在生物实验中如何培养学生的探究能力

　　【摘要】高中生物实验中学生探究能力的培养是至关重要的。思想观念的转变，科学家科学探究历程的领会以及科学实验的合理设计能有效的提高学生的实验探究能力。

　　【关键词】生物实 学生 思维历程 探究能力

　　生物学是一门以实验为基础的自然科学，生物科学的形成和发展都离不开实验。实验能使学生直接接触生物，并能仔细地研究生命现象，调动学生学习的积极性，培养学生对实验原理的理解能力、积极思维能力、对实验结果做出理论上的分析和解释的能力；培养学生实事求是的科学态度。因此，生物实验是培养学生创新精神的最好机会。通过实验探究生物的规律，是学习生物学的重要途径，因此探究实验教学在生物实验教学中占有非常重要的地位。培养学生的实验探究能力就是实验教学的主要内容，现从以下几个方面谈谈我的体会。

　　1 解放思想，转变观念

　　目前的高中生物学实验，多是以学生被动地完成整个实验。实验目的，实验器材，以及实验方法，教材都事先做了具体的规定。这固然对于培养学生实验基本技能有一定的作用，但是在培养学生主动探究，发现和创新能力上必然会受到限制。因此，作为处在教学第一线的教师必须转变传统思想观念，打破教材中的传统实验模式，树立实验是生物学教学的灵魂的观念，树立探究实验的观念，在实验教学中有意识地采取“探究性学习”的方式，将教材中的验证性实验改为探究性实验。让学生按照教材所提供的生物实验主题，根据多种思路和方案自行设计、组织和展开实验。这样可激发学生的求知欲，引导学生学习，以此培养学生的创新意识和实验的探究能力。

　　2 通过领会科学家的思维历程引导学生学会探究

　　自然科学的发展史就是一部科学探究的历史。在生物发展史中，每一次的发现都经过科学家周密的思考、精心的设计实验、细致的观察和分析、严密的推理和验证等过程。通过科学史的学习，不仅能加强学生知道知识的发生、发展过程，还能激发学生学习的兴趣，探究未知世界的好奇心。因此在教学过程中，我们要努力做到：

　　2.1 展示科学家的思维过程，培养学生的思维能力。

　　生物学科的产生和发展，凝聚着无数科学家的创造性思维。如生物膜流动镶嵌模型的提出、光合作用发现史、植物生长素的发现过程和孟德尔两个遗传基本规律的创立等。

　　教学中应该引导学生循着科学家的思维历程去亲身体验一番，揭示他们进行科学探索的思维过程和方法，理解科学探究的本质和科学研究的过程，掌握科学探究的方法和技能。并适时让学生大胆作出种种设想、猜测，让他们无拘无束地去思考、去讨论、去争辩。同时要求学生将自己设计的方法与科学家所采用的实验方法进行比较，找出自己方法中的不足之处。通过这这种方式的教学，科学思维的全过程充分地暴露出来，学生不仅从中获取科学知识，更重要的是受到科学思维的熏陶。通过实验活动培养学生的创新意识、创新思维以及严谨的科学态度，学会实验探究的一般方法。

　　2.2 从生物学史中学习科学的研究方法。

　　在生物学发展史中，每一项重大发现，都是各种科学研究方法综合运用的结果。教师应充分地把科学家们独到的科学思想和研究方法渗透到知识传授中，启迪学生领会科学方法，且能运用到实际的实验设计中。如光合作用探究历程中，科学家通过同位素标记法成功探究出光合作用中的物质变化。梅塞尔森和斯塔尔的密度梯度离心的方法，证明DNA是半保留复制。再如，在遗传的基本规律的教学中，可向学生提出孟德尔之所以能发现遗传的两大规律，与他精心选择实验材料有关，当然还有科学的观察和分析方法，他在观察时，对纷繁复杂的杂交现象，只看其一对性状，而对其它性状暂且不管，这就使研究对象大大简化了，特别是他把数学统计方法引入生物学的研究，是超越前人的创新。

　　3 创设探究性实验，促进学生主动探究

　　可通过将模拟实验、验证性实验设计为探究性实验，为学生提供一个能动脑思考、交流、合作、亲自探究创新的空间，激发学生的求知欲，促使学生主动探究，使学生的知识水平和探究能力在探究过程中逐渐增长起来。

　　例如：“植物细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验，这是一个验证性实验。在完成教学目标后，我们引导学生向探究的方向迈进：

