在高中生物中通過教學(xué)開展探究性學(xué)習(xí)的實踐研究

1、百度文庫-讓每個人平等地提升自我在高中生物中通過實驗教學(xué)開展探究性學(xué)習(xí)的實踐研究/'、奉賢區(qū)齊賢學(xué)校王靜一、問題的提出上海市中學(xué)生命科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)在課程理念中指出：課程的內(nèi)容及 其教學(xué)活動的設(shè)計要加強(qiáng)學(xué)生自主參與的探究活動。通過讓學(xué)生積極投入、 親身體驗和主動探究，逐步培養(yǎng)學(xué)生在探究過程中的收集和處理科學(xué)信息 的能力，獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力，以及交流和合作的 能力等。探究性學(xué)習(xí)是學(xué)生自主地獲取知識和技能、體驗和了解科學(xué)探究的過程和方法、形成和提高創(chuàng)新意識、樹立科學(xué)的價值觀的活動過程。生物學(xué)科是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，實驗對培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合 素質(zhì)起著重要的作用，生物教學(xué)

2、離不開實驗。近幾年的高考試卷中，生物實驗題的分量明顯加重。一方面，是因為關(guān)注實驗與探究能力體現(xiàn)了 “要重視 考查考生科學(xué)素養(yǎng)”的命題要求；另一方面，在實驗試題中比較容易增強(qiáng)試 題的靈活性和開放性，從而提高以能力立意的選拔功能。從“常規(guī)實驗”到“設(shè)計性實驗”是一次飛躍。我校幾年前就嘗試在老教材中滲透二期課改 理念，在教學(xué)中通過實驗教學(xué)開展探究性學(xué)習(xí)，使學(xué)生在動手動腦中拓展 知識，強(qiáng)化學(xué)生的理解能力，提高科學(xué)素質(zhì)。二、研究概述（一）研究目標(biāo)：在高中生物教學(xué)中，通過設(shè)計一系列合理的實驗教學(xué)方案來開展探究 性學(xué)習(xí)的實踐研究，以此來了解這些方案對高中生探究、創(chuàng)新等綜合能力的影響。（二）研究內(nèi)容：1 、老

3、教材中高中生物實驗的相關(guān)情況的分析：在老教材中，許多實驗是驗證性實驗，在實施過程中發(fā)現(xiàn)缺少探究，不利二期課改理念的體現(xiàn)， 不利學(xué)生探究、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。2 、學(xué)生對探究性學(xué)習(xí)的了解和現(xiàn)狀分析、調(diào)查。 3 、設(shè)計一系列實驗教學(xué)方案（如改驗證性實驗為探究性實驗；開放性 設(shè)計型實驗探究等）。4 、研究通過實驗教學(xué)開展探究性學(xué)習(xí)對學(xué)生探究、創(chuàng)新等綜合能力的 影響。（三）研究方法：1 、文獻(xiàn)法：在整個的研究過程中，一直收集資料并學(xué)習(xí)交流，文獻(xiàn)法 貫穿在課題始終。組織學(xué)習(xí)了上海市中學(xué)生命科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)、高中生心理學(xué)、新課程學(xué)習(xí)方式的變革、教育心理學(xué)、上海市中學(xué)生命科 學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)解讀以及有關(guān)探究一一建構(gòu)教學(xué)等

4、專題學(xué)習(xí)研究。2、問卷法：學(xué)生對通過實驗教學(xué)開展探究性學(xué)習(xí)的了解現(xiàn)狀調(diào)查；實 驗教學(xué)方案實施后學(xué)生的反饋情況調(diào)查。3 、行動研究法：設(shè)計一系列實驗教學(xué)方案。研究通過實驗教學(xué)開展探/ 究性學(xué)習(xí)對學(xué)生的探究、創(chuàng)新等綜合能力的影響。三、研究結(jié)果策略一、將驗證性實驗設(shè)計成探究性實驗在138名進(jìn)行問卷的學(xué)生中，有 %勺學(xué)生是喜歡實驗課的。高中生物實 驗按常規(guī)可分為兩類：演示實驗和學(xué)生實驗。演示實驗是指教師為了配合 教學(xué)內(nèi)容而演示給學(xué)生看的實驗。通過演示實驗，教師可以指導(dǎo)學(xué)生對有 關(guān)生物學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行觀察和分析，并使學(xué)生獲得生動的感性知識，為進(jìn)一步上升為理性認(rèn)識創(chuàng)造條件。學(xué)生實驗是指學(xué)生在教師指導(dǎo)下，自己進(jìn)行

