優(yōu)化課堂設(shè)計提升學生實驗探究能力

摘 要： 實驗教學是中學生物教學的重要環(huán)節(jié)，也是提升學生科學素養(yǎng)的重要途徑。筆者通過“探究小型生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性”實驗為例，談一談如何利用實驗教學提升學生探究能力，樹立正確的科學觀。

關(guān)鍵詞： 實驗教學；探究性學習；科學素養(yǎng)

生物實驗是中學生物教學的重要部分，也是學生探究性、體驗性學習重要的組成部分。課標在實施建議中，也提到教師必須向?qū)W生提供更多的機會讓學生親自參與和實踐。但是，由于受到課堂時間、實驗條件等多種原因的限制，探究實驗并沒有很好的讓學生參與，或者教師干預的痕跡明顯，使得探究實驗教學流于形式。因此，如何設(shè)計教學環(huán)節(jié)，合理運用多種教學輔助手段，讓學生完整體驗探究過程，就尤為重要。

一、 合理改變課本內(nèi)容，讓實驗更具操作性

課本是教師教學的主要依據(jù)，但是并不是每個教學內(nèi)容，都是教師需要或者便于教學的。探究實驗中的提供的材料更是需要契合學生的日常生活，只有取材容易，才讓探究實驗的實施變得可行。

本節(jié)的教材給的建議是利用水草、螺螄、烏龜?shù)壬镒鳛椴牧?，來設(shè)計相關(guān)的探究實驗。首先，螺螄和烏龜都是雜食性動物，用來設(shè)計小型生態(tài)系統(tǒng)會使得生態(tài)系統(tǒng)中的取食關(guān)系變得復雜，不好操控。其次，本節(jié)課按照教學進度安排，上課的時候已經(jīng)是12月初了，螺螄和烏龜都進入冬眠期了，觀察效果會比較差。因此，我在進行教學設(shè)計時，就想到用平時易取材的水草、金魚來取代教材，讓學生來進行生態(tài)瓶的實驗。但是，在讓學生設(shè)計實驗時，可以利用多種生物，讓學生考慮生物之間的取食關(guān)系及生態(tài)系統(tǒng)中的生物多樣性對穩(wěn)定性的影響。所以，在課上和課外，我就采取了兩種方案讓學生進行實驗探究。在課外興趣小組進行生態(tài)瓶的實驗中，我給學生提供了砂石、水草、金魚、清水、燒杯、保鮮膜、黑色塑料袋等器材讓學生進行實際操作。在課堂小組合作探究環(huán)節(jié)，給學生提供砂石、水草、金魚、螺螄、小蝦、清水、透明玻璃瓶、瓶蓋、黑色塑料等材料進行課堂上的實驗設(shè)計。

二、 創(chuàng)設(shè)探究情境，幫助學生提出問題并作出假設(shè)

如何讓學生理解本實驗的探究目的，提出具有價值、可探究的問題是探究教學的難點。本實驗的核心是讓學生設(shè)計影響小型生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素。“典型的小型生態(tài)系統(tǒng)是什么？”、“生態(tài)瓶設(shè)計有什么要點？”、“可以從哪些方面考慮探究的方向？”如果僅僅讓學生參考課本，會讓實驗的探究目的性大打折扣。因此，我通過在導學案中插入“小提示”，引導學生進行討論并提出想探究的問題，然后利用相應(yīng)的器材進行實驗設(shè)計。

三、 利用多種輔助教學手段，讓學生真正體驗探究過程

（一） 小組合作設(shè)計實驗方案

利用導學案給學生提供實驗中可能會用到的材料，讓學生以小組合作的形式自行設(shè)計實驗方案。本實驗可能用到的生物和實驗器材，在導學案中以圖片的形式呈現(xiàn)，更加直觀。

