鄒玉香（上杭第二中學(xué)，福建上杭364200）

高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)問題情境創(chuàng)設(shè)探討

鄒玉香
（上杭第二中學(xué)，福建上杭364200）

文章以高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例闡述如何有計(jì)劃、有目的地創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)問題情境，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力、科學(xué)思維能力、科學(xué)質(zhì)疑能力分析能力和創(chuàng)新能力。

高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)；問題情境

隨著高中生物學(xué)課程改革的深入推進(jìn)，如何在高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有目的、有計(jì)劃地創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、樂于探究、勤于動(dòng)手，逐步培養(yǎng)學(xué)生的探究能力、思維能力、質(zhì)疑能力、分析能力和創(chuàng)新能力，值得高中生物學(xué)教師實(shí)踐與研究。

一、創(chuàng)設(shè)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)問題，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力

“倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)”“注重與現(xiàn)實(shí)生活相聯(lián)系”是高中生物學(xué)課程的基本理念。生物學(xué)實(shí)驗(yàn)問題情境是引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考、發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的重要前提。聯(lián)系學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與思維之處創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)問題情境，有利于激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。［1］

案例1“植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離的復(fù)原”實(shí)驗(yàn)時(shí)，要求學(xué)生分析糖漬西紅柿、醋拌黃瓜時(shí)可看到有水分滲出，而灑水能夠保持蔬菜的新鮮硬挺的原因，思考：（1）植物細(xì)胞在什么條件下吸水、什么條件下失水？植物細(xì)胞吸水或失水的多少取決于什么條件？（2）探究原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜？（3）判斷植物細(xì)胞壁是否對(duì)水分進(jìn)出有影響？（4）如何保證植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離后又能發(fā)生質(zhì)壁分離的復(fù)原現(xiàn)象？（5）如何能夠清楚地觀察到植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離的復(fù)原現(xiàn)象？（6）如何測(cè)定某植物細(xì)胞的細(xì)胞液的濃度范圍？（7）比較不同植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度。

通過創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活經(jīng)驗(yàn)和已學(xué)的生物學(xué)知識(shí)，分析糖漬西紅柿、醋拌黃瓜時(shí)可看到有水分滲出，而灑水能夠保持蔬菜的新鮮硬挺的原因，讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)家是如何提出問題、對(duì)假設(shè)的問題作出回答、思考解決問題的途徑，促進(jìn)學(xué)生逐步養(yǎng)成科學(xué)探究的態(tài)度、掌握科學(xué)方法。

二、創(chuàng)設(shè)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)問題，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力

傳統(tǒng)的教育模式往往重視結(jié)論性知識(shí)的傳授，忽視過程性知識(shí)，使得學(xué)生無法理解生物科學(xué)知識(shí)的形成過程，對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)原理一知半解。因此，要通過生物學(xué)實(shí)驗(yàn)問題的設(shè)計(jì)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生思維能力的訓(xùn)練，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)、由具體思維到抽象思維的發(fā)展。

案例2在“探究溫度對(duì)酶活性的影響”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中設(shè)計(jì)以下問題，指導(dǎo)學(xué)生分小組討論：（1）選擇淀粉酶和淀粉作為實(shí)驗(yàn)材料，還是選擇過氧化氫酶和過氧化氫作為實(shí)驗(yàn)材料，為什么？（2）本實(shí)驗(yàn)的自變量、因變量、無關(guān)變量分別是什么？如何控制自變量？（3）如何設(shè)置一系列不同溫度的實(shí)驗(yàn)組，用什么方法控制溫度？怎樣排除pH和其他因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響以控制單一變量？如何設(shè)置對(duì)照組？（4）怎樣檢測(cè)因變量，衡量的指標(biāo)是什么？檢測(cè)的試劑是選用碘液還是選用斐林試劑？為什么？（5）溫度過高和過低對(duì)酶活性的影響相同嗎？如何確定酶活性的最適溫度？溫度偏高或偏低時(shí)，你預(yù)期會(huì)出現(xiàn)什么實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？需要進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)嗎?

巧妙地創(chuàng)設(shè)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)問題情境，指導(dǎo)學(xué)生通過思考與討論，學(xué)習(xí)溫度影響酶活性的原理，理清溫度對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，掌握對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本方法，有效地鍛煉學(xué)生的思維能力。

三、創(chuàng)設(shè)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)問題，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要目的是要教學(xué)生如何探究，因此要從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)材料用具、實(shí)驗(yàn)操作方法及實(shí)驗(yàn)結(jié)果等方面創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)問題情境，鼓勵(lì)學(xué)生敢于大膽質(zhì)疑。

