料，獲取更多新的知識，尋求解決問題方法。在這個過程中，他們要運用一定的技術(shù)與手段，并將收集到的信息系統(tǒng)化、有序化，加以組織和整合，以便形成更為概括、綜合的合理的知識結(jié)構(gòu)，通過這些步驟獲得的知識結(jié)構(gòu)是多維的、動態(tài)的，也是提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力的最良好途徑。

參考文獻：

［1］ 徐紅玲.高中生物研究性學(xué)習(xí)［M］.北京:北京龍門書局, 2003:77.

［2］ 彩燕.研究性學(xué)習(xí)意的義、特點與實施理念［J］.教育導(dǎo)刊,2002,（1）:18-20.

［3］ 羅玉明.高中生物開展研究性學(xué)習(xí)的探索與思考［J］.教育探索,2002,（6）:27-29.

［4］ 陳君.試論研究性學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［J］.湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2002,2（1）:43-47.

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