實證型探究學(xué)習(xí)的創(chuàng)新開展及案例分析

邰玉韋

探究性學(xué)習(xí)是義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）倡導(dǎo)的核心課程理念，探究是體現(xiàn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的核心，有利于促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的改變。

在實證型探究學(xué)習(xí)中，常常采取觀察、調(diào)查、探究實驗等作為解決問題的主要手段，這種方式在生物學(xué)教學(xué)中是常用的、重要的教學(xué)方式。它的價值取向在于，既可以充分體現(xiàn)生物課程的性質(zhì)和內(nèi)涵，又可以促進(jìn)學(xué)生積極主動學(xué)習(xí)。教學(xué)實踐表明，在課堂教學(xué)中，可以充分利用身邊鮮活的、豐富的課程資源，創(chuàng)新性地開展實證型探究學(xué)習(xí)的實踐活動。本文結(jié)合教學(xué)實踐案例，從“圍繞新課標(biāo)中重要概念”“教材實驗優(yōu)化創(chuàng)新設(shè)計”“課堂拓展解答生活問題”“創(chuàng)設(shè)學(xué)生興趣探究活動”等四個方面，談?wù)剬嵶C型探究學(xué)習(xí)創(chuàng)新開展的主要策略。

一、圍繞新課標(biāo)中的重要概念

義務(wù)教育生物學(xué)課程課標(biāo)（2011年版）中，明確了50個重要概念，每個重要概念又由不同的小概念組成。因此，促進(jìn)學(xué)生理解不同概念的內(nèi)涵尤其重要。

（一）案例1：《探究無機鹽對植物青菜生長的促進(jìn)作用》——理解無機鹽的作用

探究設(shè)計：提供兩個分別裝有等量無土營養(yǎng)液和蒸餾水的錐形瓶，分別放入兩棵生長狀況一樣的青菜植株，在其他環(huán)境條件相同的情況下，培養(yǎng)一段時間，觀察比較其生長情況，結(jié)果是裝有蒸餾水的錐形瓶中的青菜植株明顯長勢較弱;然后探究其原因，取2片潔凈的載玻片，在其中央分別滴一滴無土營養(yǎng)液和蒸餾水，用鑷子夾住載玻片，放在酒精燈上加熱烘干，觀察實驗結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)在滴加無土營養(yǎng)液的載玻片上留下白色的斑痕，這主要是無土營養(yǎng)液中的無機鹽形成的，而滴加蒸餾水的載玻片上沒有白色的斑痕。

設(shè)計意圖：利用生活中學(xué)生熟悉的事物，通過探究實驗和觀察現(xiàn)象的方式來尋找問題產(chǎn)生的原因。學(xué)生對于無機鹽及其作用的認(rèn)識通常是陌生的，通過實驗，學(xué)生看到了真實存在的無機鹽，獲得了一定的感性認(rèn)識，對于學(xué)生再認(rèn)識和建構(gòu)概念“無機鹽具有促進(jìn)植物生長的作用”，能夠起到很好的促進(jìn)和理解的作用。

（二）案例2：《觀察水綿》——認(rèn)識藻類植物的一般特征及其在生物圈中的作用

探究設(shè)計：為了認(rèn)識藻類植物的特征和作用，可以選取淡水中的水綿作為觀察材料，水綿較容易采集，也便于制作臨時裝片。通過引導(dǎo)學(xué)生觀察水綿并將觀察到的結(jié)構(gòu)畫下來，進(jìn)而建構(gòu)相關(guān)概念，如水綿生活在水中;水綿為多細(xì)胞植物，沒有根、莖、葉等器官;水綿細(xì)胞中有綠色帶形、呈螺旋狀的葉綠體，能夠進(jìn)行光合作用，制造有機物等。

設(shè)計意圖：動手制作臨時裝片和利用顯微鏡來觀察水綿，是學(xué)生應(yīng)該熟悉并掌握的常見生物技術(shù)。同時，水綿是非常好的生物實驗材料，又是藻類植物的代表，通過水綿來認(rèn)識藻類植物，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，利于開展課堂教學(xué)活動。

二、教材實驗優(yōu)化創(chuàng)新設(shè)計

（一）案例3：《探究蚯蚓對不同液體刺激的反應(yīng)》創(chuàng)新設(shè)計

創(chuàng)新背景：《探索生命的方法》是蘇教版（七年級上）的內(nèi)容，介紹了科學(xué)探究的一般方法。為了幫助學(xué)生初步掌握科學(xué)探究的一般方法，教材提供嘗試體驗的探究課題《蚯蚓在什么樣的物體表面爬得快》，讓學(xué)生通過觀察蚯蚓在硬紙板和玻璃板上的兩種運動狀態(tài)的對比，來理解實驗變量的含義，初步學(xué)會設(shè)計對照實驗。但多年的教學(xué)實踐表明，此探究效果非常不明顯，實驗結(jié)果極不穩(wěn)定，無法重復(fù)實驗。

