高中生物探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)微探

摘?要：探究性實(shí)驗(yàn)活動(dòng)本就是以提出問(wèn)題、解決問(wèn)題為基本線索，在探究過(guò)程中學(xué)生解決問(wèn)題的能力、創(chuàng)新能力以及實(shí)踐能力均將得到較大程度的提高。探究性實(shí)驗(yàn)的基本流程大體可分為提出問(wèn)題，作出假設(shè);分析討論，設(shè)計(jì)方案;進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象;分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)果;交流表達(dá)，反思評(píng)價(jià)五個(gè)環(huán)節(jié)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程的每一個(gè)環(huán)節(jié)中，教師都要能夠促使學(xué)生切實(shí)、充分地參與進(jìn)探究過(guò)程中來(lái)，從而使學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)生物知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能的同時(shí)有效鍛煉探究能力。本文以人教版教材中《探究酵母菌細(xì)胞的呼吸方式》為例，依循于探究實(shí)驗(yàn)的基本流程對(duì)高中生物探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效實(shí)施進(jìn)行較為細(xì)致地探討，冀對(duì)相關(guān)教學(xué)工作者有所助益。

關(guān)鍵詞：高中生物;探究實(shí)驗(yàn)教學(xué);酵母菌;細(xì)胞呼吸;教學(xué)微探

在高中生物實(shí)驗(yàn)中，探究性實(shí)驗(yàn)歷來(lái)占有重要地位，隨著新一輪基礎(chǔ)課程改革的持續(xù)深入推進(jìn)，近幾年高考命題由知識(shí)立意向能力立意轉(zhuǎn)化的基本趨勢(shì)更加明顯，高考試題對(duì)學(xué)生探究能力的考查愈益突出，這是因?yàn)樘骄啃詫?shí)驗(yàn)活動(dòng)本就是以提出問(wèn)題、解決問(wèn)題為基本線索，在探究過(guò)程中學(xué)生解決問(wèn)題的能力、創(chuàng)新能力以及實(shí)踐能力均將得到較大程度的提高。另一方面，高中生物學(xué)科核心素養(yǎng)將“科學(xué)探究”包含在內(nèi)，將其作為基本要素之一，則更是凸顯了科學(xué)探究在新課改中的重要地位。而這同時(shí)為一線教師的探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)了新的更大的挑戰(zhàn)。本文擬以人教版教材中《探究酵母菌細(xì)胞的呼吸方式》為例，依循于探究實(shí)驗(yàn)的基本流程對(duì)高中生物探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效實(shí)施進(jìn)行較為細(xì)致的探討，冀對(duì)相關(guān)教學(xué)工作者有所助益。

一、 提出問(wèn)題，作出假設(shè)

作為探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的第一步，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和提出假設(shè)具有非常關(guān)鍵的幾乎是提綱挈領(lǐng)的作用。提出問(wèn)題的同時(shí)應(yīng)能通過(guò)合理的引導(dǎo)充分激發(fā)學(xué)生的探究興趣，進(jìn)而調(diào)動(dòng)其參與探究活動(dòng)的主觀能動(dòng)性。這個(gè)前提不具備，學(xué)生就不可能全身心投入到探究活動(dòng)中去，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也不可能取得最佳效果。部分教師不重視這個(gè)前導(dǎo)性的教學(xué)環(huán)節(jié)，而只是簡(jiǎn)單揭示主題，照本宣科，導(dǎo)致整個(gè)探究沉悶無(wú)趣，缺乏應(yīng)有的活躍積極氣氛，這是應(yīng)當(dāng)竭力避免的。就本文所舉案例而言，筆者首先利用多媒體設(shè)備播放了一段利用酵母菌釀酒及蒸饅頭的視頻，并與學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系，引發(fā)學(xué)生對(duì)酵母菌的興趣，進(jìn)而讓學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)和已學(xué)的相關(guān)知識(shí)思考酵母菌細(xì)胞是哪種呼吸方式，引出探究主題。有的學(xué)生從酵母菌釀酒這一用途上分析認(rèn)為其細(xì)胞采取無(wú)氧呼吸方式，有的學(xué)生則說(shuō)香檳打開(kāi)時(shí)噴出的二氧化碳是酵母菌產(chǎn)生的，則由此看來(lái)其細(xì)胞采取的是有氧呼吸方式。由于疑問(wèn)的存在，學(xué)生就產(chǎn)生了濃厚的探究興趣，同時(shí)也就很自然地產(chǎn)生了兩種假設(shè)。

