翟德栓

一、案例

“探究2，4-D對插枝生根的作用”是浙科版生物教材必修三實驗教學內容。教材在介紹植物生長調節(jié)劑的生理功能之后，安排了此項探究實驗。要求學生嘗試設置一系列不同濃度的2，4-D溶液，選擇適合的植物枝條用以實驗，在適宜條件下培養(yǎng)，每隔一段時間觀察記錄枝條生根情況。通過探究實驗，使學生直觀地認識不同濃度2，4-D溶液對枝條生根的影響，培養(yǎng)學生對實驗數據的分析和處理能力，體驗及理解生長素及其類似物在使用時存在的二重性。筆者曾經觀摩其他教師“探究2，4-D對插枝生根的作用”公開課。學生在課堂活動中時常出現：①在教師提供的幾種實驗材料中，不知道選擇哪種枝條實驗效果最好；②不清楚如何在合理區(qū)間內設置2，4-D溶液濃度梯度才能使實驗結果準確；③知道數根的數目或計算根的長度去統計結果，未考慮枝條自帶葉芽的影響；④不知道枝條的培養(yǎng)會受到溫度、濕度等外界條件的影響；⑤在教師提供實驗數據之后，不能正確利用實驗數據反映實驗結果；⑥不知道實驗結束之后的廢液如何處置。實驗教學中學生暴露的問題，反應了學生對生物實驗的理解、設計、操作、分析及結果處理存在紕漏。同時，教師應思考在生物實驗教學中如何提高學生的科學素養(yǎng)。

二、實驗教學現狀

生物實驗教學其實質就是圍繞某項生物學問題的解決而進行的一系列操作。近幾年的生物實驗教學發(fā)生了從“熱衷實驗結果感知”到“體驗實驗探究過程”的轉變。但教學中仍會出現學生學習主體地位被削弱的情況，從實驗目的設置、實驗材料選擇、變量控制到實驗結論得出，教師習慣用自己的思維牽制學生的學習。學生被動地接受教師傳授的知識和經驗，不僅泯滅了學生的學習興趣，還導致學生對生物實驗的學習出現懶惰性和依賴性的情緒。有些教師習慣了對學生個體學習經驗的忽視，導致教師的“教”與學生的“學”缺少針對性。在教學中出現：學生雖然模擬了孟德爾雜交實驗，對實驗流程及結果仍不清楚，更談不上對孟德爾雜交實驗的設計巧妙之處的感知；學生已經嘗試用標志重捕法進行種群密度的調查，對于如何使調查結果更接近真實值，很多學生依然模糊。在生物實驗的學習中，由于很多學生處于形象思維的階段，往往通過圖像、語言、文字等認識生物世界，或者憑借直覺從表面現象去推斷生命現象，對于生物實驗的學習停留在表層認知上，缺少對生物實驗原理或屬性的深刻認識。加之授課過程中有些教師提供給學生的有效信息不足，學生思維發(fā)展水平受到限制，缺乏對生物實驗知識學習的深度思考，常常對生物實驗的學習和理解走入誤區(qū)，甚至是背道而馳。于是在實驗教學中出現：學生在光合色素提取分離實驗的操作中將層析液沒及濾液細線，使色素無法成功提??；在探究溫度對酶活性的影響實驗中選擇過氧化氫作實驗材料，得出錯誤的實驗結論；在制作并觀察植物細胞有絲分裂的臨時裝片實驗中，很多學生認為滴加鹽酸是為了殺死細胞等與科學事實相悖的觀點。

三、對“任務前置”的思考

對于多數學生而言，生物實驗學習的難點在于，由于缺乏相關行為體驗而無法完成對生物實驗知識的學習及其能力的形成。因此教師在生物實驗教學中應盡可能讓學生通過參與探究活動或經歷探究思維來體驗生物實驗知識的生成，從而提高學生的生物科學素養(yǎng)。北師大肖川教授認為：“教學可是為學生的素養(yǎng)服務，教師教學不局限于學科本位中，才能培養(yǎng)視野開闊、才思敏捷的人才。”教師可在實驗課堂教學之前將生物實驗的原理、方法、步驟、儀器的使用及涉及的探究問題等，通過班級QQ群提前發(fā)給學生，幫助學生在課前自學知識及初步開展探究活動，引導學生投入生物實驗學習之前便養(yǎng)成理解知識、熟悉操作、深度思考的習慣。同時使教師課堂教學目標明確，學生有序討論，促進學生生物實驗思維方向、品質、方法、能力的多向發(fā)展。

