灵活实施探究性实验教学
——《光与光合作用》的教学启示
张家港沙洲中学 张柳丹 （215625）
摘要 生物是一门以实验为基础的自然学科。注重实验并且灵活实施探究实验教学，让学生有机会并有欲望进行探索和尝试，会起到事半功倍的良好效果。
关键词 实验 探究 培养
探究性实验是在教师指导下的以学生为主体对未知事物进行求知的一种实践活动。一个好的探究性学习活动，是通过富有启发性的问题、或能激起问题的事物与现象，以驱动学生积极主动地进行观察、实验、收集事实证据、提出和求证假说、做出解释从而总结归纳出结论。生物学科，其探究实验形式不拘一格，灵活实施好探究性实验教学，对学生的思维培养等各方面至关重要。 1 分析经典实验中渗透探究理念
探究性实验一定程度上而言加大了课堂的自由度和学生的自主性，如果要顺利实施探究实验，学生必须具备相关的探究理念和基础知识储备。这要求我们教师在平时课堂教学中通过历史回顾和经典实验分析渗透探究理念，由于探究是从问题开始的，发现和提出问题是探究活动的开端，因此，教师要善于创设问题，注重以问题引导为主线启发学生，培养学生主动探究实验的意识和能力。
案例1：光合作用的探究历程（括号中为学生的回答）
1.1 18世纪的人们对植物的生长有什么样的认识？（认为植物生长的营养只来自土壤）
你相信这一结论吗？（当然不信）
1.2 海尔蒙特的怀疑,出示实验图：

1.2.1 5年后柳树增长80多千克,而土壤只减少100克,这说明了什么?(植物的生长所需营养不只来自土壤)
1.2.2 你分析一下可能来自哪里?(H2O,CO2)
1.2.3 海尔蒙特得出了什么结论?(建造植物体的原料是水)
1.2.4 你的结论与之相比，可以看出他的结论有什么局限性？（忽略了空气对柳树的影响）
1.2.5 谁想到了植物生长与空气有关？
1.3 普利斯特利的实验图:

1.3.1 为什么要设置单独的蜡烛燃烧熄灭图和小鼠窒息死亡图？（对照）
1.3.2 通过对照说明了什么？ （蜡烛燃烧和小鼠的生存与植物有关。）
1.3.3 蜡烛燃烧、小鼠呼吸需要消耗什么，又产生了什么气体？据此你能得出什么结论？（说明植物能吸收CO2，产生O2）
1.3.4 普利斯特利得出什么结论？ （植物可以更新空气）
通过问答，旨在提醒学生自己设计实验也要注意对照原则，并学会发现问题、解决问题，对分析的现象能进行总结归纳。
1.4 人们的有些实验得出了相反的结论：植物也能使空气混浊，为什么？（根据新教材安排，前面一课已学习了呼吸作用，学生回答：植物也能进行呼吸作用产生 CO2）
1.4.1 即使呼吸产生CO2，它如果仍能释放O2，会使空气浑浊吗？
1.4.2 出示人们的实验图:

1.4.3 此图与普利斯特利实验图对照，你能看出失败的原因吗？（缺少光照）
1.4.4 由此你能总结出普利斯特利的不足吗？（普利斯特利仅仅联想到植物可以更新空气，并不知道空气中的哪种成分起作用，也没有认识到光在其中关键作用）
1.4.5 谁弥补了这个不足？（荷兰科学家英格豪斯）
为什么现在我们能知道植物更新的是O2，吸收的是CO2？
1.4.6 通过提问，旨在让学生明确，科学成果的取得受社会发展的制约，与社会科技发展水平密不可分.每一点发现都是伟大智慧的体现。
1.4.7 光能去了哪里？又储存于什么物质中？
1.5 德国萨克斯的实验
1.5.1 为什么暗处理（饥饿处理）？（消耗掉叶片内储存的有机物）
1.5.2 为什么一半曝光，一半遮光？（对照）
1.5.3 为什么酒精脱色?(使叶绿素溶于酒精，排除对实验结果的干扰)
1.5.4 碘液处理变深蓝色表明了什么？（有淀粉产生）
1.5.5 遮光部分不变蓝又说明了什么？（只有在光下才能产生淀粉，说明光是光合作用的关键因素）
1.5.6 根据现有知识，你能否写出光合作用的方程式?（CH2O代表有机物）