5、實 驗的教學(xué)方式，這是中學(xué)生物學(xué)教學(xué)的重要組成部分，這種教學(xué)方式對學(xué) 生來說要比教師演示具有更大的獨立性。在老教材中，大部分演示實驗與 學(xué)生實驗是驗證性實驗。驗證性實驗主要是驗證、鞏固新知識，而探究性 實驗主要是指人們在結(jié)果、現(xiàn)象未知的情況下通過實驗設(shè)計去探索，進(jìn)而 獲得結(jié)論，在探究中往往有新發(fā)現(xiàn)，有利于能力的培養(yǎng)。從學(xué)生的調(diào)查問 卷中反映出：喜歡探究性實驗的學(xué)生有 而喜歡驗證性實驗的學(xué)生只有 外 對兩者都喜歡的學(xué)生有1 、把驗證性演示實驗轉(zhuǎn)化為探究性演示實驗上海市新課程的重要理念之一是強(qiáng)化科學(xué)探究，注重培養(yǎng)全體學(xué)生的 科學(xué)素養(yǎng)，而演示實驗是使他們在科學(xué)知識與技能、過程與方法、情感態(tài) 度與價值

6、觀方面得到全面培養(yǎng)的良好載體。如在學(xué)習(xí)脊髓的調(diào)節(jié)功能這一 內(nèi)容時，將“牛蛀的脊髓反射實驗”這一驗證性實驗轉(zhuǎn)化為探究性實驗， 整個探究活動分三步。探究活動一：牛蛀曲腿反射的完成是否一定需要經(jīng) 過反射弧的五個環(huán)節(jié)？探究活動二：牛蛀曲腿反射的神經(jīng)中樞位于哪里？ 探究活動三：如何證明牛蛀曲腿反射的神經(jīng)中樞位于脊髓？以這一實驗為 主線，帶動大部分知識點的教學(xué)，這樣在重視科學(xué)知識與技能培養(yǎng)的同時， 又重視了過程與方法、情感態(tài)度與價值觀的培養(yǎng)，達(dá)到“三位一體”的培 養(yǎng)目標(biāo)。在演示時，請有興趣的學(xué)生與教師一起參與實驗的操作，這樣既 確保了實驗的順利進(jìn)行，又為有興趣的同學(xué)提供了自己動手參與實驗的機(jī) 會，激發(fā)了學(xué)

7、生的學(xué)習(xí)興趣，提高了課堂教學(xué)效率。又如：演示實驗“酵母菌酒精發(fā)酵”，這一實驗的裝置較復(fù)雜，故本人 認(rèn)為不適合讓學(xué)生自己做實驗，在一般情況下這個演示實驗若不浪費課堂時間的話，只能讓學(xué)生觀察實驗結(jié)果(現(xiàn)象)，但這樣就不能取得較好的教 學(xué)效果。本人在教學(xué)實踐中感到，把陳述式的表達(dá)轉(zhuǎn)化成以問題式的方式來表 達(dá)。采用邊演示邊講解、邊設(shè)問、邊分析、邊總結(jié)的方法，設(shè)計一系列探 究的問題，層層分析。因為：第一：從心理學(xué)的角度講，邊演示邊講解與 學(xué)生的思維同步，易接受；第二：在做這個演示實驗時，在課堂上教師可 邊安裝邊介紹實驗裝置，如此做法，雖然需多花教學(xué)時間，但其教學(xué)效果 卻要比教師課前安裝好，在課堂上指著現(xiàn)

