探讨高中生物实验教学学生探究能力的培养

苏    云

（四川省三台中学校）

生物学科是一门实验性的科学。生物学中的概念、原理和规律大多是由实验推导和论证的，生命科学的发展离不开科学实验。学习生物理论时，常常需要学习科学家的经典实验，培养生物科学素养更是离不开生物实验。近年来，随着教材中实验的明显增多，生物实验一直是生物高考的必考内容，并且分值有逐年增加的趋势。2009年高考理综生物《考试大纲》对考生的“实验与探究能力”提出了明确要求,要求考生具有将所学的实验知识、方法、技能进行综合运用，最后能综合生物学科的一般知识和实验知识，共同完成验证、探究、评价的任务。要转变思路，重视实验教学的思维方法和设计训练。生物实验教学应贯穿高中生物复习整个阶段，在“基础实验分析”的基础上，通过相关实验训练题的解题方法训练，进一步提高学生的实验与探究能力。那么，如何开展生物实验培养探究能力的？我们又该如何应对呢？

一、重视经典实验的教学，让学生学会科学实验的思维方法

大多数的生物概念、原理和规律是建立在实验基础上的。剖析书中的经典实验：演示实验(渗透作用实验装置)、模拟实验(基因的分离定律和基因的自由组合定律)、验证实验(植物细胞质壁分离和复原实验)、杂交实验(孟德尔豌豆杂交实验)、观察实验(向光性实验、二氧化硫对植物的影响)、探究实验(生长素发现实验)等，引导学生学习经典实验设计的技巧、科学的研究方法（观察实验—提出问题—作出假设—反复实验—验证实验—形成规律）。严谨的、实事求是的科学态度和持之以恒的科学精神，有助于培养学生建立科学实验的思维方法。“孟德尔的基因分离定律研究”成功的原因在于:实验材料选择适当；科学地设计实验程序（在大量实验分析基础上，合理提出假设并验证）；科学的研究方法（先研究1对相对性状的遗传规律，再研究多对相对性状遗传规律）；科学的统计方法（观察子代性状分离现象，统计每一种子代数目）等。

二、开放实验室，让学生动手做实验

课本中的实验和其他知识点一样是基础知识、基本能力的载体，在最近几年的生物高考题中也有意强调这一点。在总复习中，让学生重新动手做实验，将《考试大纲》中“生物知识内容表”所列的实验、实习、研究性学习从实验目的、原理、方法和操作步骤等进行综合实验分析，掌握相关的操作方法和技能，并能综合运用。例如，2006年江苏高考第34题是与高中生物实验有关的内容。

（1）请将下列实验名称与材料、试剂、用具的对应关系用连线表示，每项只准选择一次。

（2）做“叶绿素的提取和分离”实验时，画滤液细线要注意的事项是_____；为了防止丙酮和苯危害我们的身体，在研磨和层析分离时应当分别采取的操作措施是_____、_____。

（3）某同学做“观察植物细胞的有丝分裂”实验时，绘制了细胞分裂期的三个时期模式图（图1），请你在答题卡绘图区画出细胞分裂期中所缺时期的模式图。

解析：(1)探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用——斐林试剂；细胞质流动的观察——黑藻；温度对淀粉酶活性的影响——碘液；叶绿体中色素的提取和分离——乙醇；观察植物细胞的有丝分裂——载玻片。该题属于考查识记水平。(2)滤液细线均匀且直，滤液干后重复2～3次……研磨时研钵上加开洞的纸盖……层析装置要加培养皿盖。该题属于理解的层次。做“叶绿素的提取和分离”实验时，使4种色素的滤液细线尽量均匀且直地处在同一个起始线上，才能使4种色素最终在滤纸条上比较明显地分开，如果画得比较粗，则色素可能会有重叠，影响实验的结果；研磨和层析分离时应当分别采取的操作措施，课本上讲得非常清楚。(3)题是画图题，画出各时期的分裂图，也是这个实验的作业之一。首先要识别题中的3幅图，根据课本中高等植物细胞的有丝分裂图，确定出第3幅图是中期，并知道体细胞中有4条染色体，再根据高等植物细胞的有丝分裂图画出后期（如图2）。该题直接考查了课本实验，涉及的实验还有生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定；高倍镜的使用和叶绿体及细胞质流动的观察；观察植物细胞的有丝分裂；酶的高效性和专一性及温度对酶活性的影响；叶绿体中色素的提取和分离。通过对课本实验中实验材料、试剂、用具的选取和利用、实验方法步骤、实验注意事项、实验结论的考查，尤其是学生在画滤液细线以及在叶绿素的提取和分离中应采取的保护措施容易做错来看，有些学生容易忽略这些点。因此，我们对课本中的每个实验不但要知道“做什么”，还要理解“为什么这样做”，同时要加强学生薄弱环节画图的训练，因为画图也是考查学生能力的重要手段。

三、训练实验设计，提高探究能力

学生在具备了一定的理论基础后，以课本中学生实验为载体，深入分析设计思想，结合相关的高考实验题，我们设计了5个小专题进行实验分析和设计题解题方法的复习和训练。专题1，从有关生长素的实验高考题看实验设计的解题方法。专题2，从有关光合作用与呼吸作用的实验高考题看实验设计的解题方法。专题3，从有关动物生命活动调节的实验高考题看实验设计的解题方法。专题4，从有关植物水分代谢、矿质代谢的实验高考题看实验设计的解题方法。专题5，从物质的分离与鉴定相关实验高考题看实验设计的解题方法。

教学中我们引导学生分析：(1)该实验目的是什么？原理是什么？(2)该实验的实验变量是什么？(3)如何体现对照实验思想？属于什么对照？(4)两个实验组与对照组实验现象均相同说明了什么问题？(5)如何探究生长素类似物促进扦插枝条生根的适宜浓度？在此分析基础上正确解答此题，引导学生总结解答实验设计题的一般步骤：了解题目要求→明确实验目的原理→确定实验思路→设计实验步骤→记录实验现象和数据→分析得出结论。

实验目的是实验的核心，实验原理是实验的依据。实验的目的可以通过分析题目得出，实验的原理则多源于课本知识，也有来自题干的；对于生物实验题中已提供的实验材料和用具，主要分析“有什么用”、“怎么用”，一般应全部用上，不可遗漏，除非是让你选择使用或者自行确定实验材料和用具；通常需要设置对照组，并遵循单因子变量原则；书写实验步骤时注意简明准确地组织语言文字。实验步骤一般尽量要用规范语言分段叙述，特别要注意能体现“单一变量”的词语的使用，例如“等量”、“相同”、“适宜”等；准确地预测实验结果。验证性实验的结果应与实验假设一致，是唯一的。探究性实验的结果一般有多种可能，需要分类讨论。同时，教师还要注意引导学生挖掘潜在的实验设计题材，变验证性实验为探究性实验，进一步提高学生的理论水平和实验设计能力。一方面要加强实验操作训练，另一方面要总结实验设计题的解题方法，告诉学生在解答实验题时，应将自己置身于“在做实验”的过程，根据过程回答问题，这样能大大提高解答实验题的准确性。