例談“問題導(dǎo)學(xué)”在高中生物教學(xué)中的有效應(yīng)用

方義

本文為課題論文：廣東教育學(xué)會2017年度教育科研規(guī)劃小課題：基于“問題導(dǎo)學(xué)式”的高中生物課堂教學(xué)實踐研究（GDXKT9837）

摘要：學(xué)生帶著探索的問題去學(xué)習(xí)，思維將會處于活躍、積極的狀態(tài)，對事物的觀察將會更加敏感，想像力更加豐富，有益于排除盲目、被動的學(xué)習(xí)因素的干擾。在生物實驗教學(xué)中，教師可以通過“問題導(dǎo)學(xué)”，巧妙利用教材實驗，引導(dǎo)學(xué)生在實驗過程中培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題的能力，形成生物科學(xué)素養(yǎng)；還能讓學(xué)生在自主探究中體驗科學(xué)探究的方法，培養(yǎng)創(chuàng)新能力和探索精神。教學(xué)中如何能巧妙利用教材中的實驗通過“問題導(dǎo)學(xué)”來培養(yǎng)學(xué)生的探究能力呢？

關(guān)鍵詞：問題導(dǎo)學(xué)；教材實驗；培養(yǎng)；探究能力

一、實驗前探究——材料巧選擇

愛因斯坦說過：“認為用強制和責(zé)任感就能增進對觀察和探索的興趣，那是一種嚴(yán)重的錯誤。”如果學(xué)生只會按照教材要求按部就班、循規(guī)蹈矩的做實驗，就會失去造新意識和造新能力培養(yǎng)的機會。學(xué)生在掌握了基本實驗操作后，教師啟發(fā)并鼓勵學(xué)生去采用與教材不同的實驗材料、實驗方法來完成實驗。教材中的實驗都已經(jīng)告知了實驗材料，但是利用這些材料有什么優(yōu)點，有沒有更好的替代材料？在實驗前引導(dǎo)學(xué)生對這些問題進行探究，有利于學(xué)生提高實驗的興趣。比如還原性糖的鑒定中，利用的是蘋果或梨的果肉組織，綠葉中也有還原性糖，能不能用綠葉取代？為什么？蛋白質(zhì)的鑒定可以選用豆?jié){做實驗材料，將豆?jié){煮沸后過濾，能不能做還原性糖鑒定的原料呢？這些問題既可以讓學(xué)生思考，也可以讓學(xué)生通過實驗驗證來得出答案。再比如，筆者對“DNA 的粗提取與鑒定”實驗采用逆推的教學(xué)模式，即先告訴學(xué)生實驗原理和實驗結(jié)論，再讓學(xué)生推導(dǎo)出實驗所用材料，取得了較好的效果。下面是教學(xué)過程片斷：

師：本實驗第一個目的是得到DNA ，DNA 主要分布在什么地方？

生：細胞核。

師：是選用植物細胞還是動物細胞，為什么？

生：植物細胞有細胞壁，不易破碎，選用動物細胞較好。

師：選擇動物的何種細胞相對較好呢？

生：動物的血細胞易分開，可以選用雞的血細胞。

師：能不能選用家兔的血細胞？為什么？

生：不能，家兔是哺乳動物，紅細胞沒有細胞核和線粒體，沒有DNA。

師：讓血細胞破裂使用什么方法？ 原理是什么？

生：加入清水讓血細胞吸水漲破，原理是滲透作用。

……

教材中的大部分實驗都可以使用這種“問題導(dǎo)學(xué)”的教學(xué)方式，這樣不僅能夠讓學(xué)生徹底了解實驗材料的選擇，還培養(yǎng)了學(xué)生的探究能力。

二、實驗中探究——能力重培養(yǎng)

在學(xué)生實驗操作過程中，教師應(yīng)該再以下幾個方面下工夫：①設(shè)法增加探究內(nèi)容，鼓勵學(xué)生對原有實驗步驟做必要的修改或自行設(shè)計實驗步驟；還應(yīng)該盡可能地向?qū)W生提出一些富有啟發(fā)性的問題，讓學(xué)生通過實驗去探究、思考和解決；③啟發(fā)并引導(dǎo)學(xué)生認真分析實驗的每一步驟，對異?；虿幻黠@的現(xiàn)象要探究其原因。學(xué)生就能發(fā)現(xiàn)有價值的信息，提煉出很有創(chuàng)意的問題，如《影響酶活性的條件》學(xué)生通過思考提出了許多的問題：（1）“能用過氧化氫酶探究溫度對酶活性的影響？（2）“高溫和低溫對酶活性的影響是一樣的嗎？高溫會不會使酶失活？低溫呢？”（3）“多高的溫度會使酶失活呢？如何確定出這個溫度？”，（4）“使酶活性達到最高的最適溫度到底是多少？”由此看出，學(xué)生對于溫度影響酶活性地探究并不是“淺嘗則止”，而是“漸入佳境”了，提出的問題探究價值也越來越高。這樣處理，不僅增加了實驗的深度，同時也激發(fā)了學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)的興趣，有效地培養(yǎng)了學(xué)生的探究能力。