1. 編制學案

浙科版生物選修一“大腸桿菌的培養(yǎng)和分離實驗”“亞硝酸鹽的測定實驗”等注重培養(yǎng)學生動手實驗操作的教學內容，教師提前編制好學案發(fā)給學生，可使學生在課前對實驗操作步驟一目了然，便于學生在課堂上進行操作，有利于學生動手實踐能力的培養(yǎng)，也有利于幫助教師達成學生認知模式教學目標。美國學者克羅韋爾指出：“教育面臨的挑戰(zhàn)是發(fā)現新的思維方法?！苯處煂ⅰ澳M孟德爾雜交實驗”教學內容編制成學案，學案中突出人工去雄、套袋、人工授粉、再套袋幾個關鍵步驟，請學生思考關鍵步驟對實驗成功有何重要影響？利用學生熟知的實驗操作提升學生科學思維方式，幫助學生課前對實驗的理解達到一定高度，加深學生對實驗原理的認知，知其然也知其所以然。學案的前置，使學生明確學習任務，幫助學生提前做好學習準備，有利于教師與學生課前交流。教師了解學生在學習中遇到的困難之后再進行課堂教學，提高了實驗教學的針對性，有利于培養(yǎng)學生獨立思考的能力。

2. 制作微課

以知識接受為任務的實驗教學，學生缺少思維的再加工。教師將實驗學習的重難點知識或探究活動所需要的背景知識制成微課，可以使學生在生物實驗學習中有更多的思維介入。例如學生開展“測定植物細胞液濃度范圍及如何選擇植物細胞進行質壁分離及復原實驗”探究活動，教師將各小組學生收集的資料匯總，提前制作成微課傳給學生，學生在開展探究活動中會產生：①如何使測定的細胞液濃度接近真實值；②溫度如何影響細胞質壁分離；③不能發(fā)生復原的細胞一定是死細胞嗎等疑問，讓學生帶著迫切渴求答案的心理走進實驗課堂。對于學生生成的疑問，教師組織小組之間討論解決，有利于小組之間合作學習的開展。教師再組織深度教學，使學生的科學思維逐步養(yǎng)成，學生的知識學習與思維能力實現同步發(fā)展。研究“細胞呼吸的實驗”裝置，實驗設備安裝比較復雜，實驗現象產生需要較長時間，實驗數據記錄比較繁瑣。課前，教師和學生完成實驗裝置的安裝，教師將實驗過程拍攝下來制作成微課，課堂上將實驗過程通過視頻播放給學生，使學生課前進行初步實驗，會產生：①如何檢測酵母菌呼吸產物；②如何測定呼吸速率；③環(huán)境因素如何影響呼吸速率等淺層疑問，通過微課的學習，學生會產生深度探究的欲望，此時教師再設置一系列有深度的思考討論問題：①改變什么條件可以使呼吸現象明顯；②如何更加準確測定呼吸速率；③對實驗裝置如何進一步改進等問題，引導學生進一步探究，有利于學生對細胞呼吸原理知識的理解。淺層知識與深度思維的融合教學，突出了實驗教學的邏輯體系，幫助學生完成學習任務。生物學科知識運用于現實生活，突出培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。“通過數學計算討論種群中基因型頻率和基因頻率的變化”教學中，教師將實驗需要的數學知識制成微課，學生已經在課前以小組為單位學習了微課中的內容，教師在組織教學中讓每個小組互相設置問題，使全體學生積極參與到實驗內容的學習中，小組之間互相評分，學習熱情高。教師挖掘學生自主學習的意識和能力，培養(yǎng)學生分工合作，取長補短的學習智慧。

3. 改進實驗

教師和學生對實驗材料、裝置、設備、研究方法進行改進，讓學生原有的認知結構同化新的信息，提高學生對生物學實驗知識的思考與理解。教師與學生對實驗內容進行改進，可在創(chuàng)新中拓展學生動手能力，激發(fā)學生學習生物知識的興趣，從而幫助師生突破學習的難點?！碍h(huán)境因素對光合作用的影響”實驗，實驗原理簡單，操作容易，但是改變溫度或光照等自變量后通過單位時間內產生氣泡的數量反映變量的變化，學生不容易測量。教師和學生經過多次研究，想到將傳感器與實驗裝置相連，傳感器再與計算機相連，通過電腦直接讀出單位時間內產生氣泡的數量，使學生對光合速率的變化認識得更加直觀。在“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數量的動態(tài)變化”實驗中，教師和學生課前進行酵母菌的培養(yǎng)，但是出現酵母菌死亡的情況，影響實驗計數的準確性。教師和學生嘗試在計數時利用伊紅染液對酵母菌進行染色的方法，排除死亡酵母菌對實驗結果的干擾，使實驗結果更加準確。

四、反思

“探究2，4-D對插枝生根的作用”實驗教學，教師采用任務前置的教學策略，師生課前做預實驗，學生有了預實驗的數據作為基礎，便會合理設置2，4-D溶液濃度范圍。教師將2，4-D溶液使用條件，不同植物具有不同的生理特性等知識通過學案或微課等方式前置給學生，學生自然會排除溫度、濕度等無關變量的干擾，同時會選擇合適的實驗材料。實驗課堂的教學效果將更接近教學目標的要求。在生物實驗教學中，教師應更關注學生的認知規(guī)律，圍繞提高學生的生物學素養(yǎng)改進自身的教學方法，才能突破教學難點，幫助學生解決學習困難，適應學生發(fā)展需要。教師采用的生物實驗教學方法，不僅能使學生獲得生物學知識，學生在學習中的思維品質、實驗技能、處理數據、解決問題能力也會得到培養(yǎng)和提升。