設(shè)計意圖：秉承“用教材教，不是教教材”的理念，筆者對其進(jìn)行了創(chuàng)新，將之改為《蚯蚓對不同的液體刺激有怎樣的反應(yīng)》，讓學(xué)生體驗一次探究的全過程。蚯蚓在清水和洗潔精稀釋液刺激下的兩種反應(yīng)狀態(tài)截然不同，效果明顯，操作簡單，并能使學(xué)生理解實驗變量的含義，初步學(xué)會設(shè)計對照實驗。同時再聯(lián)系生活中洗潔精的“安全問題”，詮釋了科學(xué)探究可以更好地解決生活問題的內(nèi)涵，又培養(yǎng)了愛護(hù)小動物的情感。

探究設(shè)計方案：實驗儀器：鑷子（小心挑取蚯蚓）;紙巾;標(biāo)簽;膠頭滴管（2個）;蚯蚓（小燒杯中放4條）;兩個培養(yǎng)皿（對照實驗）;空燒杯（倒廢水）;小燒杯A（清水）;小燒杯B（洗潔精稀釋液）（1滴：600毫升水）。實驗設(shè)計和觀察記錄見表1和表2。

表1

表2

（二）案例4：《探究植物呼吸釋放二氧化碳》優(yōu)化設(shè)計

教材原實驗設(shè)計：（1）取兩只塑料袋A、B，在A袋內(nèi)裝入新鮮菠菜或其他新鮮蔬菜如豆芽，B袋內(nèi)不放任何材料，分別將兩袋的袋口密封;（2）將兩只袋子都放到黑暗處一晝夜后取出;（3）把A、B袋內(nèi)的氣體分別通入裝有澄清石灰水的兩個燒杯中，觀察現(xiàn)象。

優(yōu)化設(shè)計：（1）取甲、乙兩個錐形瓶，每瓶各注入少量等量的澄清石灰水;（2）在甲瓶內(nèi)，用紗布袋裝入新鮮的青菜并用細(xì)線懸掛在瓶中，紗布袋口要扎緊，下方不要接觸到石灰水，再用瓶塞塞緊;（3）乙瓶作同樣的處理，但錐形瓶紗布袋內(nèi)裝有等量的被開水煮過的青菜;（4）將兩只袋子都放到黑暗處一晝夜后取出，觀察澄清石灰水的變化情況。

設(shè)計意圖：實驗設(shè)計簡化，操作簡單;觀察直觀方便，效果更明顯;避免原實驗設(shè)計的最后一步，二氧化碳檢驗時氣體泄漏。

三、課堂拓展解答生活問題

（一）案例5：《充分體現(xiàn)自主創(chuàng)新與主動探究的紙巾降解實驗》拓展探究

探究背景：紙巾或手帕紙是學(xué)生比較熟悉的生活必需品，日常生活中被大量拋棄的紙巾，在土壤中是如何消失的呢？紙巾的主要成分是纖維素，和淀粉一樣都是糖類大分子，分解后都會有產(chǎn)生葡萄糖這個過程。葡萄糖可以用尿糖試紙來檢驗。于是，筆者引導(dǎo)學(xué)生開展“紙巾降解”的實驗探究，因為教材上沒有安排這個實驗，所以要充分體現(xiàn)學(xué)生的自主創(chuàng)新和主動探究能力。

探究方案：（1）用盆子取中層土壤加水?dāng)嚢柚辆鶆?（2）用小刀把礦泉水瓶制作成兩個大小一樣的容器A、B;（3）在容器A中放入150毫升蒸餾水;（4）用燒杯取土壤溶液，用紗布過濾2～3次;（5）在容器B中放入150毫升土壤溶液過濾液;（6）在實驗容器A、B各放入一張紙巾，放在實驗室里待觀察;（7）每隔一周用尿糖試紙檢測一次;（8）觀察記錄現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)問題和提出臨時解決辦法;（9）得出結(jié)論。endprint

設(shè)計意圖：運用探究實驗的方法，來解決生活中垃圾如何消失的實際問題，符合新課程的核心理念。同時，教師提供了自主創(chuàng)新的空間，鼓勵學(xué)生大膽想象，只有讓學(xué)生多思考，方案才多，才有比較，有了比較就會發(fā)現(xiàn)不同，自主創(chuàng)新與主動探究的活力就體現(xiàn)得越強。如：土壤選用、器具選用、方案設(shè)計、尿糖試紙使用方法等。

（二）案例6：《探究水溫對金魚呼吸的影響》拓展探究

探究背景：許多學(xué)生都有養(yǎng)小金魚的生活經(jīng)驗，有成功的經(jīng)驗，也有失敗的教訓(xùn)，利用學(xué)生熟悉的生活開展生物探究活動，學(xué)生比較感興趣。當(dāng)學(xué)生談到養(yǎng)小金魚時，經(jīng)常談到影響小金魚生活的諸多因素，如影響金魚生活的非生物因素有水質(zhì)、水溫、空氣、食物種類、食物多少等，針對生活中的這種情況，可以利用學(xué)生學(xué)過的科學(xué)探究知識，開展探究拓展活動，對課堂教學(xué)也是一種很好的延伸。小金魚的呼吸是可以通過觀察來測量的行為，水溫的不同也比較容易控制，因此，學(xué)生可以順利開展“探究水溫的變化對金魚呼吸次數(shù)的影響”活動。