　　（1）实验材料，是否只能选用洋葱外表皮细胞，其他植物细胞可以吗？尽量选用紫色部分的意义何在？

　　（2）实验试剂，除了蔗糖溶液，可改用其他试剂吗？试剂的浓度呢？

　　（3）实验操作方法，有没有可改变和简化的，可提高实验效率的？

　　学生经思考、实践和探讨后，得出结论：

　　（1）其他植物细胞也行，但洋葱外表皮紫色部分，液泡呈紫色，原生质层和细胞壁区分明显，在显微镜下观察质壁分离现象十分清晰。

　　（2）蔗糖溶液粘性强，易污染显微镜。根据渗透作用原理，其他试剂也行，比如可用经济易制的NaCl试剂。而试剂的浓度不能太高，否则易导致细胞死亡，无法质壁分离复原；浓度太低，实验没有现象或不明显。

　　（3）操作方法可改进为直接把盖玻片掀开，滴加外液。这样，一方面可以减少了几次重复滴加和用吸水纸吸引的步骤；另一方面又避免因操作不当污染了显微镜。

　　看到学生探究的热情高涨，我结合这个实验，引导学生探究某植物细胞的细胞液浓度。有了这个验证性实验作为背景，学生设计起来就容易得多，设计实验的方法和思路与原实验基本相同，将原来只滴加30％蔗糖溶液，改为分别滴加10％、20％、30％、40％等不同浓度的蔗糖溶液，然后制作各浓度梯度的装片并依次观察细胞壁与原生质层之间的变化，细胞液的浓度就是介于细胞尚未发生质壁分离和最初发生质壁分离的两种相邻蔗糖溶液之间。

　　通过此实验不难发现，学生从以前按部就班，到现在能在实验过程中发现问题，改进方法，并由此设计实施探究性实验，能力有了一定的提高。学生也发现自己通过实验更好掌握了植物渗透吸水原理，对自己所做实验结论也较满意。可见积极引导学生去思考、去探索，比简单的验证更能培养学生的实验技能和创新能力。这样做不仅可使学生牢固掌握知识点，而且激发了学生探究的热情，培养了学生创造性思维能力。

　　4 指导学生设计探究性实验，培养学生实验探究能力

　　目前的中学生物实验课占总课时偏少，且材料、方法、操作过程限制过多，给学生探索创新的余地过少，加上因为时间或实验条件的限制，许多实验材料的培养、收集，器材的准备等都由教师代劳，这在一定程度上是对学生实践、创新机会的削弱和限制。因此，我们应该在可能的情况下为学生创造更多的观察、动手实验以及发挥主观能动性的条件和机会，指导学生开展各种各样的活动收集实验所需的材料。

　　在实验教学中应当尽量鼓励学生运用所学的知识，进行实验设计。指导实验设计的一般方法，包括提出问题→作出假设→实验设计→进行实验→分析结果→得出结论→表达交流，老师可以提供学生一个已设计好的方案或者教材实例进行参考模仿。

　　在设计实验过程中，要指导学生注意：

　　（1）要求学生根据教材中相关探究实验内容、原理和目的要求，结合实际可行性情况，确立研究目标。

　　（2）根据实验所提出的问题，运用已具备的知识或实验技能，设计解决问题的方案，包括材料用具的选择，具体的实验步骤，实施计划过程，作观察记录的内容，实验结果呈现形式，和实验设计的原则。教师在学生进行实验设计时，不要束缚学生的思路，也不一定局限于教材中提供的材料用具，要鼓励学生大胆设想、求异创新，设计出既简便易行，又科学准确的实验设计方案。

　　（3）引导学生进行总结，组织实验小组进行讨论交流，确定最佳方案，指导学生从方案的科学合理性、设计简洁性、效果明显性和联系实际原则展开评价，鼓励新颖巧妙、有创意的方案。

　　例如，在探究“影响酶活性的条件”实验中，许多同学确认的课题是《温度对酶活性的影响》。但在设计实验方案时，我发现部分同学根据已有的知识选用斐林试剂来检测酶的催化效率。他们认为在适宜的温度条件下，淀粉可以被淀粉酶水解成还原性糖，因而可以用斐林试剂检测。是不是真的可以用斐林试剂呢？在老师的提醒下，学生很快意识到他们忽视了斐林试剂反应的条件需要加热，对于冰水浴实验组，在加热过程中，随着温度的升高，酶活性也会逐渐增加，使淀粉逐渐被水解，导致结果很可能与对照组差不多，从而影响了探究目标的达成。而选择碘液来检测就不存在此类误差，可在催化反应结束后直接滴加碘液，根据溶液是否变蓝来判断淀粉有否被水解。

　　总之，高中生物实验教学中要培养学生的探究能力，除了教师要深挖教材，还要充分发挥实验教学的优势，把学生当作是学习的主体和劳动者，不时给学生提供进行创新活动的机会和空间，引导学生主动参与探究、勤于动手动脑，逐步培养学生批判性思维的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力，就能够充分挖掘出学生潜在的创造力，培养学生创新精神和实验探究能力。

　　赵兴德

关注读览天下微信， 100万篇深度好文， 等你来看……