二、 分析討論，設(shè)計(jì)方案

做出假設(shè)后就要設(shè)計(jì)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案去探究和驗(yàn)證?？梢韵茸寣W(xué)生獨(dú)立思考，結(jié)合教師提供的實(shí)驗(yàn)用品提出自己覺(jué)得可行的方案，然后在教師引導(dǎo)下通過(guò)小組討論、整合、優(yōu)化，確定最佳實(shí)驗(yàn)方案。這里想要強(qiáng)調(diào)的是，在這一環(huán)節(jié)教師的引導(dǎo)和提示是十分重要的，這往往決定著方案的科學(xué)性和探究的高效性。在本文案例中，對(duì)照原則和單一變量是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的基礎(chǔ)，筆者是通過(guò)問(wèn)題的形式向?qū)W生進(jìn)行了具體細(xì)致的引導(dǎo)，問(wèn)題如下：

①怎樣設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)便和合適？怎樣控制實(shí)驗(yàn)中的有氧條件和無(wú)氧條件？②怎樣檢測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果？即檢驗(yàn)二氧化碳和酒精的生成以及比較兩種呼吸產(chǎn)物二氧化碳的多少？③怎樣測(cè)定實(shí)驗(yàn)進(jìn)程中釋放了能量？④怎樣保證酵母菌的正常生活？

在學(xué)生充分討論后，筆者和學(xué)生一起確定了探究實(shí)驗(yàn)方案，并以下表的形式將其主體思路清晰呈現(xiàn)出來(lái)：

這一表格清晰體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的對(duì)照思想和單一變量思想，便于學(xué)生能更好地通過(guò)本次探究實(shí)驗(yàn)掌握這兩種重要實(shí)驗(yàn)思想。具體的實(shí)驗(yàn)原理、步驟及注意事項(xiàng)則采取口頭方式加以共同確認(rèn)。然后各小組領(lǐng)取實(shí)驗(yàn)用品，準(zhǔn)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

三、 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象

鑒于高中生已具備一定的實(shí)驗(yàn)操作能力，在教師強(qiáng)調(diào)正確的操作步驟及注意事項(xiàng)后，可讓學(xué)生按照小組編制動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并引導(dǎo)學(xué)生正確觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和記錄實(shí)驗(yàn)信息。比較簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)采取小組間競(jìng)爭(zhēng)的方式，比較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)則采取小組間相互合作的方式。若是后者，則需要教師合理分配實(shí)驗(yàn)任務(wù)，在本文所舉案例中，采用的是前者。實(shí)驗(yàn)進(jìn)程中，教師要全場(chǎng)巡回進(jìn)行監(jiān)督和指導(dǎo)，有問(wèn)題隨時(shí)指出和糾正，本文案例中，實(shí)驗(yàn)的安全性和規(guī)范性是需要重點(diǎn)注意的兩個(gè)基本方面，具體來(lái)說(shuō)主要有培養(yǎng)液的配置、自變量（制造有氧、無(wú)氧環(huán)境）的控制、因變量的檢測(cè)、無(wú)關(guān)變量的控制、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察等。這些問(wèn)題雖然在實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的過(guò)程中都加以強(qiáng)調(diào)過(guò)（注意事項(xiàng)），但事實(shí)證明學(xué)生在操作過(guò)程中還是很容易出現(xiàn)問(wèn)題，固然有本實(shí)驗(yàn)操作和控制難度較大這些客觀方面的原因存在，但也從一個(gè)側(cè)面反映出學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能尚有所欠缺，這給了筆者較深的啟發(fā)，即在以后的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不僅要注重學(xué)生探究能力的培養(yǎng)，同時(shí)也要重視學(xué)生基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能的提高。

