例谈高中起始年级生物学探究活动的有效设计

荣 莹

(江苏省无锡市第一女子中学 214002)

高中起始年级的学生，来自不同的初级中学，实验经验有差异，要组织一次有效的探究活动，必须经过教师的精心“设计”。教师在设计探究活动时须把握参与度。参与过度，则不是真正意义上的“学生探究”，参与不够，则学生可能连“提出问题”都做不好，更不用谈实验设计、实施、反馈等。因此，在“度”的把握上要做到既给学生留有探究空间，又让学生明确实验主线很不易。笔者就高中起始年级如何设计课堂内探究性活动谈两点建议：

1 基础篇: 因时因材缩放实验范围

教师可以根据预期教学目标及学生的先行知识重新整合设计教学内容。对于起始年级的学生，适当缩小实验设计的范围，以防止学生对过度开放的课题产生“恐惧感”。同时，去掉不必要的细枝末节，使学生的设计“主干”更加清晰，在“主干”清晰的基础上，引导学生逐步放大实验范围，打破学生的思维定势。例如，对“植物细胞的吸水和失水”实验，选择哪种植物细胞，以及哪种外界溶液都会对实验结果产生影响，对于初次体验实验设计的学生而言，要同时考虑这么多问题，会觉得茫然，也会打击学生实验设计的信心。可进行如下设计：

1.1 “缩小”实验范围 教师在教学设计中，可先缩小实验范围：规定实验材料为紫色洋葱鳞片叶表皮细胞，外界溶液为0.3 g/mL的蔗糖溶液。这种“限制”让学生在实验设计时能更多地关注投入实验设计及优化中。因此，在该阶段，学生可集中精力将植物细胞和渗透装置进行类比，分析并假设植物细胞中结构与渗透装置中结构的一一对应关系，亦可在此基础上，运用紫色洋葱鳞片叶表皮细胞和0.3 g/mL的蔗糖溶液设计实验验证假设。

1.2 “扩大”实验外延 当学生对上述实验充分体验后，教师可顺势扩展实验。如设问“实验材料的改变是否会影响实验现象？”引导学生在分析回答上述问题过程中，总结细胞能进行质壁分离的条件及作用实验材料的优缺点。例如，洋葱鳞片叶内表皮细胞与外表皮细胞相比，优点在于取材简便，缺点在于液泡颜色浅，实验现象不明显。但是，若采取适当措施弥补缺点，则鳞片叶内表皮细胞是最理想的实验材料。接着设问：外界溶液只能选用蔗糖溶液吗？浓度只能为0.3 g/mL吗？可否改为0.5 g/mL的蔗糖溶液或浓度为0.01 g/mL的蔗糖溶液以及KNO3溶液？同时能否设计实验探究洋葱鳞片叶内表皮细胞的细胞液浓度？教材的“相关信息”中提示“细胞壁是全透性的”，如何设计实验验证这一信息？一系列的问题串使实验设计的范围不断扩大，探究的问题不断深入，有些问题的设计可延伸到课堂外。

2 提升篇: 合理转换实验类型，重视实验思路

不同类型的实验在教学设计中承担不同的教学任务；演示实验可在短时间内让学生了解实验过程和结果；验证性实验可让学生自主体验实验方法，认同实验结果；探究性实验则更注重实验过程。在教学设计中，不同类型实验的合理转换，可使教学活动呈现新生命力。例如，“萤火虫发光实验”验证了萤火虫发光所需能量直接来自于ATP，而不是葡萄糖，教师在教学过程中对该实验可重新进行设计：

2.1 实验导入(问题串) 日常生活与能量息息相关，如家用电器需电能才能正常运转，电的产生途径有哪些？水、煤、石油等均蕴含着丰富的能量，它们能否直接给家用电器提供能量？若不能，它们的能量要怎样才能被电器所利用？在生物界，生物体进行各项生命活动都需要能量，生物体内哪些物质可以为这些活动提供能量呢？糖类和脂肪能否为生命活动直接提供能量呢？由此导出探究话题“生物体的生命活动所需能量是何物质直接提供的”，从验证实验转变为探究实验，学生不再仅被动地验证前人的实验结论，而是将实验目的转化为自身内需，激发学生学习动力。

2.2 提出问题、设计实验 上述课题范围较大，教师可确定子课题“萤火虫发光所需能量是何物质直接提供的”如下。

背景资料：取若干只萤火虫的发光器，干燥后研磨成粉末，放入一试管后，加水使之混合(萤火虫发光部位提取液)，可见试管内有淡黄色荧光出现，约15 min后荧光消失。

实验材料：萤火虫发光部位提取液、葡萄糖溶液、脂肪溶液、蒸馏水、ATP溶液、大小相同的试管若干、标签纸若干等其他实验所需材料。

实验假设与实验设计：根据上述资料及实验材料，提出实验假设及设计实验过程。

意图：教师确定子课题，缩小实验范围，明确实验的目的，降低假设难度。同时通过介绍背景资料及提供实验材料，为实验设计搭建脚手架，引导学生自主设计实验，突出实验设计探究的核心。

2.3 实验现象、结论及追问 学生对实验现象的分析不难获得结论，教师可追问：“该实验是否可证明ATP是一切生物生命活动的直接能量来源？”

通过提问的形式，让学生深思“生物体的生命活动所需能量是何物质直接提供的？”及“萤火虫发光所需能量是何物质直接提供的？”两课题间的差异，提示学生不能随意扩大实验外延，培养学生严谨的科学态度，提升科学素养。