浅议生物探究性实验教学　　

——以《探索酶的特性以及影响酶活性条件》为例　　

    江苏省梁丰高级中学（215600）       童霞红　　

生物学是一门实验科学，人类对未知领域的探索，无不建立在无数的实验的基础上，它包含了人类思维中最有活力的部分，也具有丰富的科学的方法论。根据新课程理念，培养学生探究能力，提高学生科学素养，实验是一个很好的载体。　　

目前，随着人教版高中生物教材的改版（我校用的教材是人教版的），越来越重视实验教学，现行新教材中实验已增至三十多个，但是虽然教材中要求的实验类型很多，包括了验证性实验、探索性实验、实践活动、设计类实验、社会调查等类型，但受资源、时间等限制，一般学校所有实验的开设率较低，而且以验证性实验为主，探索性实验往往也是先讲清原理，再做实验，实验只是象征性的过一过堂，而实验设计、实践活动、社会调查等更是纸上谈兵，实践性较差。实验结束后，学生不会分析实验成败的原因，不能客观地对实验中出现的特殊现象进行分析，不能对实验数据进行科学处理，填写实验报告靠教材中现成的答案。　　

    如何在有限的时间和资源情况下，提高学生的实验能力，调动学生思维活动的积极性和自觉性，激发学生的创新意识和创造能力。我们觉得强化探究实验是一条很好的途径，除了验证性实验外，我们必须增加一些探究性实验，甚至可以把验证性实验和演示性实验改为探究性实验，更应改变传统的教学方式。我校生物组在实验改革上不断探索和实践，取得了一定的效果，笔者以我校生物组通过共同探讨而开设的一堂实验课《探索酶的特性以及影响酶活性条件》为例谈谈我们的实践。　　

1         在探究实验前让学生参与准备实验材料　　

实验教学是生物学科教学的重要方式，实验探究活动也是中学生普遍感兴趣的，在整个探究活动中，能使学生充分体验到发现的乐趣，成功的喜悦。准备实验材料是探究活动的开始，以往的实验准备材料是教师提前准备，学生根据教师设计好的步骤，通过实验验证已有的理论知识，学生的创新能力得不到培养发挥，我们可以改变旧有的模式，让学生体现自主，在准备材料过程中，学生积极参与。在实验前我们请每个小组（实验中我们采取了小组合作探究的模式）选派一名同学　和　老师及实验员一起准备实验，使他们对在何时准备材料、根据实验目的要准备哪些材料和试剂、所用试剂浓度对实验的影响等会有切身的体验，从而能更好地指导自己的实验探究。　　

2         变验证性实验为探究性实验　　

验证性实验是用来帮助学生形成、理解、巩固所学的生物知识的，其实验目的、实验原理、实验步骤、实验现象、实验结论等在教材中均已写明。学生对实验过程中获得的实验数据或对观察到的实验现象，往往不重视分析或解释，学生只注重实验的结果，教师则根据学生答案的近似程度对实验结果进行评价。因此，验证性实验的教学形式单一，模式化，不注意学生的个性特点。在本实验中，我们把“比较过氧化氢在不同条件下的分解”这一验证实验进行了改进，先引用了一个案例：“某实验小组的同学为了研究比较Fe³⁺与过氧化氢酶催化效率的高低，设计如下实验：①取两支试管，编号1、2，并随机注入H₂O₂。②向1号试管中滴入2滴肝研磨液，向2号试管中滴入4滴氯化铁溶液。③堵住试管口，轻轻振荡两支试管，使试管内的物质混合均匀，并作好记录。④2～3min后，将点燃的卫生香分别放入1、2试管内液面的上方，观察并记录卫生香的燃烧情况。”然后请学生进行修正，再利用修正的实验方案，选择合适的材料再进行实验，虽然这样并不是完全开放的探究实验，但是学生在教师的鼓励、启发、引导下，自主发现问题，学生在实验材料、实验试剂、实验方法等方面进行探究，自主实验。学生对实验过程中获得的实验数据认真思考、分析，最后得出结论，形成概念，教师则根据学生的设计方案和实验过程中获得的数据以及对数据作出的解释进行评价，教师注重对学生的实验态度、实验过程进行评价。此方法能突出学生的角色地位，充分发挥学生在教学中的主体作用，有利与学生个性的发展。

3   探究性实验教学过程　　

生物实验探究教学过程一般为以下六个步骤：提出问题、作出假设、制定实验方案、实验探究、得出结论、表达与交流。

3．1提出问题。教师根据课程内容和教学目的，从已学教材中或从生产生活中提出一些富有启发性的问题和有关背景材料呈现给学生，同时提供解决问题所需的实验仪器和药品。在本课题中，我们设计了三个探究活动，并且层层深入地提出相应的问题。探究活动一是探究酶的化学本质，根据学生已有知识“酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物，大多数是蛋白质，少数是RNA。”提出问题：“唾液淀粉酶是蛋白质吗？”；探究活动二是探究酶的催化效率，提出的问题为一案例分析（见前）；探究活动三是探究影响酶活性的条件，在前两个实验的基础上，教师可以进一步启发学生：“影响酶催化作用的外界因素有哪些？你能设计一个实验来证明吗?” 教师要善于发现、设计实验问题或引导学生从日常生活、生产实际上提出问题。但所提供的问题在内容、方式、方法和探索的程度等方面要符合学生的认知水平和能力水平，不能太难或过于简单，不能超出学生的能力所及。