8、成裝置講述一遍要好得多；第三： 教師采用邊裝置邊提問邊講述的方法，不僅能使學(xué)生學(xué)到操作上的技巧， 而且能使學(xué)生知道裝置中的某些關(guān)鍵對實驗所起的作用和影響。如：教師 可設(shè)計一系列的問題：(1)請同學(xué)們思考，酵母葡萄糖液面的高、低對本實驗的效果會怎樣影 響？為什么？(2)為什么要加少許油？(3)為什么用石蠟油封住大試管口？(4)水浴時溫度為什么保持350C-380C?(5)為什么要準(zhǔn)備二支小試管分別都裝相等量的藍(lán)色的 BTB試劑？在實驗觀察過程中教師還可繼續(xù)提問：(1)你有否觀察到大試管中有氣體產(chǎn)生？/(2)與大試管相連的小試管中有什么現(xiàn)象發(fā)生？為什么？請1-2位學(xué)生上來聞聞大試管中產(chǎn)生的氣味，讓

9、學(xué)生對全班同學(xué)說： 聞到了酒精氣味，再問學(xué)生們：(3)同學(xué)們想一想，實驗過程中什么物質(zhì)被分解了？分解成什么物質(zhì)？學(xué)生在教師逐層引導(dǎo)、啟發(fā)下，結(jié)合明顯的實驗現(xiàn)象，自己就能得出 實驗結(jié)果：葡萄糖被分解成酒精和二氧化碳。結(jié)合教學(xué)目標(biāo)教師可作小結(jié): 酵母菌無氧呼吸是在酶的作用下葡萄糖被分解，產(chǎn)生了酒精和二氧化碳及 少量的能量。2 、改驗證性演示實驗為探究性學(xué)生實驗驗證性的演示實驗只是教師動手、學(xué)生觀察。由于教師具有較高的實 驗?zāi)芰Γ偌由险n前的充分準(zhǔn)備，實驗結(jié)果一般都較理想。雖然它有利于 學(xué)生建立生物學(xué)概念和理解生物學(xué)規(guī)律，但卻不利于培養(yǎng)學(xué)生的獨創(chuàng)精神 和獨立工作能力。而將演示實驗改為學(xué)生實驗，由于學(xué)

10、生的知識水平和實 驗?zāi)芰⒉畈积R，實驗中容易產(chǎn)生各種與結(jié)論不符的意外結(jié)果。這必然引 起學(xué)生對教材中的實驗結(jié)論的懷疑。在好奇心的驅(qū)使下，為了確信自己的 實驗結(jié)果而不得不重做實驗，直至得出滿意的結(jié)論。況且高中學(xué)生思維已 具有一定的獨立性和探索性，積極思考，嘗試辯證地觀察、分析和處理問 題。從學(xué)生的調(diào)查問卷中反映出：在演示實驗與學(xué)生實驗的比較中，學(xué)生 喜歡學(xué)生實驗的有%喜歡演示實驗的有外兩者都喜歡的學(xué)生有因此，如果將高中生物教材中的某些演示實驗，如“過氧化氫酶作用 的高效性”、“人呼出的氣體”、“小麥胚芽鞘的向光彎曲”改為學(xué)生實驗, 不僅會給學(xué)生提供更多的動手機(jī)會，給學(xué)生充分的時間，充分的自由，讓

11、學(xué)生充分發(fā)揮想象，而且學(xué)生在具體操作過程中，還能有所發(fā)現(xiàn)，有所創(chuàng) 造。由于“小麥胚芽鞘的向光彎曲”實驗所需時間較長，故放在課外讓學(xué) 生完成。例如：把演示實驗“過氧化氫酶作用的高效性”改成探究性的學(xué)生實驗。教師提供了實驗所需的實驗儀器和材料，讓學(xué)生根據(jù)以下的設(shè)計表格 在課堂上進(jìn)行實驗。試管實驗材料/實驗結(jié)果說明110ml 3%HO210ml 3%HQ+新鮮豬肝3 /10ml 3%HQ+銹鐵釘/ 410ml 3%HQ+熟豬肝學(xué)生在進(jìn)行實驗時思考以下幾個問題：(1) 1號試管的設(shè)計意圖是什么？(2) 2號試管與4號試管的實驗結(jié)果比較說明了什么？(3) 2號試管與3號試管的實驗結(jié)果比較說明了什么？通過

