基于核心素養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的應(yīng)用

虞珍珍

【摘要】本文以探究影響有絲分裂因素的二次實(shí)驗(yàn)為例，闡述了新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式——二次實(shí)驗(yàn)的教學(xué)流程和教學(xué)意義。二次探究實(shí)驗(yàn)是指教師在保證傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的知識(shí)體系和基本技能培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，針對(duì)學(xué)生在初次實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行第二次探究實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式。實(shí)驗(yàn)的目的讓學(xué)生完全參與實(shí)驗(yàn)探究、拓展思維，培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理信息能力、分析和解決問(wèn)題的能力、交流傾聽(tīng)與合作學(xué)習(xí)的能力，從而落實(shí)生物學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】實(shí)驗(yàn)教學(xué) 二次探究教學(xué) 核心素養(yǎng)

【中圖分類號(hào)】G633.91 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）44-0162-02

浙江省新一輪的課程改革已經(jīng)指向核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。生物學(xué)科核心素養(yǎng)中有一項(xiàng)表現(xiàn)就是科學(xué)探究，能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中的生物學(xué)問(wèn)題，針對(duì)特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)行觀察、提問(wèn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施以及結(jié)果的交流與討論。根據(jù)浙科版課標(biāo)要求必修教材中有19個(gè)學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)，其中屬于探究性活動(dòng)的是6個(gè)，其余均是觀察類或驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，而新的選考試題中基本以探究性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題在為主。

二次實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)法是對(duì)教材實(shí)驗(yàn)的一種改編，一種新的實(shí)驗(yàn)課堂模式，其過(guò)程就是針對(duì)教材中的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行兩次，甚至多次，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(wèn)題，從不同角度或同一個(gè)角度，嘗試重新設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)來(lái)解決問(wèn)題。這是實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施過(guò)程中對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)方式的一項(xiàng)變革，是針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不利于培養(yǎng)創(chuàng)新型人才和當(dāng)前探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的可操作性差等缺點(diǎn)而提出的[1]。

一、二次實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)實(shí)例

下面筆者以浙科版生物高中必修1中“觀察植物細(xì)胞有絲分裂”為例，來(lái)闡述二次實(shí)驗(yàn)探究法在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。該實(shí)驗(yàn)操作步驟多，每一步驟的不確定因素都可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，初次實(shí)驗(yàn)的效果往往不理想。從探究活動(dòng)上看，該實(shí)驗(yàn)屬于“零級(jí)水平探究”。若通過(guò)開(kāi)展二次探究實(shí)驗(yàn)來(lái)探究操作步驟中對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響因素，既可深化教學(xué)目標(biāo)，又能加強(qiáng)對(duì)學(xué)生自主探究能力的培養(yǎng)?，F(xiàn)以此實(shí)驗(yàn)為例，論述二次實(shí)驗(yàn)探究法在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。

上述是二次探究實(shí)驗(yàn)的操作流程圖。整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程由“理論知識(shí)的學(xué)習(xí)——第一次驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)——第二次探究性實(shí)驗(yàn)——實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)”等幾個(gè)階段組成，將原本的觀察類驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改編成探究性實(shí)驗(yàn)。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式既鞏固理論知識(shí)，又培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手和探究能力，提高實(shí)驗(yàn)課堂的教學(xué)質(zhì)量。

1.初次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。第一次實(shí)驗(yàn)過(guò)程基本按照教材提供的方案進(jìn)行，通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生初步了解實(shí)驗(yàn)的方法步驟及操作中的注意事項(xiàng)。根據(jù)筆者以往的教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往不佳：較多裝片細(xì)胞之間重疊較多，內(nèi)部細(xì)胞染色效果較差，有些裝片則根尖壓得過(guò)爛，難以找到分生區(qū)細(xì)胞。從學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果可引出許多進(jìn)一步探索的問(wèn)題，如：①洋蔥根尖是不是觀察有絲分裂實(shí)驗(yàn)的最佳材料？②培養(yǎng)時(shí)間過(guò)久會(huì)不會(huì)導(dǎo)致洋蔥根尖老化細(xì)胞分裂變少？③取材時(shí)間會(huì)不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果？④教材中的解離時(shí)間、漂洗時(shí)間夠了嗎？⑤內(nèi)部細(xì)胞染色效果差是不是因?yàn)槿旧珪r(shí)間不足？等等。