    3．2作出假设。教师向学生提出问题后，引起学生的好奇、怀疑、困惑和矛盾，从而激发了学生的探究心理，创设了探究问题的情境，促使学生进行阅读资料、讨论、实验构思与设计，提出某种假设（可能性），作出某种（操作上的、现象上的、结论上的）预言。例如在“探究影响酶活性的条件”实验中，学生根据生活常识“胃是酸性环境的”，那么如果把胃蛋白酶放到和唾液一样的的环境，是不是还能催化水解蛋白质呢？并且在过氧化氢酶实验基础上，根据实验材料用具引导学生作出实验假设：“酸碱度对酶的活性是有影响的，偏酸或偏碱都会使酶的活性明显降低。也就是说，酶所发挥的催化作用需要适宜的条件。”   

3．3制定实验方案。让学生利用一切可以利用的器具、材料，设计一个具有很强操作性的实验方案，即进行实验设计。在进行实验设计时，除了要对所设计的实验有一个整体设想，有一条清晰的思路和操作的可行性外，还需要预先告诉学生注意以下基本原则①科学性。指在设计实验时必须有充分的科学根据，这就要求设计时要以前人的实验、理论或自己的实验为基础，而不是凭空设想。②严谨性。在许多实验中要设计对照实验（包括某一处理前的正常对照或对照组）。这样便于实验前后对比或组间对比，得出明确的结论。③实验条件的一致性。在实验中，除欲处理的因素外，其它各项实验条件必须保持前后一致，对照组与实验组一致，不能在实验过程中随意变动。④可重复性。在实验设计中必须注意实验的可重复性。任何实验都必须有足够的实验次数，才能判断结果的可靠性，设计的实验不能只进行一次实验。在无法重复的情况下，难以作出正确的结论。⑤器材的选择。在实验设计中，用具及材料的选择是十分重要的。要根据实验所提出的问题和要求，联系所提供的器材，准确判断和选取实验所需的用具及材料。⑥对实验结果的表达和处理。一般常用的表达方法有文字描述、表格、坐标曲线图、画出观察到的图像等。

3．4实验探究。这一阶段是探究性实验教学的核心。实验小组的学生根据制定的实验方案，在教师指导下进行实验探究。在实验过程中，教师要求实验小组的同学要相互合作，做好实验现象、实验数据的观察和记录。在条件许可的前提下，重复实验。对实验过程中学生碰到的问题，教师要及时帮助学生解决或给予指导、启发，如在探索酶催化效率实验中根据学生中出现的情况及时启发诱导和分析：“向两试管内滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，能否共用一个试管？你是通过何种实验现象来描述酶活性强弱的？在该实验中，能否用唾液替代肝脏研磨液？”等等。

3．5表达与交流、得出结论。各小组汇报实验过程和实验现象，教师引导学生在实验的基础上，根据所得的实验现象、数据，对照假设，分析归纳得出结论，并进行反思。在得出实验结论后，要求各组成员认真总结小组的探索过程，并根据实验事实讨论、揭示产生现象的原因，并把结论与所做的假设对照，若假设被肯定，说明实验方案可行；若不能验证，则要调整或重新设计实验方案，使自己的实验探究过程更趋合理；本实验探究活动三中，有些实验组所得结果却大相径庭，有些实验方案的实验结果不支持假设，原因是先在过氧化氢溶液中加入了肝脏研磨液，在加入酸、碱之前，过氧化氢已被分解，已开始出现实验现象，从而失去了比较的基础，所以必须先创设不同的PH环境等等。从中我们也可以看出，在实验教学中，实验成功固然可喜，但失败的情况也时有发生，其实每一次失败都是一个批判的契机：是不是操作不当？是不是外界因素如温度等的影响？是不是实验材料和试剂不妥？还是实验设计有问题？……最后，教师对本次实验进行总结和评价，教师的点拨是去伪存真，把探究目标引向深入；学生通过一系列的思维活动，概括出概念、规律或理论，并使之条理化、系统化。

4   在探究性实验教学中引入“自主—合作”的教学模式　　

本实验中，我们采用了分组合作、自主探究的形式进行。我们觉得在此过程中，教师应对学生参与哪个实验小组的意愿给与尊重，师生之间应形成一种民主、和谐、合作的关系。在探究实验的过程，由于各个实验小组成员的自身因素和特点不同，其形成的兴趣、爱好会有差异，产生的探究能力也会不均衡。为此，教师应根据各实验小组的特点，指导的力度应有所不同，在协调的过程中，应指导他们选出实验分析、操作能力较强的学生做组长，必要时对各实验小组组长加强培训，以协助教师管好本组成员，并在探究实验过程中，使他们相互交流、相互探究和优势互补。学生进行探究性实验的过程，各实验小组提出各种假说、实验方案设计，实验的材料、药品等可能有较大的差别，这就要求教师的组织工作要到位，并做好充分的课前准备，应尽量创造条件，满足学生的要求。由于学生是自主参与和实践，在实验小组内人人动手，分工合作，互相交流探讨，因此可以共同解决实验中遇到的问题。教师、实验员作为学生共同探究的好伙伴，应做好各小组之间的协调和交流，协助学生解决探究中遇到的困难。必要时，小组之间引入竞争机制。学生通过这种自主的、合作的探究实验，能够充分调动学生的积极性，激发他们探究的兴趣，同时也能充分发挥学生的团队精神和合作探究实验的优势。通过实验，学生获得丰富的感性材料，并通过独立的思考，形成对探究问题的不同见解，然后经过相互的交流表达，逐渐形成统一的正确的科学结论。

（本文获江苏省高中生物实验教学优秀论文评比三等奖， 2008年12月）