培养学生生物实验探究能力的策略研究

王联新

摘 要： 本文结合近年广东省理科综合（生物）高考考试大纲对学生实验与探究能力要求，对高考复习中学生实验探究能力的培养进行了总结。

关键词： 生物实验 探究能力 培养策略

生物学首先是一门实验学科，因此，《普通高中生物课程标准（实验）》强调发展生物实验和科学探究能力[1]，《普通高等学校招生全国统一考试大纲（理科·课程标准实验版）》也将实验与探究能力[2]作为四大能力要求之一。虽然师生重视，但学生掌握依然不佳。笔者通过构建“建模—仿模—强模—总结—迁移”的课堂教学模式，使学生的生物实验探究能力得到提升。

1.建模—仿模—强模策略

在高考实验设计题中，学生认为最难得分的地方通常是实验步骤的设计，如教师在日常实验复习中为学生提供常见的、可操作的得分要点，让学生模仿并坚持长时间训练，条件反射地自动生成“实验步骤设计模型”，从而使学生轻松走出“得零分”的不利境地。

1.1建立模型

真正的实验步骤千变万化，但是在教学过程中教师可以预先给出理想化的实验步骤，将每一步的本质特征与得分要点明细化，建立答题模型并训练学生。下面为活体培养类实验答题模型：第一步：分组（采分点：随机、适量、均分、生理状态一致；一般要有对照组和实验组）；第二步：初步处理（采分点：前测、施加自变量等）；第三步：培养（采分点：一定时间、条件相同且适宜；控制无关变量）；第四步：观察、记录（采分点：因变量表达形式）；第五步：结果分析与结论（采分点：结果是“看”到的实事，结论是响应实验目的、经逻辑分析得来的理论化的结语）。

1.2模仿模型

在学生已经充分接受以上实验步骤模型并完全了解后，学生就会对该类问题的结构形式和解决方法形成特定的解题模式。此时，教师就可精心编写一些难度逐渐加大、形式相近的题目让学生模仿。

例1.现有如下材料，请设计实验说明当动物出现低血糖晚期症状时，静脉注射葡萄糖可缓解症状。材料：身体状况相同的健康小白鼠数只、1mL注射器、50%葡萄糖水溶液（每次用量0.01mL/g）、用酸性生理盐水配成的胰岛素溶液（2U/mL）（每次用量0.1mL/10g）、酸性生理盐水。实验步骤：

①获取实验材料并分组：取数只身体状况相同的健康小白鼠平均分成甲、乙两组，同时注入等量的？摇 ？摇？摇？摇溶液，当？摇？摇 ？摇？摇时，备用。②实验组：甲组小鼠及时从静脉注入？摇 ？摇？摇？摇。③对照组：乙组小鼠同时注入等量的？摇？摇 ？摇？摇。④培养观察：在相同培养条件下培养，观察小白鼠情况。

通过此类模仿训练，学生会更深刻地体会所建模型，尤其是具体化使用的经验，将其化为己有，从而增强自己解决此类试题的信心与能力。

1.3强化模型

模仿是一种机械的使用过程，如果只模仿，学生就只会照搬“模型”而不懂得灵活运用。要真正提高学生的能力，让学生多得分，还要求学生多联想、多迁移、多探究，主动去实验室动手实践，强化自己的思维，从而拥有“个性化”的实验步骤模型。

例2.现有小白鼠4只，1mL注射器、鼠笼、胰岛素溶液（酸性生理盐水配制）、酸性生理盐水、50%葡萄糖溶液。已知注射了胰岛素的动物最好放在30℃～37℃环境中保温。请设计观察胰岛素增高时出现惊厥现象的相关实验步骤。

步骤一：将四只小白鼠饥饿18—24小时。通过这个完全由自己独立完成的实验步骤的设计，学生真正明白每个实验步骤的真实意义，如如何控制好无关变量、如何合理施加自变量、何时前测与后测等。从逻辑思维与实践操作两个层面上完全同化“实验步骤解题模型”，提高自己的实验探究能力。