探究設(shè)計：（1）準(zhǔn)備實驗器材：溫度計、冰塊、熱水、計時器、大小基本相同的多條小金魚、燒杯若干等;（2）一組先測試常態(tài)下的水溫，此組為對照組;待金魚安靜后，測試金魚1分鐘呼吸的次數(shù)，重復(fù)2～3次并計算平均值;（3）另一組測試加冰塊或熱水后的水溫，此組為實驗組;待金魚安靜后，測試金魚1分鐘呼吸的次數(shù)，重復(fù)2～3次并計算平均值;（提示：溫度變化控制在5℃以內(nèi)，逐漸形成一系列的溫度差，小金魚要不斷更換）（4）得出實驗結(jié)論：水溫的變化對金魚的呼吸次數(shù)有影響;一定范圍內(nèi)，溫度升高，金魚的呼吸次數(shù)增加;溫度降低，金魚的呼吸次數(shù)減少;還得出一定范圍內(nèi)溫度變化對金魚活動狀態(tài)的具體影響。

四、創(chuàng)設(shè)學(xué)生興趣探究活動

（一）案例7：《探究影響酵母菌發(fā)酵的物質(zhì)條件》自主創(chuàng)新作業(yè)

作業(yè)設(shè)計：請根據(jù)背景資料和建議的實驗材料，提出一個值得探究的問題，完成一次探究實驗，并準(zhǔn)備分享探究經(jīng)歷。（1）給學(xué)生提供相關(guān)的背景資料。如：做饅頭或面包時，經(jīng)常要用到酵母菌，酵母菌通過分解面粉中的營養(yǎng)物質(zhì)獲得能量，同時釋放出二氧化碳，我們把這個過程稱為發(fā)酵。實驗證明：室溫下，5毫升酵母菌活化溶液和2毫升營養(yǎng)液在試管里充分混合均勻，靜置5～10分鐘（室溫25℃左右時）可以觀察到試管里有氣泡產(chǎn)生。（2）給學(xué)生建議的實驗器材。酵母菌活化溶液（超市購買活性干酵母一袋，溫水配置成活化溶液）、蔗糖溶液、淀粉溶液、葡糖糖溶液、食鹽溶液、清水、量筒、滴管、試管、標(biāo)簽紙。

設(shè)計意圖：（1）作為自主創(chuàng)新作業(yè)來完成實驗探究，實現(xiàn)學(xué)生的個性發(fā)展;（2）發(fā)揮學(xué)生自身的潛能，學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識有能力提出一個問題，并能順利設(shè)計和完成對照實驗;（3）多讓學(xué)生進(jìn)行實踐，可以產(chǎn)生更多的智慧和創(chuàng)新意識，并感受到生物學(xué)科探究學(xué)習(xí)特有的魅力。

（二）案例8：《生物攝影比賽活動》的開展

設(shè)計背景：隨著實驗室數(shù)碼顯微鏡、數(shù)碼照相機、智能手機、iPad的普及，為了更好地培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣、轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式、豐富生物課程資源，可以舉辦一次全校范圍內(nèi)的生物攝影比賽活動。

比賽內(nèi)容：（1）《嘗試觀察記錄一種植物生長發(fā)育的過程》一組照片;（2）《觀察或探究動物的行為》的一組圖片或視頻;（3）《顯微鏡視野下的微觀世界》照片;（4）《生物實驗過程或?qū)嶒灛F(xiàn)象視頻》等課堂實驗和課外活動的觀察記錄。

活動意義：（1）開發(fā)課程資源，生物攝影作品是課程資源的一部分，可以把生物攝影活動列入教研組活動計劃，拍攝圖片和視頻，經(jīng)過多年的積累，形成相對完整的體系和豐富的教學(xué)資源;（2）培養(yǎng)學(xué)生的興趣，通過生物攝影活動，培養(yǎng)了學(xué)生對生物學(xué)科的興趣，學(xué)會觀察、記錄和展示，轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)品質(zhì)和生活品質(zhì);（3）開展生物攝影活動還需要取得家長的理解與支持，可以開發(fā)家庭資源;（4）對許多優(yōu)秀攝影作品進(jìn)行展示和后期適當(dāng)加工，突出主題和效果，從而更大范圍內(nèi)提升資源的利用價值。

總之，要充分體現(xiàn)實證型探究學(xué)習(xí)方式的價值取向，從不同途徑創(chuàng)新開展探究實踐，還應(yīng)注意以下基本原則：探究目標(biāo)的針對性和明晰性;探究內(nèi)容的適切性和必要性;探究過程的直觀化和體驗化;探究情境的豐富性和新穎性;凸顯學(xué)科的內(nèi)涵和學(xué)生思維的提升;滲透情感教育，等。尤其在學(xué)生的探究能力和科學(xué)素養(yǎng)的提升方面，彰顯實證型探究學(xué)習(xí)方式應(yīng)有的價值和特色。endprint