（二） 通過電子白板進行展示交流，互相評價

以往在展示環(huán)節(jié)，主要是通過實物投影及小組代表的匯報，展示該小組的探究的思路。但是，如果學生畫圖不清或者表達不順暢，不能達到較好的展示目的。在制作電子白板課件時，我把導學案上的實驗材料進行原樣復制，并把每一個材料的圖片都設(shè)置成“無限克隆”，并對圖片的圖層也進行設(shè)置。在學生匯報時，先說出本小組探究問題及假設(shè)，讓其他同學了解該組探究的目的及實驗變量。然后，在白板通過拖放相關(guān)實驗材料的圖片，組合成該組實驗設(shè)計方案。在一個小組匯報完后，其他小組進行評價，分析其實驗設(shè)計是否合理。如果覺得該小組設(shè)計的實驗不合理，提出改進方案，并上白板進行修改，教師給予一定的點評。當?shù)诙€小組匯報時，在白板上根據(jù)本小組的設(shè)計方案對上一組在白板上組合的實驗裝置進行修改，節(jié)約了課堂時間。通過交流，學生不僅能展示本組的合作探究成果，還能對比反思本小組的實驗設(shè)計是否合理，并加以修改，提高了探究的能力。

（三） 通過課外興趣小組的實驗，對課堂探究進行延伸

生態(tài)瓶的實驗實施起來需要較長時間，在課堂上是不可能看到實驗的過程和結(jié)果的。因此，為了讓實驗能給學生一個過程性的體驗，我提前1周讓生物興趣小組的6位同學選擇不同的變量，由我提供相應(yīng)的實驗材料，動手設(shè)計并實施實驗。

給學生提供了實驗所需要的器材。興趣小組的同學先根據(jù)探究的目的提出問題，作出假設(shè)，并設(shè)計實驗方案。然后小組各成員之間交流，教師提出改進建議，然后確定了3組實驗變量，并動手制作對照實驗的2個生態(tài)瓶。如“光照對生態(tài)瓶的穩(wěn)定性有影響嗎？”、“生產(chǎn)者的有無對生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定有影響嗎？”、“消費者的數(shù)量多少對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性有影響嗎？”，每組學生根據(jù)自己的實驗方案，在燒杯中分別放入砂石、清水、水草、金魚若干，并用保鮮膜密封燒杯瓶口，光照這組用黑色塑料袋進行遮光處理。每天中午，興趣組同學利用業(yè)余時間觀察自己制作的生態(tài)瓶，并利用相機等工具拍照或者攝像。一周后，每組同學把自己小組的實驗設(shè)計、過程及結(jié)果制作成PPT，并在課堂展示。興趣小組同學也把他們生態(tài)瓶實物帶到課堂，給同學進行分享。

四、 針對實驗中的“意外”，反思實驗過程，確立求真的實驗觀

在三組興趣小組中，有一組同學做的“生產(chǎn)者的有無對生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定有影響嗎？”實驗。最后出現(xiàn)的結(jié)果與原先的假設(shè)不同，沒有水草的生態(tài)瓶中的金魚存活下來了，而有水草的生態(tài)瓶中金魚卻死了。為什么會出現(xiàn)與預設(shè)相反的情況？先請實施本實驗小組的學生分析該實驗失敗的原因，學生分析是由于金魚個體差異的原因，無水草的生態(tài)瓶中的金魚比較強壯，對環(huán)境的適應(yīng)能力強。其他同學看了實驗過程的圖片和視頻，通過思考認為有可能是生態(tài)瓶覆蓋的保鮮膜并不是完全密封，無水草的生態(tài)瓶中有空氣的流通；還有的認為缺乏食物，金魚被餓死了。通過思考和討論，我鼓勵學生再次實驗，看看實驗是否會出現(xiàn)原先預期的效果。同時，也進一步對學生進行情感教育，不要為了實驗而實驗，為了結(jié)果而結(jié)果，就算是科學家也不是每一次實驗都是成功的，實驗中的每一個細節(jié)都可能會影響實驗結(jié)果，但是一定要做到實事求是。

五、 把更多的思考留在課外

影響生態(tài)瓶穩(wěn)定性的因素還有很多，在課堂進行展示的只能其中幾個因素，有的學生對其他因素也很感興趣。實驗最后教師把問題留到課外，讓有興趣的同學回去自己進行實驗探究，并進行記錄，在后續(xù)的檔案袋評比的時進行展示。

作者簡介： 周冉，江蘇省南京市，南京育英第二外國語學校。