有效开展生物探究性实验的策略，本文主要内容关键词为：探究性论文,策略论文,生物论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
生物学是自然科学中一门研究生命现象和生命活动规律的科学，对于生命现象的研究，我们往往要借助实验的手段，在广泛的观察与探索的基础上，去除生命现象中非本质的差异，抽象出生命现象的规律，因此，实验教学就成为生物学课程教学的重要组成部分。生物学实验一般可以分为验证实验、探究实验、模拟实验等类型，在教学过程中，许多教师往往对于探究性实验摸不着头脑，一是在方案设计上过于死板，导致在实验操作过程中“假探究”、“真验证”现象频发，使得探究程序无趣；二是在探究实验方法指导上过于放任，导致“科学性错误频出”，使得在探究方法指导上无法；三是在实验结果的处理上千篇一律，致使在现探究数据处理上表现出无能。如何才能使探究性实验教学有趣、得法、高效，笔者试举几个教学课例，尝试分析。
一、摒弃“假探究”，收放自如地设计有实效的探究性实验
探究性实验是指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动。在对探究性实验概念界定的过程中，我们会发现探究性实验与验证性实验有很大的差别。如果教师把所有的实验材料和实验的操作流程全盘告诉学生，学生只要依照老师说的顺序去操作的实验，就不属于真正的探究性实验，这种实验操作流程，学生的思维活动较少，规范机械的操作多，不能很好地激发学生的兴趣和发挥学生的创新潜能。
例如，探究水生被子植物对水生环境的适应实验，就有不同的设计方案。我们现来辨析一下哪种方案属于符合探索与发现规律的探究性实验设计方案。
方案1：许多教师往往利用多媒体，边讲解水生植物的一般特征，边让学生观察选取的一种代表植物——菱，看看菱是否具备教材上所讲的水生植物的诸多特征，学生在观察的基础上理解教材的编排意图之后，在教师的启发下生硬地总结水生植物与水生环境相适应的各种特征。
方案2：探究情境创设：遇到洪涝灾害死亡的被子植物图片与水生被子植物图片形成对比，请学生针对这两种图片的现象对比提出值得研究的问题。
提出问题：水生被子植物有哪些特点与水生生活相适应。
作出假设（依据结构与功能相适应的基本原理假设）：水生被子植物的各个器官都有与水生环境相适应的特征。
实验器材：放大镜、解剖刀、显微镜等（教师提供多种器材在实验桌上）。
实验方法：观察多种水生植物的6个器官，找出与水生生活相适应的特点。
实验作业：请小组合作完成观察表格（教师提前进行设计，指导小组合作，在观察与分析的基础上完成表1，表1中的植物种类设计可以相对开放，根据学生带的材料与教师提供的材料来进行）。
观察记录表，得出结论：水生被子植物的根系与陆生被子植物相比不发达，茎内有气道，叶片气孔大多数位于上表皮，花粉果实种子适于在水中传播。
通过设计方案的对比，我们显然可以发现，方案1中的教师将学生把住不放，除了让学生看看菱是否具备水生植物的特征之外，没有什么具体的学生活动，学生的思维活动内容少，而方案2中教师采取先收后放，收放自如的方式，让学生在多方对比观察的基础上，完成表格的填写，学生在填写完表格之后自然就会发现水生植物与陆生植物的差异，并且寻找出水生植物适合水生环境的共同特征，教师利用提供足够材料、指导观察的方法，设计观察表格等形式，与学生合作，完成了一个“真探究”的探究性实验。
先收后放（适合初中阶段，探究性实验起步阶段的学生）的探究性实验操作流程有如下操作要点。
1.教学情境的创设
教师首先要给学生创设一定的探究情境，这样，就能顺利引领学生质疑，激起学生的探究兴趣。例如，探究水生被子植物适应性的实验，如果我们直接将探究课题抛给学生，学生一定摸不着头脑，感觉无从下手，但是我们首先创设一个图片情境，就很容易将学生引入到探究的话题中来，使学生顺利质疑，从而找到有效开展探究的动力。
2.探究问题的提出
教师需结合生物学研究的一般规律，指导刚起步的学生合理质疑，规范学生的表达方式。例如，在水生被子植物结构环境的适应性探究实验中，我们应该给予学生结构决定功能的引领，让学生把眼光集中在植物体器官的形态结构方面的研究上。
3.探究方案的制定
如果说前两个过程是教师在起主导作用，实验开展基本被老师“收”住的话，那么探究方案的制定，就是教师首先倾听学生见解，发挥学生创新设计能力的过程，是一个“放”的过程，在这个“放”的过程中，学生群策群力，教师在尊重课堂精彩生成的基础上，帮助学生选择合理方案。
4.探究方法的指导
探究方案的设计可以相对开放，但是探究方法的指导必须规范科学，不同的探究实验，方法指导的侧重点不同，如上述实验，我们主要是要进行观察法的指导和对比实验设计的指导。
5.探究结果的呈现
学生的探究活动是有一定价值的，如何让学生体会到自己劳动的价值，教师在探究性实验开展的过程中需要帮助学生设计探究性实验活动记录单，让学生在合作探索的过程中各尽其责，显性化呈现自己的成果，从而为结论的得出提供必要的佐证资料。
教师在引领学生有效开展探究性实验的过程中，首先自己要对探究性实验与验证性实验有明确的概念界定，其次在设计探究性实验的过程中，需要从上述5个方面进行综合考虑，从而设计出真正的科学的探究性实验。
