践行“质疑—探索—实践” 开展高中生物实验教学

雷毓敏

1 前言

生物学是一门实验、实践性很强的自然科学。生物学实验一般可分为技能型、验证型、探究型。近些年来，各地高考都加强了对探究型实验的考查力度，这就要求教师加强对学生探究能力的培养，尽量让学生多提问、多思考、多探究。

探索式学习是一种积极的学习过程，最早提出在教学中使用探索方法的是教育家杜威。杜威说：“思维起源于疑难”，应用在教学上，便是“从做中学”，使学生参与到做中去而不仅仅是被动地听讲。

作为遗传学的奠基人——孟德尔，其“假说—演绎法”为生物学实验教学开拓了新的思路。在教学过程中，教师质疑——学生思考或启发学生产生疑问，用学生自己的头脑或者在学生的亲身体验中获取知识、获得经验，探索生命的奥秘，其教学效果必然比传统教学好得多。

2 践行“质疑—探索—实践”实验教学示例

2.1 示例一：调查常见的人类遗传病

质疑：人群中男性红绿色盲发病率为7%，而女性只有0.5%，为什么呢？

探索：既然红绿色盲与性别相关联，那么，红绿色盲的致病基因应该不位于常染色体上，现假设其在X染色体上。教师提出要求：以全年级学生家庭为对象调查红绿色盲的发病情况，并计算发病率。

实践：这个以探索法为背景的“调查常见的人类遗传病”在全年级开展得轰轰烈烈，学生对此有着浓厚的兴趣。通过对实验结果的分析，学生很容易理解伴X染色体隐性遗传病的遗传方式及发病机率的计算等教学难点,应该说这不失为教学难点突破的好方法。

2.2 示例二：孟德尔一对相对性状的遗传实验

质疑：F1紫花豌豆自交，在F2中既有紫花又有白花且紫∶白=3∶1。为什么呢？

探索：教学中，结合“性状分离比的模拟实验”，要求学生以小组为单位自选实验器材探索性状分离现象，间接而具体地体验孟德尔的四点假说：（1） 生物的性状是由遗传因子决定的；（2） 体细胞中遗传因子是成对存在的；（3） 生物体在形成生殖细胞——配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中；（4） 受精时，雌雄配子的结合是随机的。

实践：有的组利用两种颜色的乒乓球；有的组利用白、黑两种围棋子；有的组利用体积相近、颜色不同的豆子分别代表D和d，模拟“性状分离比的模拟实验”。学生在亲身探索、实践和体验中，充分理解了生物体在形成生殖细胞——配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中且受精时，雌雄配子的结合是随机的；对F2中性状分离比的理解也更加深刻和透彻；为进一步理解基因的分离定律垫定基础。

再质疑：从这次模拟实验的结果分析中，还发现：不同小组的结果会有较大的差异，为什么呢？

再探索：学生通过小组间实验结果的分析比对，经过思考及讨论，发现：数量比是接近或偏离3∶1与重复实验次数有关，由此更加深入地理解统计学方法在应用时，样方数越多，其数值越接近理论值。

