1、生物学探究性实验课的实施生物学探究性实验课的实施一、生物学探究性实验课的基本实施过程一、生物学探究性实验课的基本实施过程 探究性实验的一般步骤：探究性实验的一般步骤：问题问题假设假设实验实验分析、总结分析、总结应用应用 基本过程：基本过程：发现问题发现问题提出假说提出假说 实验验证实验验证 得出结论得出结论 创设情境，引发问题创设情境，引发问题 充分分析，提出假说充分分析，提出假说 设计实验，实施实验设计实验，实施实验 分析结论，关注拓展分析结论，关注拓展 表达交流，质疑完善表达交流，质疑完善二、生物学探究性实验课的教学要求二、生物学探究性实验课的教学要求1、探究既是学习的目标，又是学生的学习
2、方式、探究既是学习的目标，又是学生的学习方式2、科学实验原则是科学实验的基础、科学实验原则是科学实验的基础 对照原则 控制变量原则 平行重复原则 条件适宜原则 条件可操作原则3、关注过程评价、关注过程评价 教师对合作小组的学习表现性评价 小组对本组成员的学习表现性评价 探究性实验的阶段评价三、生物学探究性实验课的实施注意事项三、生物学探究性实验课的实施注意事项 1、转变教学观念 2、选题适切 3、指导到位 4、提问有效四、生物学探究性实验课的实施案例与分析四、生物学探究性实验课的实施案例与分析 实验：探究含磷洗衣粉与无磷洗衣粉对水体的影响实验：探究含磷洗衣粉与无磷洗衣粉对水体的影响生物探究性实
3、验的分层教学生物探究性实验的分层教学 “倡导探究性学习”理念的提出标志着我国高中生物课程已经注重了对学生进行科学过程与技能等高层次认知能力的培养。学生学习模式的改变必将带动教学模式的根本改变。生物课堂将更多地出现学生的实验，其中很大部分属于探究性实验。但实际教学中，由于课时限制，教材中（或老师）不可能安排大量高层次的、完全的探究活动。学生在更多的时候需要从不同层次的探究活动中学习各种科学探究方法和科学探究技能。根据探究活动的难易程度和学生参与探究层度的不同，一些学者将探究性实验划分成不同的层次（表1）。针对不同的探究层次，教学应采取不同的模式。表表1 探究活动的层次探究活动的层次 (Paul
4、J.Germann;1996)层层次次 问题问题 方法方法 结论结论 问题问题 变量变量 实验方法实验方法 实施实验实施实验 实验结论实验结论 应用应用 提出探究问题提出探究问题 作出假设作出假设 确定自变量确定自变量 确定因变量确定因变量 确定需控制确定需控制的无关变量的无关变量 设计实验过程、设计实验过程、设计表格、图设计表格、图表等表等 实验操作实验操作 观察观察 测量测量 记录记录 分析数据、得分析数据、得出结论、提供出结论、提供证据、进行推证据、进行推理和解释、评理和解释、评价假设的正确价假设的正确性性 提出新的提出新的假设和预假设和预测、解释测、解释和应用实和应用实验结论、验结论、
5、提出新的提出新的问题问题 6 5+4+3+2+1+0+注：注：“+”表示活动设计中已提供。：表示活动设计中已提供。：“”表示活动设计中未提供，表示活动设计中未提供，需学生自己完成需学生自己完成 “程序程序验证验证”模式模式 0级水平指的是探究活动的各个步骤在活动之前就已呈现给学生。学生对实验的全过程可以说在没做实验之前已经心中有数。这种探究活动通常用于验证已经学过和讨论过的知识和概念，即我们常说的验证性实验。如人教版生物1：分子与细胞第二章中的“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验。验证性实验一般安排在理论课之后。这一水平的实验一般采用“程序验证”模式：按照固有的实验程序，重复已有结论的实
