生物学探究性实验课

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注：“+”表示活动设计中已提供。：“—”表示活动设计中未提供，需学生自己完成
• “程序—验证”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。
• 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，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
•
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
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
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， 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
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。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。
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
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
• 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，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 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。
计，留给学生更多的自主权。
• “观察—探究”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。
确定需控制 的无关变量
设计实验过程、 设计表格、图 表等
实验操作 观察 测量 记录
分析数据、得 出结论、提供 证据、进行推 理和解释、评 价假设的正确 性
提出新的 假设和预 测、解释 和应用实 验结论、 提出新的 问题
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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
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
进行实验设计和实验操作，实验教师只作辅助指导，实验材
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
• 探究性实验的一般步骤： • 问题→假设→实验→分析、总结→应用
• 基本过程：
• 发现问题→提出假说 →实验验证 →得出结论
• 创设情境，引发问题 • 充分分析，提出假说 • 设计实验，实施实验 • 分析结论，关注拓展 • 表达交流，质疑完善
•
•
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→按照
程序操作→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
• 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1 探究活动的层次 (Paul J .Germann;1996)
问题
方法
结论
问题
变量
实验方法
实施实验
实验结论
应用
层 次 提出ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ究问题
作出假设
确定自变量 确定因变量
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—探究”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，设计实验解决问题。
• 二、变课堂教学中教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 得到同步发展
•
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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。
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。
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，又是学生的学习方式
2、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 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 • 1、转变教学观念 • 2、选题适切 • 3、指导到位 • 4、提问有效
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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→
按照程序操作→观察归纳分析→得出结论→交流
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，
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
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。
• 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。
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• 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→方法制导→实验操作→分析总结→交流应用→ 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。