三、實驗內(nèi)容探究——教材實驗巧變化

1.借“題”發(fā)揮，起“死”回“生” 如果實驗過程全按照書本上的操作要求，由教師先演示一遍，然后要求學(xué)生再照著做一遍。這種實驗安排對于教學(xué)有好的一面，比如：目的明確，實驗步驟規(guī)范，結(jié)果易于預(yù)料和控制，使學(xué)生容易在短時間內(nèi)完成，教師在指導(dǎo)做實驗時，也比較容易。但它也有不利于教學(xué)的一面，主要是束縛了學(xué)生的思維，尤其是創(chuàng)造性思維，而且事先知道了結(jié)果的實驗，會使學(xué)生的興趣全無，對于教師而言，也容易使思想變僵化，使生動有趣的“生”物知識變成乏味無聊的“死”物知識。針對這一問題，在以后的教學(xué)中我對此作了改進。例如，書本上的關(guān)于“觀察植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原”實驗，首先，先安排實驗后講植物對水分的吸收和利用；其次，將書本上的這個驗證性實驗改成了帶有探究性的實驗，其中增加了蔗糖溶液的種類，準(zhǔn)備了三種：0.1g/ml、0.3g/ml、0.5g/ml。讓學(xué)生做對比實驗，并要求學(xué)生在實驗過程中注意觀察和記錄選用不同濃度的蔗糖溶液所發(fā)生的質(zhì)壁分離和滴加清水后質(zhì)壁分離復(fù)原所用的時間以及液泡體積和顏色等變化，并讓他們分析思考實驗過程中觀察到的各種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。在實驗過程中，給學(xué)生提出以下問題：為什么用0.1g/ml的蔗糖溶液比用0.3g/ml、0.5g/ml的蔗糖溶液質(zhì)壁分離得慢？用0.5g/ml的蔗糖溶液質(zhì)壁分離復(fù)原為什么遲遲不能發(fā)生？質(zhì)壁分離過程中為什么液泡逐變小顏色由淺變深？質(zhì)壁分離復(fù)原過程中為什么液泡逐變大顏色由深變淺？實驗后，讓學(xué)生對提出的問題充分討論，教師作適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，最終他們認識到：質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原發(fā)生的基本條件是活的、具有大液泡的植物細胞。細胞吸水還是失水取決于細胞內(nèi)外的濃度差，當(dāng)外界溶液濃度大于植物細胞液的濃度時，植物細胞就通過滲透作用失水，可發(fā)生質(zhì)壁分離，分離速度和濃度差成正比；在0.5g/ml的蔗糖溶液處理后產(chǎn)生質(zhì)壁分離的細胞由于失水過多會使細胞死亡，不會發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。對于失水中的細胞來說，液泡的顏色由淺變深，是由于色素分子不能通過液泡膜，隨著液泡體積的變小，色素分子的含量相對增加所致。在上述的基礎(chǔ)上，接著再給學(xué)生提出問題：能不能測定一個植物組織的平均細胞液濃度？說出你的實驗思路。這樣一方面使學(xué)生更加充分理解課本的知識，又培養(yǎng)了學(xué)生處理探究實驗的能力。

2.發(fā)現(xiàn)問題，改進方法 實驗中有很多現(xiàn)象并不象預(yù)設(shè)的一樣，對新生成的實驗問題，學(xué)生不能根據(jù)現(xiàn)象作出結(jié)論判斷，教師通過交流評價環(huán)節(jié)，讓學(xué)生展開激烈的討論，每一個學(xué)生都參與實驗分析，通過層層分析，步步推進，學(xué)生對問題的認識逐步深入，然后提出新問題，并且自主設(shè)計新的實驗進一步探究解決，作出合理的解釋。如有一組學(xué)生在探究用淀粉酶探究PH值對酶活性影響時，觀察到淀粉酶在堿性條件下溶液遇碘不變藍。實驗出現(xiàn)的“意外”是否說明“淀粉酶在堿性條件下活性很高”呢？該組同學(xué)為了找出原因，積極展開了進一步的探究；首先，從實驗結(jié)果溶液不變藍，提出第一個新的設(shè)想：“試管中的淀粉被完全分解了嗎？”他們改用斐林試劑檢測，并沒有觀察到磚紅色沉淀，得出結(jié)論：“淀粉沒有被分解”。那么是什么原因阻止了淀粉和碘液的顯色反應(yīng)呢？考慮到加HCl與加NaOH實驗組之間唯一區(qū)別在于pH值不同，該組同學(xué)提出第二個設(shè)想：“碘液在堿性條件下可以和淀粉反應(yīng)？”他們先往該試管的溶液中加入1mLHCl溶液用以中和NaOH溶液，再滴加碘液，此時溶液變?yōu)樯钏{色。于是實驗出現(xiàn)“意外”的原因終于大白了，是檢測的試劑選擇不當(dāng)，碘液會與NaOH反應(yīng)，本實驗應(yīng)該選擇斐林試劑進行檢測比較合適。