CO2+H2O （CH2O）+O2

1.5.7 你觉得O2中的氧可能来自哪里？（原料CO2或H2O）
1.5.8 那到底来自哪个原料？该如何用实验去证明？（最好把CO2与H2O中的O区别开）
1.5.9 同位素标记法……（同样可以研究CO2中C的去路）
1.5.10 通过众多实验分析,你得到什么启示?(学生小结)
教师意图: 虽然没有实践操作，但是能让学生感到科学发现的艰难, 以前人的成果来激励我们学习的热情。人类的许多科学发现,就是像这样经过一代又一代的人去探索,才一步一步接近事实的真相。每一位科学家所取得的进展可能只是其中的一小步,众多的一小步终将汇成科学前进的一大步。更重要的是让学生能从中感悟到科学的探究思路,当你对某样事物不清楚或有疑问的时候,最好的方法就是自己先提出假设,并尝试解释,然后设计出一个实验方案,进行实验,分析结果来解决, 学会如何发现问题，研究问题，解决问题，学会对照、筛选、单一变量、重复实验、同位素标记法等重要的原则与方法,这能使我们在学习的时候不忘记科学知识直接来源于实验而非书本，又能使我们领略科学研究的严谨与奥妙。为我们实施一些实验探究打下坚实的知识基础和实验基础。
2 亲历探究实验中体验成功喜悦
看到过这样一个故事:美国一教授测试学生的能力情况，出了这样一个问题,问青蛙的舌头着生的位置在哪里？让学生第二天带答案来结果。中国的学生带来了课本当依据，而日本的学生则带来了青蛙。截然不同的解决疑问方式充分显露出中国传统教育的弊端：重视课本理论，忽视体验过程。如今，我们培养探究理念的目的在于启发学生任何原理、规律都要通过实验证明才能成立，并能把探究理念落实到行动中去, 而不是仅仅会做理论分析，掌握书本知识。因此，我们教学活动应尽量丰富实验器材，创造实验条件，让学生真正走进实验课堂。
案例2： 在“环境因素对光合作用强度的影响”这一探究实验中，我们从一些生活现象与常识很容易知道影响光合作用的环境因素可能有 CO2、H2O 光照的长短和强弱、光的成分以及温度的高低等。我们通过实验方案设计，不难发现，只要我们遵循单一变量原则，把一个等量改变成自变量，恢复原先的自变量为等量，材料用具、实验操作稍作改动就可以实施对另一种环境因素的探究。受教学课时的限制,我们不可能每个实验都全部独立安排实验活动进行探讨，但如何使训练全面到位些，不妨实施分组实验,每组探究其中的一个影响因素，然后让每个小组进行汇报探讨, 学会表达与交流，加强合作，分享实验的成果和收获。并由此联想到如何把提高光合作用强度的措施应用到实践中去。
前苏联著名的教育家苏霍姆林斯基说过：“在人的心灵深处都有一种根深蒂固的需要，这就是希望自己是一个发现者、研究者、探索者。而在孩子的精神世界中，这种需要特别强烈。”学生的好奇心强，富有参与精神，很乐于自己探究，而且每次探究的成功都给他们带来无比的欣喜，善于质疑、乐于探究、勤于动手、勇于创新的积极态度将陪伴他们一生。因此，我们教师一定要多为学生提供实践的机会，多让学生去思考自己的科学探究的方案设计，充分调动学生的积极性、主动性和创造性，充分发挥学生的合作精神和集体智慧。此外，我们还可以根据不同的探究内容采用课外调查、资料搜集分析、构建模型、学生自己演示实验、模拟、专题讨论、实验设计等多种形式把探究性实验教学搞得有声有色。只有亲历了实验，探究出结果，才能使结果有据可依。
3 改进实验方法中赏识学生智慧
课本上的实验大多是完善和成熟的，但并非不可改变，而且免不了会有一些有待或可以改进的地方。教师的灵活教学可以使学生发散思维，学会寻找多种途径去解决问题。
案例3：在“叶绿体中色素的提取和分离”实验中，目的之一在于通过实验了解叶绿体中色素的种类和含量。课本介绍用毛细吸管画滤液细线的方法，毛细吸管细而脆,很多学生初次使用很容易造成断裂,有一位学生用他新买的钢笔蘸取滤液画线,实验效果也很好,这就启示我们只要达到效果,途径不止一条. 我抓住实验中的这些契机，适时表扬该学生的创新，建议学生发挥自己的智慧，提出不同的或更具实效性的方法。学生积极性高涨。我们共同探讨出了还可以用牙签,载玻片等来取代毛细吸管等可行的方法。
对学生的赏识真可谓是促进教学的良方。在接下来的实验中，书上要求把滤纸片剪成滤纸条,自上而下依次形成色素带,又有学生别出心裁,把滤液涂在滤纸圈中央,放在具层析液的培养皿上方（滤纸圈直径大，不触及层析液），滤纸圈上再盖一个培养皿，防止滤纸圈被风吹动及层析液挥发，一段时间后，依次向外扩散形成四个大小、粗细不同的同心色素圈,效果也很明显，同样探究出了色素的种类,扩散速度的快慢。（如图）