2.提出假設(shè)，制定方案。針對(duì)學(xué)生提出的問(wèn)題，把二次探究的問(wèn)題范圍分為若干組，分別從材料和步驟反思等分析第一次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。每個(gè)小組圍繞著如何更清楚的觀察到植物有絲分裂圖像，提出自己的各種看法并設(shè)計(jì)的新的實(shí)驗(yàn)方案?，F(xiàn)以分為兩大組為例，第一大組主要圍繞植物材料選擇和固定時(shí)間進(jìn)行探究。從很多資料文獻(xiàn)中查閱到洋蔥、大蒜、蔥、蠶豆、風(fēng)信子、水仙花、綠豆等根尖都曾做過(guò)有絲分裂的研究，并且發(fā)現(xiàn)不同的根尖材料在不同時(shí)間段的分裂情況也不一樣，于是選擇常見(jiàn)的易培養(yǎng)的幾種植物材料，在不同的時(shí)間取樣固定來(lái)探究有絲分裂情況。另一大組同學(xué)針對(duì)有絲分裂的操作步驟進(jìn)行改良探究。通過(guò)將室溫下解離改為水浴加熱解離，又因?yàn)椴恢线m的水浴時(shí)間，所以探究不同水浴時(shí)間的解離效果，同時(shí)探究不同的染料的不同效果。將兩大組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案合并如表：

3.二次探究，得出結(jié)論。由于課堂時(shí)間有限，二次探究分為課前準(zhǔn)備與課內(nèi)實(shí)驗(yàn)。課前完成材料準(zhǔn)備如植物根尖的培養(yǎng)和不同時(shí)間段的取材固定（圖1，圖2），還需對(duì)設(shè)計(jì)的操作步驟進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。課堂內(nèi)，將學(xué)生分成多個(gè)小組，每個(gè)小組2～3人，完成對(duì)材料、取材時(shí)間、3種不同的水浴時(shí)間解離。利用每一步驟的等待時(shí)間，引導(dǎo)學(xué)生思考相關(guān)的問(wèn)題，比如解離完成的標(biāo)志、壓片的技巧、結(jié)果如何分析等，盡量保證學(xué)生在課堂有事可做，控制課堂紀(jì)律。最后學(xué)生用數(shù)碼顯微鏡觀察現(xiàn)象，相互比較討論分析，填寫實(shí)驗(yàn)記錄表。教師用主機(jī)臺(tái)屏幕觀察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并將清晰的圖片進(jìn)行投影、點(diǎn)評(píng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)這4種材料相比較發(fā)現(xiàn)：比起洋蔥（圖3），大蒜根尖材料最好（圖4），能看到較多的分裂細(xì)胞。蠶豆根尖較粗，漂洗、染色時(shí)間需要更久，壓片難度大，觀察效果不佳。蔥根尖比較纖細(xì)，學(xué)生不易操作，容易夾碎，細(xì)胞較小，有絲分裂特征圖像難以觀察到。操作步驟將鹽酸常溫解離改為水浴加熱解離，確實(shí)能加快解離速度，將教材原過(guò)程的10～15 min解離時(shí)間縮短為8 min，且得到較好效果。用流動(dòng)的清水漂洗后染色效果更佳。因?yàn)檎n堂時(shí)間有限，在已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上探究不同的染料的染色效果可在課后完成。