6、验过程，通过验证现有生物学原理或知识是正确性，帮助学生理解原理、掌握知识的一种教学模式。操作程序为：熟知实验过程熟知实验过程按照按照程序操作程序操作得出结论。该得出结论。该模式对于学生理解科学研究的过程、体会科学研究方法的巧妙具有重要作用，但不利于培养学生的探究精神和创新思维。因此新课程中减少了“验证性”实验的数量，增加了一定数量的高层次的“探究性”、“创新性”实验。或者在“验证性”实验中加入探究的元素。如与人教版过渡教材中的“生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定”实验相比，新教材增加的可探究的元素：实验器材、仪器和试剂的选择，以及记录表格的设计，留给学生更多的自主权。“观察观察探究探究”模式
7、模式 1级和2级水平部分或全部缺省结论部分，学生在完成提供的实验步骤后才能根据实验现象分析数据，得出结论，甚至还要对结论进行推理，作出合理的解释，对不符假设的还要提出新的假设和预测等。此类实验一般安排在理论课之前。例如“观察DNA和RNA在细胞中的分布”“比较过氧化氢在不同条件下的分解”“细胞大小与物质运输的关系”等实验，都是将实验结论留给学生实验后来完成。这一水平的探究实验可以采用“观察探究”模式：没有已知的结论，需要依靠学生按照现成的实验程序，积极参与到实验操作过程中去，主动探索得出结论。操作程序为：熟知实验过程熟知实验过程按照程序操作按照程序操作观察归纳分析观察归纳分析得出结论得出结论交
8、流交流评价。评价。如“细胞大小与物质运输的关系”实验中，学生首先要熟知实验过程，然后按照程序操作，接着才能观察、测量、计算、分析，最后才能回答出细胞大小与物质运输到底有何关系。该模式有助于学生体验生物科学研究的真实过程，培养学生的观察能力、分析能力和逻辑推理能力。“指导指导探究探究”模式模式 3级和4级水平探究实验在创设出特定情景，由学生自行设计实验探究某种因素对实验的影响。如新教材“探究植物细胞的吸水和失水”“探究影响酶活性的条件”“探究酵母菌细胞呼吸的方式”“探究环境因素对光合作用强度的影响”等实验，在给出问题情景后，或提供参考案例或给出提示和参考资料，让学生自行提出问题，作出假设，设计实
9、验解决问题。5级和6级水平为最高层次的也是最开放的探究实验。它需要花费师生大量的时间和精力。这种水平的探究常见于综合实践课的研究性学习。上述四级水平的探究活动属于比较完整的科学探究活动。适宜采用“指导探究”教学模式：在教师的指导下，运用创新教学理论，以实验活动为基础，以改进、完善、设计实验为切入点，发展学生创新能力、培养学生积极的个性特征和科学态度的一种教学模式。操作程序一般为：情景设疑情景设疑方法制导方法制导实验操作实验操作分析总结分析总结交流应交流应用用进一步探究。进一步探究。该模式重在方法指导上。教师要鼓励和引导学生从多方面去寻找实验方法，通过实验的验证，筛选出最佳的实验方案。要求学生对
10、实验材料和用具的选择、实验变量的控制、对照实验的设置、实验步骤安排、设计观察表格等过程进行整体考虑，尽量做到方法合理、器材简单、步骤简短、现象明显、结论正确。高中生物探究性实验教学设计思路高中生物探究性实验教学设计思路 一、变验证性实验为探究性实验，增强实验的探究性一、变验证性实验为探究性实验，增强实验的探究性 在高中生物人教版第三章第三节中的“叶绿体中色素的提取和分离”实验，在实验教学过程中，我鼓励学生作了以下探索：首先，可以对实验材料进行探索性的改进实验材料进行探索性的改进，不仅拘泥于教材上建议的用菠菜作为实验材料，问学生是否可以选择在同一季节中常见的其他植物？如大白菜、小白菜、玉树、万年
11、青、莴苣、紫色鸭跖草等。让学生自主选择他所喜欢的几种植物，设计实验程序，根据不同植物的色素在层析后滤纸条上的色素带的宽窄和颜色的深浅，来比较不同植物中各种色素含量的多少，并且可以编制出一组对照表；其次，根据教材上的提示，层析液根据教材上的提示，层析液的配方还有不同，的配方还有不同，从而引导学生配置不同配方的层析液来探索效果更好的一组配方;第三，由于研磨液与色素溶剂的体积比由于研磨液与色素溶剂的体积比例的不同，也可能造成实验结果的差异例的不同，也可能造成实验结果的差异。因此在实验过程中，也可以从这些方面来引导学生设计实验，进行实验探究。二、变课堂教学中教师的演示实验为学生的探究二、变课堂教学中教