由此可见，学生的创造力是巨大的，这种创造力的体现有时是教师无法预料和估计的。我们不要轻易否定掉学生探究过程中的真实想法.学生提出的方法一旦得到肯定，可以使学生获得成就感，调动了学生思维的积极性，并打破对课本的迷信，激发他们挑战权威的勇气。
4 倾听学生心声中拓展探究方向
受传统观念束缚，很多人都认为课堂的一切都要在教师的掌握之中，教师失去对课堂的控制就意味着教学的失败，既然探究性实验是让学生自己提出问题，那这个问题的提出也许是教师不可预见的，作为教师是不能回避的，而且还要重视有价值的提问。教师应当是“向导”，而不是“看守”，抓住时机引导学生探究，成为学生科学探究的“合作者、参与者、指导者”。
案例4：在讲述光合作用探究历程时，学生已经知道用同位素标记法探究得出O2中的氧全部来自原料H2O，但是书本上的方程式是：CO2+H2O →（CH2O）+O2，学生就已迫不及待的问我：既然O2中的氧全部来自原料H2O，那这里怎么H2O和O2中的氧怎么不等？
我反问：该如何配平？（提示学生把(CH2O)写成葡萄糖，一般以葡萄糖的分子式代替光
合作用产生的有机物）

我问：左右两侧还相差什么？（左侧多6O）
我问：我们该如何知道它到哪种物质中去了？（同位素标记法）
我们又如何知道原料水中的H还到了什么物质中呢？同样用同位素标记法得出其实光合作用也生成了水：
不知不觉中,我们已完成了光合作用有没有生成水的实验探究，学会了用学过的方法去分析问题，实现学以致用。并能理解性的对知识进行记忆，真正掌握相关内容。
当我要学生解释韭黄的“黄”时,学生这样表述:“不见光,韭菜不能进行光合作用,所以不能合成叶绿素.”我反问:“合成叶绿素是光合作用的结果吗?”（当然不是），学生很快明白因果关系搞错了。所以应该是不见光,不能合成叶绿素,含量少的叶黄素显现出来，叶变黄了.“那秋天的黄叶呢,不是见光了吗,怎么也会变黄?”学生追问。倾听一个个对知识渴求的声音.我不失时机的引导:“你对这个现象作出怎么解释呢?”学生猜测,思维的差异，总有人想到温度这一因素.适时地引导他们自己设计一个实验方案去验证，只要注意单一变量、对照原则即可。有的学生提出了植物放进调温冰箱来控制温度。我们教师在课堂实验教学过程中可以听取学生的合理意见，即使学生的方案和计划有明显的不足，也不应轻易地来个少数服从多数，可让他们按照自己的实验思路来探究一番，如果失败了还可以进一步引导学生思考和分析失败的原因，达到训练思维和培养实践能力的目的。
中学生物学素质教育旨在培养学生的创新精神和实践能力，以促进学生转变学习方式——变被动接受式学习为主动探究式学习。中学生物学素质教育的内容是生物考试命题的重要依据，生物考题中的某些实验设计题型都是以书本实验为基础，是书本实验的一个改装和深化，只要我们掌握探究实验的原理，熟练探究实验的技能，拓展探究方向，多接触一些新颖的探究实验，就不至于见到陌生的题目束手无策。而这些原理、技能都需要我们教师精心设计实验课堂，在每一堂实验课中进行灌输积累起来。如果我们能真正实施在日常生活中渗透探究理念，多亲历探究实验，能改进实验方法，多倾听学生心声等教学手段，那么生物学科就会在灵活教学中促进学生知识的迁移和科学素养以及能力的提升！

参考文献：
[1]王永田，《中考实验操作考试暴露的问题及对策》，生物学教学2005年（第30 卷）第10期
[2]张贵红，《生物课堂创设探究情境例谈》，中学生物学2005年（第21卷）第11期
[3]朱永新,《新教育之梦》，人民教育出版社，2002年7月出版

（张家港市2006年电教馆实验论文评比一等奖）