12、對加入材料后試管內(nèi)的變化的觀察、比較和討論，培養(yǎng)學(xué)生的觀 察能力和思維能力。在分析、討論的過程中讓學(xué)生了解科學(xué)探究的方法， 知道實驗設(shè)計要遵循的原則：對照原則和單一變量原則。3、將驗證性學(xué)生實驗設(shè)計成探究性學(xué)生實驗1 )有關(guān)實驗材料探究通過對實驗材料進(jìn)行探究實驗，讓學(xué)生明確為什么教材上的實驗要選 擇此種材料，它是不是最佳材料，如果沒有可以換用當(dāng)?shù)氐哪姆N材料，材 料不同對實驗有什么影響等等，讓學(xué)生明白一個實驗的成功與否與材料的 選擇是密不可分的。例如：實驗“葉綠體色素的提取與分離”選擇材料的原則是要得到高 濃度的濾液，本實驗常用新鮮的綠葉如菠菜，但由于氣溫緣故市場上菠菜價格高，對其去根、莖后利用

13、率也較低。為此我們嘗試用其他的綠葉代替, 實踐后的結(jié)果如下：所選的實驗材料學(xué)生總?cè)藬?shù)實驗獲得成功的學(xué)生數(shù)成功率菠菜葉/ 2822%芹菜葉/149%青菜葉2813、%/苜蓿葉2317 %馬蹄蓮葉1613%金盞菊葉1710%表中所選的實驗材料中，馬蹄蓮與金盞菊是在學(xué)校里采取的，其它四 種是家在農(nóng)村的學(xué)生從家里帶來的。幾年來在這一實驗中，我們一直把菠 菜葉選為實驗材料，可實踐下來發(fā)現(xiàn)，用苜蓿葉與馬蹄蓮葉所做的實驗成 功率較高，學(xué)生認(rèn)為這兩者的葉嫩，色素含量高，可選青菜葉所做的實驗 成功率卻不高，學(xué)生認(rèn)為相對來說，青菜的葉比苜蓿和馬蹄蓮的葉老，而 且青菜葉不易研磨。馬蹄蓮與金盞菊是觀賞植物，學(xué)生認(rèn)為最

14、好不用作實 驗材料。在這次的實驗中，學(xué)生認(rèn)為選用菠菜葉或苜蓿葉作為實驗材料最 佳。另外，在“生物組織中還原性糖、脂肪、蛋白質(zhì)和DNA的鑒定”實驗后，經(jīng)學(xué)生建議，我們在拓展課上進(jìn)行了生物組織中還原性糖鑒定的再次 實驗，但材料改為蘋果、桔子、香蕉等。通過探究，讓學(xué)生更關(guān)注日常生 活。2 ）有關(guān)實驗器材、實驗方法的探究在實驗“葉綠體色素的提取與分離”中教材中介紹使用玻璃毛細(xì)管， 在具體的操作中發(fā)現(xiàn)玻璃毛細(xì)管導(dǎo)致劃線中斷或粗細(xì)不勻。實踐下來，畫 濾液線用火柴?；蜓篮灴煽朔?xì)吸管劃線易斷的缺陷，并且實驗效果同 樣很好。在十幾年的實驗教學(xué)中，我們一直以汽油代替石油醍，減少有毒 物質(zhì)對學(xué)生的影響。常規(guī)的層

15、析操作在帶塞的大試管內(nèi)進(jìn)行，操作較繁瑣， 故有時改帶塞大試管為小燒杯，以培養(yǎng)皿為蓋。/有部分學(xué)生在做該實驗時，沒在濾紙上劃濾液細(xì)線，而是改成畫圓點， 若色素含量多的話，色素帶也較明顯。策略二、開放性設(shè)計型實驗探究生物科學(xué)是一門實驗科學(xué)，因此生物實驗一直是生物學(xué)高考必考的內(nèi) 容。從近幾年的實驗題在高考中的題型變化來看，借助實驗方法創(chuàng)設(shè)新情 境，側(cè)重考查學(xué)生對實驗進(jìn)行解釋和分析的能力已成為命題趨向，其中設(shè) 計型實驗題更是熱點。在問卷調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，有 勺學(xué)生喜歡探究性實驗。'、例如："探究影響光合作用的環(huán)境因素”如圖利用真空滲入法排除葉肉細(xì)胞間隙的空氣，充以水分，使葉片沉 入水。在光