12、师的演示实验为学生的探究实验，使学生的动手能力和大脑的思维活动能够实验，使学生的动手能力和大脑的思维活动能够得到同步发展得到同步发展 演示实验可以激发学生的学习动机、增强感性认识、启发学生积极思考。但是演示实验的不足之处在于学生始终处于被动地位，不能主动参与探究。若改为教师一边讲解，一边引导学生进行探究就可以弥补这一不足。高中生物人教版第三章第一节中“比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率”的实验，可作为演示实验进行探索性教学。为了证实酶的高效性，课堂上需演示过H2O2 溶液分解成水和O2 的实验，目的在于让学生学会探究“酶的催化效率”的方法，以及“比较过氧化氢酶和Fe3+催化效率的高低”。首先，
13、在制备肝脏研磨液的时候，就可以向学生提出：为什么要选用新鲜的肝脏？学生会回答新鲜肝脏中过氧化氢酶的含量高。老师又问：为什么长时间放置的肝脏中过氧化氢酶的含量会降低呢？这时学生回答就会比较多了。有的说:酶分解了。也有的说:酶失活了。这时老师就可以把学生引向酶的成分问题，以及长时间放置后肝脏会发出腐败的臭味是什么原因。这样学生就很容易联想到肝脏中的过氧化氢酶被微生物分解了。紧接着老师还可以问学生为什么要将肝脏研磨成匀浆？当向试管中滴加肝脏研磨液和氯化铁溶液之前，问学生可能会有什么现象产生？让学生预想，进一步通过实验现象来验证他的预想，这样有助于增强学生的学习兴趣。最后让学生相互讨论得出:过氧化氢酶
14、的催化效率高于Fe3+的结论。并进一步概括得出酶的高效性。三、认真组织学生开展生物探究性实验和和课外探究性活动三、认真组织学生开展生物探究性实验和和课外探究性活动 按照新的课程标准的要求，教师应该打破课堂内外的约束，有计划的安排需要较长时间才能完成的活动，包括必要的调查、访问、参观等。充分利用各种教学资源，保证活动时间的落实。教学时间毕竟有限，有些探究性实验要求的时间又比较长，不可能在课堂内完成。如:植物必需的矿质元素的探究、植物向性运动的实验设计、生长素对植物生长发育的影响、甲状腺激素对小蝌蚪生长发育的影响等探究实验，可引导学生设计好实验方案以后，安排学生利用课后的时间可引导学生设计好实验方
15、案以后，安排学生利用课后的时间进行具体的探究。还可以搞全天候开放的探究性实验室，由进行具体的探究。还可以搞全天候开放的探究性实验室，由学校提供实验设备和场所，由学生根据自己的想法和爱好来学校提供实验设备和场所，由学生根据自己的想法和爱好来进行实验设计和实验操作，实验教师只作辅助指导，实验材进行实验设计和实验操作，实验教师只作辅助指导，实验材料由学生自己准备。料由学生自己准备。四、认真设计实验习题，通过探究性实验教学，四、认真设计实验习题，通过探究性实验教学，帮助学生实现知识的深化和拓展帮助学生实现知识的深化和拓展 在教学过程中，教师精心设置实验习题，并鼓励学生在教学过程中，教师精心设置实验习题
16、，并鼓励学生设计实验方案去独立完成实验探究，有助于培养学生的探设计实验方案去独立完成实验探究，有助于培养学生的探究能力和思维能力。究能力和思维能力。例如在学习光合作用后，可设计如下问题:请根据所学知识设计实验(一组或几组)说明植物光合作用产生了O2。还可以设计实验证明光合作用要消耗CO2。学生自己通过查阅资料相互商讨，提出了自己的方案。如有的学生重做普里斯特利的实验，有的学生在此基础上进行适当的改进，用NaHCO3溶液来提供CO2等。对于这些方案不要立即去评判它的好坏，最好让他们通过自己动手做实验去证明自己方案的可行性。虽然他们探究的实验早有定论，但只有让学生作为主体，自己动手去探索、去发现，才能真正体验和领悟到科学探究的快乐。这是传统应试教育很难达到的教学效果。