2.3 示例三：植物细胞的质壁分离及复原实验

在“植物细胞的质壁分离及复原实验”中，需制作紫色洋葱表皮细胞的临时装片，在以往的教学中笔者发现此实验的操作中存在以下难以解决的问题。

质疑：（1） 学生对为何选用紫色洋葱不理解；（2） 洋葱表皮细胞的撕取不够成功；（3） 外界溶液浓度的选择。

探索：针对以上问题，笔者采用“质疑—探索—实践”教学法，先放手让学生自己思考、创新，探究；再以小组为单位相互讨论，最后全班集体讨论，寻求解决方法。

实践：集体智慧的结晶是喜人的，这种“质疑—探索—实践”教学法在本节实验课取得了可喜的成果：（1） 学生通过自己的探索发现，如果不选择紫色洋葱或紫色洋葱的非紫色区域，在显微镜的视野中根本什么也看不清。这样学生们很容易得出：紫色洋葱的紫色是由液泡中的色素造成的。（2） 学生在实践中发现，将鳞片叶由内而外拗断，只连着外表皮，再斜着撕下一大片外表皮，这样取得的洋葱表皮肯定又薄又完整；有的小组用刀片在鳞片叶上划出“井字形”的切口，再用镊子掀起一个角撕，这样获得的表皮细胞也非常薄。（3） 本实验教科书中推荐的外界溶液浓度是0.3 g/mL的蔗糖溶液，学生经过自己的探索发现，若选用低用此浓度的溶液则质壁分离发生的时间较长，若使用高于此浓度的蔗糖溶液，则有可能导致植物细胞因过度失水而死亡。

再质疑：此时，教师可以适时提出新的问题：如何利用此实验测定某种植物细胞的细胞液浓度范围呢？这样即可以引发新一轮的探索活动。

再探索：待测细胞的细胞液浓度范围未知，外界溶液浓度如何设置呢？

再实践：教师引导学生制备一系列待测植物表皮细胞的临时装片及一系列具有浓度梯度的外界溶液，用一系列具有浓度梯度的外界溶液分别处理一系列待测植物表皮细胞的临时装片，在显微镜下观察，是否出现质壁分离现象。待测植物表皮细胞的细胞液浓度应介于未发生质壁分离与发生质壁分离两溶液浓度之间。本实验仍可进行进一步的精细化：在未发生质壁分离与发生质壁分离两溶液浓度之间设计更精细的浓度梯度，进一步确定细胞液浓度范围。

2.4 示例四：叶绿体色素提取和分离实验

质疑：（1） 用毛细吸管吸取少许滤液在制备好的滤纸条上画一条滤液细线。但实验中需要使用的毛细吸管易损坏，不易保存，影响实验效果。针对此问题，教师引导学生积极探索：如何不用毛细吸管画一条又细又直的滤液细线？（2） 制备滤纸条时，学生对为什么要剪去两角及剪两角？（3） 若用圆形滤纸代替滤纸条，实验结果如何呢？（4） 层析液成分中石油醚、丙酮都有挥发性且对人体有害，可否采用其他试剂替代呢？

探索与实践：（1） 学生在实验室有限的设备条件下，使用盖玻片，利用盖玻片很薄的特点，将盖玻片的一个边浸在色素滤液中，在滤纸条上按出一条滤液细线来，则非常细而直，效果比用毛细吸管还要好。这样既解决了毛细吸管的“毛细”问题，又解决了滤液细线的绘制“细、齐、直”的原则问题。（2） 将普通的长方形报纸插在水中再提起，发现水在报纸的两端扩散速度比中间快，因此为了保证实验结果能在滤纸条上形成较为规则的四条色素带，必须剪去两角；剪角的角度大了中间比两端快，剪小了还是两端快，通过一段时间的摸索，学生很快选取了较好的角度。（3） 学生经过反复实验发现在圆形滤纸做此实验会出现四个同心圆。（4） 学生经过研究发现层析液是一种脂溶性很强的有机溶剂，在实验中利用浓度较高的酒精溶液代替石油醚和苯也获得了成功。

3 “质疑—探索—实践”实验教学方法的思考与启示

新课程背景下，高中生物实验课教学目标的定位应该由单纯培养和考查学生简单的技能操作向培养学生的探究意识、探究能力、增强学生的实验思维方向转变。

通过开展以“质疑—探索—实践”生物实验教学模式的高中生物实验课，既充分利用了中学生较强的表现欲望及求知心理，尊重信任学生、鼓励学生积极思考、探索、实践，又充分体现了教师的主导地位、学生的主体地位；既提高了教学效果、实验效果，又培养了学生动脑、动手能力及难能可贵的创新意识，提高了中学生的生物科学素养，践行了新课程的核心任务。

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