中学生物实验教学中问题意识的培养

孙钢

摘要：本文通过对高中生物实验教学的相关案例分析，探讨在实验教学的适当拓展中培养并提高学生的问题意识。

关键词：问题意识;实验教学;拓展培养

中图分类号：G633.91文献标识码：A     文章编号：1992-7711（2015）17-068-1

一、优化实验设计，产生真实问题

实验设计通常包括问题的提出、假设的形成、变量的选择及控制、数据的搜集及分析、结果的交流与评价等，它是生物实验的灵魂。设计一个好的实验方案并不断进行优化是实验教学的关键。

通常在实验课前，教师通过设计实验学案，学案中的核心内容就是实验方案的设计，引导学生预学。如在“探究温度对酶活性的影响”的教学中，不同小组在课前设计出不同的方案。

方案一：取6支试管，编号1～6。向每支试管中各加入新鲜的质量分数为20%猪肝研磨液1毫升，将1号试管放在冰水混合物中、2号试管放在20℃恒温水浴中、3号试管放在40℃恒温水浴中，依次类推。5分钟后向每支试管各加入体积分数为3%的H2O2溶液1毫升，观察并记录各支试管产生气泡的速度。

方案二：取3支试管，编号1～3。向每支试管中各加入新配制的质量分数为2%淀粉酶1毫升，将1号试管放在冰水混合物中、2号试管放在60℃恒温水浴中、3号试管放在100℃沸水浴中。5分钟后向各支试管各加入质量分数为3%的可溶性淀粉溶液2毫升，混合后保温5分钟。加入斐林试剂，观察并记录各支试管是否出现砖红色沉淀。

方案三：取3支试管，编号1～3。向每支试管中各加入质量分数为3%的可溶性淀粉溶液2毫升和新配制的质量分数为2%淀粉酶1毫升，混合均匀后将1号试管放在冰水混合物中、2号试管放在60℃恒温水浴中、3号试管放在100℃沸水浴中。保温5分钟，向每支试管中加入碘液2滴，观察并记录各支试管中的溶液是否变蓝。

实验前，学生在教师的指导下对上述实验方案进行比较和评价，很快学生发现上述三个实验方案中所隐藏的问题：

方案一中由于H2O2自身分解受温度的影响，高温组H2O2酶会失活，但高温会促使H2O2分解。因此不能用H2O2酶和H2O2作为实验材料。

方案二中加入斐林试剂后必须水预加热后才出现砖红色沉淀，会影响低温组的实验现象。因此不适宜选择斐林试剂作为指示剂。

方案三中底物与酶混合后再放入相应温度的水浴中，由于酶具有高效性，实验结果误差会很大。

心理学上根据有无矛盾性，能否引起学生的认知冲突，将问题分为真实问题和虚假问题。通过师生共同优化实验设计这一教学环节，能引起学生的认知冲突，产生真实的、有价值的问题：①选择什么样的实验材料？②选择什么样的试剂作为实验结果的鉴定剂？③如何安排实验操作的程序？这些问题不仅能点燃学生思维的火花，更能激活学生探究的心理机制，从而提高课堂教学的有效性。

二、简明辅导操作，生成灵性问题

生物学实验多数细节繁多，教师如果在实验前细细辅导、处处强调，一节课将过去大半，留给学生动手实验的时间将严重不足，而此时学生更期待自己动手实验，教师的细致讲解起不到应有的效果。不妨摒弃“包办式”的实验教学方法，简明辅导操作，在遵循实验规律并确保安全的前提下留给学生更多实践的机会，以生成教学资源。

《生物技术实践》（选修1）“酵母细胞的固定化”实验教学中，在学生预学的基础上，教师简明辅导后各小组学生动手操作。教师巡视，随时记录学生碰到的问题。问题1：什么原因导致制成的凝胶珠拖尾（蝌蚪状），甚至粘连呈面条状呢？问题2：为什么有的凝胶珠漂浮在氯化钙溶液中而不是沉入杯底呢？问题3：各小组制备的凝胶珠颜色深浅不一，有的土黄色、浅黄色、米白色，哪一种颜色制作更好呢？……以上由异常的实验结果生成具有刺激学生思维内驱力的问题，可以作为新的资源引导学生进一步探究。学生根据已有知识很容易确定对照的思路，自变量为海藻酸钠的浓度，然后制定分小组进行实验的方案。通过再探究学生不仅加深对实验的体验和理解，也更直观地认识到本实验的关键：海藻酸钠溶液的配制。海藻酸钠溶液浓度过高，凝胶珠拖尾;海藻酸钠溶液浓度过低，凝胶珠呈白色，所固定的酵母细胞较少。

实验中学生看到各种形状凝胶珠时即兴奋又疑惑，在获得较强感性认识的同时，学生开始用自己的大脑思考问题，生成问题，并最终体会解决问题的喜悦，从而使实验课堂处处闪动着灵性。

三、拓展实验内容，激发创新问题

实验课若仅按照课本实验的材料、步骤、要求进行实验教学，难免会限制学生的思维，不利于学生创造性解决问题能力的培养。因此在实验教学中，如果条件允许，每个实验小组除完成课本实验内容外，还可以就与书本实验相关内容进行探究实验。

如在做“比较过氧化氢酶和铁离子的催化效率”时，学生提出为什么要用新鲜的猪肝？猪肝为什么要研磨，用小块猪肝不行吗？针对上述问题教师要引导学生设计相应的实验方案，提供相关的实验器材，让学生自主探究，获得结论。而在“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”的实验中，根据学生的提出的问题设置变式实验：①“温度对培养液中酵母菌种群数量的动态变化的影响”;②“PH值对培养液中酵母菌种群数量的动态变化的影响”;③“营养物质的量对培养液中酵母菌种群数量的动态变化的影响”，分组后让学生分别进行实验，然后交流实验结论。

“一切循规蹈矩的实验约束只会压制学生的创新思维和创造力”，实验教学中教师适当拓展实验内容，鼓励学生大胆创新，不简单模仿书本，不以得到一个预期的正确结果而停止思考，从而逐步提升学生的创造力。