二、拒绝“伪开放”，正确指导学生掌握科学的实验方法
探究性实验具有一定的开放性，但有的教师把实验的开放性放在对学生实验方法的指导上，认为让学生随便去摸索就符合了探究性实验教学理念。笔者认为这是一种错误的“伪开放”意识，是教师自身判断的失误。探究性实验方案的设计可以相对开放，但是在实验过程中，特别是对于初中学生来讲，我们一定要进行科学方法的指导。
对每一个探究性实验，实验方法指导的侧重点是不同的。如在上述探究水生植物的适应性实验中，我们应该重点指导学生观察法，指导学生有序观察。
在探究运动对心率的影响实验中，我们要求学生完成如表2所示的实验记录单，体验不同运动方式与心率之间的关系。
学生拿到这样的记录单后，可能会出现原地跑步30s之后，马上测量快速起蹲50次之后的心率，这样的操作方法没有避免无关变量对数据造成的影响，因此，我们应该指导学生在原地跑步30s之后，安静一段时间，心率恢复正常之后再进行下一次测量，这样，就能够有效避免无关变量对实验数据造成的影响。
在探究蚂蚁的觅食行为与哪些因素有关实验中，当我们确定了实验的变量（比如说气味、颜色中的一个）后，在选取材料时，应该指导学生控制住单一变量，如表3所示，形成较为严格的对照关系。
在开展探究食物腐败原因实验中，每小组可能都做了如图1所示的实验尝试。
在该实验中，许多教师会注意到教给学生控制变量的方法，但是平行重复实验如何设置？对于小组在课堂教学时间内只来得及开展一组对照实验的探究实验，教师应该有大组意识，组织不同的小组对同一实验形成平行重复组，这样实验的说服力就会大大提高。在许多实验中，我们都可以考虑这种安排。
开展科学的探究性实验，往往要注意3个原则：单一变量原则；平行重复原则；对照原则。在实验的过程中我们需要指导学生如何保持单一变量，如何开展平行重复实验，如何设置对照实验的方法指导，对于观察技能、表格设计规划技能、实验数据处理技能等方法也要进行指导。总之，探究实验开展过程中的方法与技能的指导，教师必须到位，这样，就能确保学生开展探究性实验的方法得力，效果实在。
三、放弃“老套路”，巧妙放大实验结果的育人价值
在通常情况下，探究性实验的结果是用来验证假设是否正确的实证基础，当实验结果出来后，大多数教师停留在用结果回答假设的简单结论上，久而久之，学生对于探究性实验的结论得出已经形成了老套路、老八股，不利于学生创新性思维的发展。实际上我们可以采取巧妙的办法放大实验结果的价值，进一步提高探究性实验的有效性，这种操作只是在原来的基础上的举手之劳，然而许多人却停步在结论得出之时。
1.让学生看到科学实验的生活价值
在探究水温变化对金鱼呼吸频率影响实验中，当我们完善了实验数据的记录，看到水温变化对金鱼呼吸频率有影响时，多数教师对学生的指导停留在根据结果回答假设的问题的层次上，这种操作当然是正确的，因为我们实验的目的就是为了取得验证假设的实证，但是我们可以巧妙放大一下实验结果的价值，让学生有不一样的收获。例如，根据水温变化对于金鱼呼吸频率有影响的实验结果，我们可以让学生把眼光转移到家用养鱼箱温控装备上，给温控装备调定合适的温度，也可以让学生关注夏天养鱼场鱼食的投放量问题，思考其中的道理。总之，我们可以让学生看到实验的结果在生活中的价值，使学生明白科学并不是高高在上的研究，而是真真切切可以服务于生产生活实践的工作。
2.让学生初步具备数形结合的意识
例如，在探究运动对心率影响实验结束后，我们指导学生完成了实验记录单，可以根据实验记录单得出实验结论：运动对心率有影响。但是如果我们只得出这样一个结论，恐怕学生的思维没有得到进一步提升的机会，学生也就不会很兴奋。如果我们把实验数据利用Excel表中的数据处理工具，将它转换成一个柱状统计图（图2）或折线统计图（下页图3），那么就会在学生有亲身体验的基础上，建立起与自身密切相关的数与形的关系，使学生的收益在原有的基础上进一步得到提升。
3.让学生在科学活动的基础上建构概念
概念最本质的特征是它的抽象性和概括性。科学概念的建构实际上就是在教师的指导下，学生从许多客观事物中舍弃个别的非本质的属性，抽象出共同的、本质的属性，把事物的共同特征归结在一起，概括形成概念或一般原理。探究性实验就是指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己的实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动。我们在开展探究性实验的过程中，往往提供给学生多种实验材料，由于课时的限制，我们教师必须对学生进行合理的分组，让学生分工合作，然后进行成果共享。学生共享了实验结果后，我们就可以指导学生利用思维导图（图4），顺利建构起有关细胞基本结构的概念。
有效开展探究性实验，需要教师有科学设计探究实验的意识与能力，好的探究实验能让学生有动力、乐参与、有事做且看得到做的效果。有效开展探究性实验需要教师从细处着手，指导学生开展探究实验，让学生实验的技能与素养在亲身体验中有计划、有顺序地不断提高，好的探究性实验能够初步让学生体验到实验的价值，从而引领学生进入学以致用更广阔的生活天地。