四、 分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)果

在實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中，數(shù)據(jù)信息的收集和分析是很關(guān)鍵的一步，教師要在做好指導(dǎo)工作的基礎(chǔ)上有意識(shí)地鍛煉學(xué)生提煉核心信息作為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)論的依據(jù)的能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析以及最終結(jié)論的得出，宜采取每個(gè)小組自由討論，然后小組與小組之間討論，最后由教師總結(jié)的方式。這樣不但能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的思考積極性和探討熱度，也能得到比較全面而準(zhǔn)確的結(jié)論。學(xué)生在討論的時(shí)候可隨時(shí)詢(xún)問(wèn)教師，或者教師挨次參與每個(gè)組討論。教師要注重在引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論的過(guò)程中突出學(xué)生的主體性，以強(qiáng)化其成就感和實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值的愉悅感。在本文案例中，需要重點(diǎn)分析的問(wèn)題主要有實(shí)驗(yàn)條件與產(chǎn)物的關(guān)系、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與假設(shè)是否一致、實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否符合實(shí)際、實(shí)驗(yàn)誤差的原因、實(shí)驗(yàn)過(guò)程的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性等，通過(guò)討論和分析，最終得出結(jié)論：不管是在有氧條件還是在無(wú)氧條件下，酵母菌均可進(jìn)行細(xì)胞呼吸;兩種呼吸方式都會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，有氧呼吸比無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的多;無(wú)氧條件下的呼吸作用會(huì)產(chǎn)生酒精。

五、 交流表達(dá)，反思評(píng)價(jià)

得出結(jié)果后，生生之間、師生之間可進(jìn)行開(kāi)放性質(zhì)的交流溝通，表達(dá)自身在探究過(guò)程中的體驗(yàn)和感悟，同時(shí)有何疑惑亦可現(xiàn)場(chǎng)提出，共同解決。當(dāng)然最重要的是對(duì)整個(gè)探究活動(dòng)過(guò)程及其結(jié)果、意義、不足等方面進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆此荚u(píng)價(jià)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，吸取教訓(xùn)，以其提升學(xué)生的原有認(rèn)知水平，促進(jìn)其探究意識(shí)和探究能力的發(fā)展。在這一環(huán)節(jié)，教師要善于營(yíng)造熱烈而又不失理性的交流氛圍，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，暢所欲言，同時(shí)要把控好節(jié)奏，鼓勵(lì)學(xué)生相互接納和贊賞。在本文案例中，筆者這一環(huán)節(jié)重點(diǎn)讓學(xué)生在得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的基礎(chǔ)上回顧和總結(jié)了關(guān)于細(xì)胞呼吸的概念：細(xì)胞呼吸是指有機(jī)物經(jīng)過(guò)一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放出能量并生成ATP的過(guò)程;細(xì)胞呼吸有有氧呼吸和無(wú)氧呼吸兩種基本方式。這樣，既使學(xué)生鞏固了實(shí)驗(yàn)成果，又促進(jìn)了其對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解和強(qiáng)化，從而在一定程度上實(shí)現(xiàn)“趁熱打鐵”的效果，取得了理想的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

六、 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文以《探究酵母菌細(xì)胞的呼吸方式》為例，依循于探究實(shí)驗(yàn)的基本流程對(duì)高中生物探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的具體實(shí)施進(jìn)行了較為細(xì)致的探討?？梢钥闯?，在上述過(guò)程的每一個(gè)環(huán)節(jié)中，筆者都力求使學(xué)生切實(shí)、充分地參與進(jìn)探究過(guò)程中來(lái)，從而使學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)生物知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能的同時(shí)有效鍛煉探究能力。這既是探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的核心指向，也是確保其最終效果的重要條件，對(duì)此教師要仔細(xì)體會(huì)，努力踐行。另外需要指出的是，筆者在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，在探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中往往會(huì)出現(xiàn)課堂容量小、教學(xué)進(jìn)度慢等問(wèn)題。經(jīng)過(guò)分析后筆者認(rèn)為，主要原因在于一個(gè)真正讓學(xué)生參與進(jìn)來(lái)并取得理想效果的探究學(xué)習(xí)活動(dòng)，往往是在學(xué)生自由探索、反復(fù)試錯(cuò)、不斷優(yōu)化探究思路和探究過(guò)程的基礎(chǔ)上完成的。這就對(duì)教學(xué)效率提出了較高要求，或者說(shuō)是對(duì)教師的課堂把控能力提出了更高要求，如何進(jìn)一步提高探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率，還有待于更進(jìn)一步的探索和實(shí)踐。本文拋磚引玉，尚盼大家不吝指教。

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作者簡(jiǎn)介：

賴(lài)美英，福建省龍巖市，福建省龍巖上杭一中。