有效的質(zhì)疑和探究活動可以使人的智力不斷得到改造、改組，并重構(gòu)自己的知識結(jié)構(gòu)和認識結(jié)構(gòu)。通過邊質(zhì)疑、邊探究、邊總結(jié)的方法，可以使學(xué)生的認知結(jié)構(gòu)更趨合理化和先進化。一堂實驗課，有時盡管只解決一個問題，但也是學(xué)生通過探究后得到答案，使生物實驗在培養(yǎng)學(xué)生動手能力的同時更是培養(yǎng)了學(xué)生的動腦創(chuàng)新意識。

3.實驗結(jié)果探究——實驗現(xiàn)象細分析 實驗現(xiàn)象的分析是實驗教學(xué)的重要組成部分，也是探究實驗的一個重要的組成部分，重視結(jié)果而不重視分析結(jié)果，重視對成功實驗的肯定，而不重視對實驗中失敗原因的查找，都不利于學(xué)生實驗探究能力的提高。例如，在觀察植物有絲分裂的實驗中，在顯微鏡的某個視野中，要讓學(xué)生分析看到的細胞多數(shù)為處于間期的細胞，這能夠說明什么問題？在質(zhì)壁分離和復(fù)原的實驗中要讓學(xué)生了解液泡的體積大小的變化和顏色的變化，分析這些變化能夠得出哪些結(jié)論？當(dāng)然正確的實驗結(jié)果非常容易得出正確的結(jié)論，但是學(xué)生在實際操作的過程中往往會不經(jīng)意間出現(xiàn)一些錯誤，導(dǎo)致實驗現(xiàn)象和正常現(xiàn)象有差別，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生分析實驗過程，找出異?，F(xiàn)象發(fā)生的原因。比如在“探索淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用”實驗中，有的學(xué)生得到的實驗現(xiàn)象是1號（加入的是淀粉液）和2號（加入的是蔗糖液）試管的液體都出現(xiàn)磚紅色現(xiàn)象，學(xué)生不理解，認為他的操作都是根據(jù)課本的要求做的，實驗結(jié)果應(yīng)該是正確的。我們當(dāng)然不能根據(jù)這個現(xiàn)象推斷淀粉酶液能夠催化蔗糖的水解。老師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生展開討論分析其中的可能原因，經(jīng)過激烈的討論，大家認為可能有以下幾方面原因：①實驗前試管沒有徹底清洗干凈，會含有上次實驗殘留的還原糖；②蔗糖長期儲存，表面的部分會被分解成還原糖；③滴加淀粉液后沒有換滴管，直接滴加蔗糖液，會使蔗糖液中含有少量淀粉液，被催化分解成還原糖。④沒有正確的分組和編號，導(dǎo)致錯拿了試管。這樣引導(dǎo)學(xué)生正確的分析實驗現(xiàn)象，能夠使學(xué)生了解規(guī)范實驗操作的重要性以及多次重復(fù)實驗的意義，提高學(xué)生的實驗探究能力。

綜上所述，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)探究能力應(yīng)該從生物實驗訓(xùn)練入手，通過“問題導(dǎo)學(xué)”讓學(xué)生充分感受和體驗實驗的價值和作用，不斷地提高實驗方案設(shè)計能力，著力地促進實驗探究能力的發(fā)展，使學(xué)生在過程體驗中獲得研究方法和實驗?zāi)芰Φ陌l(fā)展，獲得情感態(tài)度和價值觀的提升，從而提高學(xué)生的創(chuàng)新探究能力。陶行知曾經(jīng)說過：“解放孩子的頭腦，使之能想；解放孩子的雙手，使之能干；解放孩子的眼睛，使之能看；解放孩子的嘴巴，使之能講；解放孩子的時間，使之能學(xué)自己渴望學(xué)習(xí)的東西?！蔽蚁搿敖夥藕⒆觽兊膶W(xué)習(xí)，就應(yīng)該使之會學(xué)習(xí)、會探究”，就要讓他們的雙手在課堂上動起來，讓他們的眼睛在課堂上能夠亮起來，讓他們的嘴巴在課堂上能夠響起來！充分的調(diào)動學(xué)生的各種感官，在眼觀、手做、嘴講的同時還怕腦子不思考嗎？只要腦子思考，我們的目的自然就達到了——通過實驗培養(yǎng)了他們的探究能力和發(fā)散思維?？傊?，教師更應(yīng)該不斷更新教學(xué)觀念，不斷讓新的思想滲透到課堂教學(xué)，不斷去嘗試新的教學(xué)模式，使學(xué)生的個性在自主探究的學(xué)習(xí)過程中得到充分的發(fā)展。

作者簡介：方 義 ，廣東省肇慶市懷集縣紅旗南路懷集一中

（作者單位：廣東省肇慶市懷集縣第一中學(xué) 526400）