案例3開展“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”時(shí)，要求學(xué)生思考：1.在理論上，用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌后，能觀察到什么現(xiàn)象？與實(shí)際觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是否一致？2.在理論上，上清液中不含放射性，下層沉淀物中具有很高的放射性，其原因是什么？而實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是：在離心的上層清液中，也有少量的放射性，而下層沉淀物中的放射性強(qiáng)度比理論值略低。其原因是什么？3.在噬菌體和大腸桿菌混合培養(yǎng)的時(shí)間過短或過長(zhǎng)，上淸液的放射性強(qiáng)度會(huì)發(fā)生怎樣的變化？請(qǐng)說明原因。4.在理論上，用35S標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌后，能觀察到什么現(xiàn)象？與實(shí)際觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是否一致？在理論上，下層沉淀物中不含放射性，上清液中具有很高的放射性，其原因是什么？而實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是：在離心的沉淀物中，也有少量的放射性，而上清液中的放射性強(qiáng)度比理論值略低。其原因是什么？5.噬菌體和大腸桿菌混合培養(yǎng)時(shí)，攪拌不充分，沉淀物中的放射性強(qiáng)度又會(huì)發(fā)生怎樣的變化？請(qǐng)說明原因。

通過創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生思考噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)預(yù)期不一致的原因，從而激發(fā)學(xué)生質(zhì)疑放射性強(qiáng)度與噬菌體和大腸桿菌混合培養(yǎng)的時(shí)間及攪拌的相關(guān)性，以此鼓勵(lì)學(xué)生敢于大膽設(shè)想、大膽質(zhì)疑。

四、創(chuàng)設(shè)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)問題，提高學(xué)生的分析能力

對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。特別是許多學(xué)生由于操作方法不當(dāng)或者實(shí)驗(yàn)材料和試劑選擇不當(dāng)，造成實(shí)驗(yàn)誤差很大。分析、探討實(shí)驗(yàn)誤差產(chǎn)生的原因，有利于提高學(xué)生的分析問題、解決問題的能力。

案例4“葉綠素的提取和分離實(shí)驗(yàn)”結(jié)果中，有的色素帶顏色過淺，有的色素帶分離不明顯，有的色素帶彎曲等。指導(dǎo)學(xué)生比較觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯、效果好的色素帶，對(duì)于實(shí)驗(yàn)效果差的色素帶，不急于指出原因，而是引導(dǎo)學(xué)生思考：1.使用放置數(shù)天的菠菜葉與新鮮的菠菜葉相比，濾液中的色素含量有區(qū)別嗎？2.為什么要加二氧化硅和碳酸鈣？加的數(shù)量多少有影響嗎？3.將濾液收集到試管中時(shí)，為什么要及時(shí)用棉塞將試管口塞嚴(yán)？4.為什么要將濾紙條的一端剪去兩角？5.為什么濾液細(xì)線要重復(fù)畫，且要畫細(xì)、畫直？6.層析時(shí)，為什么不能讓濾液細(xì)線觸及層析液？

通過創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差的分析討論，從取材、色素提取、濾紙條制作、畫濾液細(xì)線、色素分離等方面分析、探討，找出失敗的原因，進(jìn)而提出改進(jìn)的措施。有利于提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性以及分析問題、解決問題的能力。

五、創(chuàng)設(shè)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)問題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)要求學(xué)生靈活應(yīng)用生物學(xué)知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)造性思維，能有效的調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。［2］在高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)原理，設(shè)計(jì)科學(xué)的、創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)方案。

案例5若某種XY型性別決定的雌雄異株植物的種子搭載飛船后在地面進(jìn)行培養(yǎng)、種植，發(fā)現(xiàn)有少數(shù)矮桿植株出現(xiàn)。1.若已經(jīng)證實(shí)矮桿是基因突變所致，有兩種可能：一是顯性突變，二是隱性突，你能否利用雜交實(shí)驗(yàn)鑒定該突變體是顯性突變還是隱性突變嗎？2.若已知該矮桿突變體是隱性突變所致，你能否通過一次雜交實(shí)驗(yàn)確定突變基因是位于常染色體上還是位于X染色體上呢？請(qǐng)嘗試設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方案加以判定。3.若已知該矮桿突變體是性染色體上基因隱性突變所致，你能否設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方案確定突變基因是位于X、Y染色體的同源區(qū)段還是只位于X染色體上呢？

通過創(chuàng)設(shè)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用雜交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原理和方法，思考基因突變和基因位置的問題，進(jìn)一步改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案加以解決。以此調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的綜合應(yīng)用知識(shí)能力、探索創(chuàng)新能力。

綜上所述，高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)問題情境，充分體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探究性、綜合性、開放性和創(chuàng)造性，能夠讓學(xué)生在解決問題的過程中點(diǎn)燃思維的火花，獲得成功的體驗(yàn)，從而幫助學(xué)生有效地理解與運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)，提高探究能力、思維能力、質(zhì)疑能力、分析能力及創(chuàng)新能力。

［1］李丹君.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)實(shí)現(xiàn)生物學(xué)新教材課程目標(biāo)［J］.生物學(xué)教學(xué)，2002（10）.

［2］陸美紅.中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［J］.中學(xué)生物學(xué)，2000（2）.

（責(zé)任編輯：陳欣）