16、合作用過程中，植物吸收 CO放出 Q,由于O在水中的溶解度很小，而在細(xì)胞間 隙積累，結(jié)果使原來下沉的葉片上浮，根據(jù)上 , 浮所需的時間長短，即能比較光合作用的強(qiáng):血，A葉圓片上浮測量示意匡材料選擇：葉齡適當(dāng)?shù)男Q豆葉數(shù)片。弱。器具試劑： 鉆孔器（或鋼筆套）、250ml塑料一次性杯子6個、10ml 注射器、40w日光燈、鐐子、2%NaHCO液（用冷開水配制）、冷開水。（1）根據(jù)上述材料器具，設(shè)計實驗說明不同環(huán)境條件下光合作用的強(qiáng)弱變 化。（2）設(shè)計一張表格用于記錄實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。請同學(xué)們根據(jù)相關(guān)的知識背景，在完成實驗設(shè)計的基礎(chǔ)上，預(yù)測實驗 結(jié)果，并將實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)填入自己設(shè)計的表格中，以培養(yǎng)同學(xué)們

17、綜合運(yùn) 用及知識遷移能力。/這一實驗以小組（4-6人）為單位，合作進(jìn)行。上海市中學(xué)生命科學(xué) 課程標(biāo)準(zhǔn)在課程理念中指出：變單一的個體學(xué)習(xí)為獨立自主與小組合作 交流相結(jié)合的學(xué)習(xí)?，F(xiàn)在的學(xué)生大部分是獨生子女，長輩的嬌慣，使其在 成長過程中漸漸形成了以自我為中心的思維定勢。在合作學(xué)習(xí)過程中，學(xué) 生學(xué)會交往，學(xué)會參與學(xué)生在過程中感受到的是合作的平等性，合作 的樂趣，合作的成功感，進(jìn)而形成積極的學(xué)習(xí)方式和生活方式。學(xué)生進(jìn)行了兩次的設(shè)計，第一次有 23個小組參加，可上交實驗報告的 只有15組，其中4組實驗失敗，11組學(xué)生認(rèn)為實驗成功。由于實驗設(shè)計題 具有開放性的特點，再加上每個學(xué)生有自己獨特的思考方法和不同

18、的解決 問題的途徑，得出的結(jié)果是多種多樣的。從他們的實驗報告中發(fā)現(xiàn)，有的 學(xué)生在設(shè)計實驗時，變量不是單一，而且好多學(xué)生只看到1-2個葉圓片上浮就認(rèn)為實驗成功了。根據(jù)學(xué)生的需要，在拓展課上進(jìn)行了第二次的探究。 在第二次的探究中，學(xué)生在設(shè)計實驗時控制了變量，同時也找出了影響第 次實驗的主要因素一一光照。學(xué)生在太陽光下進(jìn)行實驗。所有的學(xué)生都 看到了實驗現(xiàn)象，而且放入每杯內(nèi)的 5個葉圓片都能陸續(xù)上浮。有23個小 組完成了實驗報告，成功率為 %在23組中，有16組的學(xué)生進(jìn)行了葉圓片 上浮時間的記錄。挑出其中的 6組（來自同一個班，在同一時間進(jìn)行的， 變量都為CO）進(jìn)行分析：第一葉圓片上浮時間平均為秒，第

19、五葉圓片上浮 時間平均為秒。教師提供了實驗所需的實驗儀器和材料，讓學(xué)生設(shè)計探究實驗，在組 織學(xué)生討論、交流設(shè)計實驗方案、改進(jìn)完善實驗方案的基礎(chǔ)上，再組織學(xué) 生進(jìn)行實驗操作，通過實驗現(xiàn)象的觀察分析，獲得有關(guān)知識。在探索實驗 設(shè)計過程中，學(xué)生經(jīng)歷了：實驗設(shè)備的選擇 -實驗設(shè)計-'設(shè)計方案交流 -改進(jìn)設(shè)計等步驟，使設(shè)計方案趨于完善，為科學(xué)探究的下一步驟 -進(jìn) 行實驗創(chuàng)造條件。這是一個集體設(shè)計思路和實驗方法于一體的探究活動， 學(xué)生從探究過程中學(xué)到了如何“設(shè)計實驗方案”的探究方法。在探究的過 程中讓學(xué)生進(jìn)一步了解科學(xué)探究的方法，懂得了實驗設(shè)計的基本方法和實 驗設(shè)計的原則。在教學(xué)中激發(fā)出學(xué)生的探索