4.總結(jié)評(píng)價(jià)，深化拓展。評(píng)價(jià)是二次實(shí)驗(yàn)法教學(xué)必不可少的一環(huán)，需要建立起一種能夠激勵(lì)和促進(jìn)學(xué)生在知識(shí)、技能、思維、心理、觀念態(tài)度和創(chuàng)新精神等方面協(xié)調(diào)發(fā)展的評(píng)價(jià)理念。教師在實(shí)驗(yàn)總結(jié)階段要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)和自我反思。

“二次”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不是只進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)，它是一種探究式課堂，對(duì)于有興趣的學(xué)生來(lái)講還可以繼續(xù)進(jìn)行第三次、第四次，直至達(dá)到理想效果。學(xué)生在探究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)一些感興趣但來(lái)不及或者中學(xué)實(shí)驗(yàn)條件尚不具備，但很值得繼續(xù)探討的問(wèn)題，可以進(jìn)一步拓展延伸到課堂外。如本實(shí)驗(yàn)因?yàn)檫€有好幾組裝片觀察到的圖像并不清晰，不完美的結(jié)果可以引發(fā)學(xué)生新的探究思維，部分學(xué)生提出可以繼續(xù)探究染色時(shí)間，染色劑濃度，和染料種類等等。在課外，部分學(xué)生探究了不同染色劑對(duì)染色體效果，發(fā)現(xiàn)苯酚品紅作為染料效果比龍膽紫更佳（圖5）。

二、二次實(shí)驗(yàn)探究的教學(xué)意義

1.二次探究實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的影響

在二次探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，第一次實(shí)驗(yàn)對(duì)象為全體學(xué)生，教學(xué)目標(biāo)讓學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)步驟，掌握臨時(shí)裝片制作技能。第二次實(shí)驗(yàn)對(duì)象為選考學(xué)生，圍繞著如何才能看清細(xì)胞分裂圖像對(duì)本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行不同角度的探究。二次探究實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前翻閱資料，自主設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中分工合作，仔細(xì)操作，實(shí)驗(yàn)后討論反思。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)潛移默化的強(qiáng)化了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，多次嘗試之后大多數(shù)學(xué)生都能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)寫出一份較完整的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，格式規(guī)范，語(yǔ)言科學(xué)嚴(yán)密。

2.二次探究實(shí)驗(yàn)對(duì)教師的影響

二次實(shí)驗(yàn)法實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中重視學(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，首先要選擇教材中哪些實(shí)驗(yàn)適合開(kāi)展二次探究，在生物必修教材中，比如可以探究觀察葉綠體的影響因素，探究質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原實(shí)驗(yàn)影響因素，探究哪些溶液適合提取和分離光合色素，探究影響光合色素的分離因素等等。其次新的探究實(shí)驗(yàn)操作步驟可能是第一次接觸，教師有必要進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，事先了解實(shí)驗(yàn)的安全隱患，在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)的巡回指導(dǎo)。教師要保證學(xué)生安全操作，糾正操作錯(cuò)誤，提升操作技能。最后，因?yàn)槎螌?shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)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(wèn)題，教師引導(dǎo)學(xué)生全面多角度看待、分析、解決問(wèn)題，不偏離正題。所以這種教學(xué)模式是對(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(wèn)題的能力、判斷能力和應(yīng)變能力的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。上完這樣的一堂課，事先的準(zhǔn)備工作遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于課堂時(shí)間，對(duì)教師自身的專業(yè)發(fā)展有明顯的促進(jìn)作用[2]。

二次實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式對(duì)于克服當(dāng)前中學(xué)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)不利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維與探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)制約因素多，開(kāi)課率低的弊端具有及其重要意義。該教學(xué)模式不僅有助于培養(yǎng)學(xué)生勇于質(zhì)疑、樂(lè)于探究的科學(xué)精神，而且可以鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，這與當(dāng)前新課改的核心素養(yǎng)教育的出發(fā)點(diǎn)是相契合的。

參考文獻(xiàn)：

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[2]陳曉清.二次實(shí)驗(yàn)法教學(xué)的探索與實(shí)踐 [J].生物學(xué)通報(bào)，2013（2）：51—53