2.总结实验规律策略

高考实验题的考法千变万化，但万变不离其宗。教师在实验教学过程中必须引导学生从纷繁复杂的题目中走出来，找出其中的变化规律，并逐一击破。例如，实验考试中关于实验目的和变量的考法十分常见，教师可引导学生从以下几方面寻找规律。

2.1根据实验目的确定变量

实验的变量有自变量、无关变量与因变量，是高考中“变量分析”的常考内容，这些变量的确认既可使学生更容易把握实验，又可让学生找到实验步骤设计的突破点。这些变量或以隐性内容或以显性内容存在，并服务于实验目的，只要稍加分析就可以找到。

例3.某研究性学习小组采用盆栽实验，探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响。该实验的目的是：？摇？摇 ？摇？摇。分析：自变量：？摇 ？摇？摇？摇；无关变量：？摇？摇 ？摇？摇；因变量：？摇？摇 ？摇？摇。

解析：这道题有一个明显的特征就是本实验的目的已经很清晰，那么教师完全可以引导学生直接从实验目的——“探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响”出发，分析出三大变量，从而提高学生找准其他变量的能力。

2.2根据实验步骤确定变量

实验步骤是为实验目的服务的，它直接关系实验结果的科学性与准确性。因此，在实验步骤中必须严格控制好无关变量，充分体现单一变量原则，完全展现因变量。只要抓住自变量，就容易突破对各种变量的分析。

例4.某同学按以下顺序进行实验操作：第一步：取3支试管，分别加入2ml淀粉，编号甲、乙、丙；第二步：将甲乙丙3支试管分别放入37℃、沸水、冰块处理；第三步：分别先加入1ml唾液淀粉酶，后加入1滴碘液并观察。

分析：自变量：3.迁移应用突破策略

广东高考考试说明将29个实验定为高考必考实验[3]，要求学生独立完成，包括理解实验目的、原理，掌握相关操作，并将这些实验涉及的方法和技能综合运用，也就是要求学生形成实验思维。

例5.（2013广东）某新能源研究兴趣小组尝试用木薯块根的淀粉制备燃料酒精。他们用酶将木薯淀粉讲解成单糖。查阅资料后，安装的酒精发酵装置、采用的发酵条件。（节选）

（3）检测后发现，尽管酵母菌菌种合适、淀粉酶解物充足、操作正确、发酵温度和PH值适宜，但酒精含量（+）比预期低，我们展开了讨论，认为还有其他影响因素，请设计试验对此因素进行探究并预测实验结果（用表格形式呈现；用“+”表示酒精量，最高含量为“+++++”）。

（4）请对预测的结果进行分析，并得出结论。

解析：此题高考平均分才6.24分，得分率才0.39。给新高三的学生做，得分更低，尤其是第（3）问学生更无从下手，因为学生找不到自变量与无关变量。因此，讲解此题时，老师可引导学生先解决如下问题。

（1）回忆与酵母菌相关的实验知识：①探究酵母菌的呼吸方式；②探究培养液中酵母菌数量的动态变化；③利用微生物发酵生产特定的产物及微生物在其他方面的应用。（2）利用所学理论知识解决如下问题：①酵母菌的哪种呼吸方式可产生酒精？②淀粉量一定时，产生酒精的量取决于哪些因素（要求从酵母菌自身特点、培养时间及环境条件方面思考）？③淀粉和酵母数量一定时，产生酒精的量取决于哪些因素？（3）完成2011江苏卷节选题：下图为不同培养阶段酵母菌种各数量，葡萄糖浓度和乙醇浓度的变化曲线，请回答下列问题：

①曲线BC段酵母呼吸的方式为4.结语

当前生物实验教学困难重重，主要是实验内容多、学生动手机会少，学生缺少实验逻辑思维能力。但只要老师们肯想、肯钻研，办法总比困难多。在日常实验教学中，教师要把生物实验教学放到真正重要的位置并与生活相结合，开齐、开足、开好生物实验课程，提高学生实验探究能力的目的肯定能达到。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2003：3.

[2]2013年普通高等学校招生全国统一考试大纲（理科·课程标准实验版）[S].北京：高等教育出版社，2013.1：147-148.

[3]广东教育考试院.2014年高考考试说明（广东省）——生物[S].广东：广东高等教育出版社，2014.2.