20、意識，讓學(xué)生在探索意識的驅(qū) 動下學(xué)習(xí)新知識。四、效果（一）教師的轉(zhuǎn)變1 、樹立新的教學(xué)觀念/我們組內(nèi)教師積極參加各類教材培訓(xùn)和實驗培訓(xùn)，自覺學(xué)習(xí)新課程標(biāo)準(zhǔn)和課程方案，努力轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，“為了每一個學(xué)生的發(fā)展是課改的核 心理念。新的課程標(biāo)準(zhǔn)中指出：要改變單一的接受性學(xué)習(xí)方式，倡導(dǎo) 有效地接受和體驗、研究、發(fā)現(xiàn)相結(jié)合的學(xué)習(xí)方式。要讓學(xué)生在體驗中學(xué) 習(xí)，提倡學(xué)生主動參與、樂于探究，提倡交流與合作學(xué)習(xí)。2 、成為終身學(xué)習(xí)者中學(xué)生命科學(xué)教師在熟練掌握學(xué)科知識的前提下，關(guān)注生命科學(xué)與其 他學(xué)科知識的相互滲透與聯(lián)系，進(jìn)一步學(xué)習(xí)和研究教育理論，緊跟生命科 學(xué)發(fā)展和教育改革形式，逐步形成時代特征、個人特色的教學(xué)

21、風(fēng)格。要成 為一名研究型的教師，就必須不斷地進(jìn)行知識的充電，提高自己的學(xué)識修 養(yǎng)。3 、實施有效的教學(xué)策略/為了改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，以學(xué)生發(fā)展為本，在教學(xué)中教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)情 境，激發(fā)學(xué)生的求知欲，引導(dǎo)學(xué)生投入到探究活動中，努力創(chuàng)造條件給學(xué) 生更多的探究的時間和空間。4、樹立反思意識課題的研究是在不斷探索、反思中進(jìn)行的。教師要做一個反思的實踐 者，強(qiáng)調(diào)教師通過自己的反思和選擇，對自己教學(xué)行為的變化方向與策略 作出自己的選擇，而并不強(qiáng)求教師只是做一個新課程和理念的執(zhí)行者。 （二）學(xué)生的改變1、學(xué)生的學(xué)科知識更加鞏固了。例如：本人對“酵母菌酒精發(fā)酵”這一實驗進(jìn)行了一系列的教學(xué)試驗活 動。高二（1）班為控

22、制班，高二（3）班為試驗班。對（1）班采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，即教師課前安裝好實驗裝置，在課堂 上指著現(xiàn)成裝置講述一遍，然后讓學(xué)生觀察實驗結(jié)果（現(xiàn)象）最后做隨堂 練習(xí)來完成教學(xué)任務(wù)。對（3）班則采用把陳述式的表達(dá)轉(zhuǎn)化成一系列探究式的問題的方式來 表達(dá)的方法，邊演示邊講解、邊設(shè)問、邊分析、邊總結(jié)，最后做隨堂練習(xí)來完成教學(xué)任務(wù)隨堂練習(xí)結(jié)果（隨堂練習(xí)總分為10分）班級人數(shù)/平均成績結(jié) 論試驗班38 /非常顯著差 異控制班/ 40由教學(xué)統(tǒng)計原理可得差異系數(shù) Z=，因此（1）、（3）班的成績差異非常 顯著。通過教學(xué)試驗表明，把“酵母菌酒精發(fā)酵”這一驗證性演示實驗轉(zhuǎn)化為 探究性演示實驗，具有一定的可行性。2、學(xué)生的能力提高了在實驗探究中，通過讓學(xué)生積極投入、親身體驗和主動探究，逐步培 養(yǎng)學(xué)生收集