微探究在生物课堂教学中的实践
2022-06-08
高中生物新课程标准提出了“倡导探究性学习”的理念，并要求学生在新课程的学习中应以探究性学习作为主要的学习方式之一。探究性学习是一种积极的学习过程，主要指的是学生在课堂上自主探索问题的学习方式。这种学习方式是对传统的教学方式的一种彻底的改革，学生将从教师讲什么就听什么，教师让做什么就做什么的被动的学习者，变为主动参与的学习者。但是在某些课堂上，也发现有教师为了赶时髦，为了形式而盲目地去开展探究性活动，使得课堂教学秩序凌乱，效率也不高。在这种情况下，教师不一定整堂课都开展探究活动，可以针对某个微课题来进行探究，即“微探究”。
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1 微探究与一般探究的比较
在生物课堂上，探究性学习是无处不在的，关键是教师给学生提供一种思考的机会，引导学生选择适当的一个角度，从而获得一种探究的体验。这种在课堂中随时体现出来的探究活动叫微探究。微探究和一般探究性学习都是要开展探究活动，但是两种在探究对象、探究方法和探究成果上是有一定差异的（表1）。
2 实施课堂教学微探究的方法
2.1 创设情境，激发学生探究的兴趣
如何创设一个情境，激发学生思考的热情，是教师备课时要充分考虑的。例如：在学习“肺炎双球菌的转化实验得到‘DNA是遗传物质’”的教学过程中，教师可以引导学生研究格里菲斯的四组实验。第一组：注射R型活细菌到小鼠体内，结果小鼠死亡；第二组：注射S型活细菌到小鼠体内，结果小鼠死亡；第三组：注射加热杀死的S型细菌到小鼠体内，结果小鼠不死亡；第四组：将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，结果小鼠死亡，并且从小鼠体内分离出S型活细菌。其实这四组实验中的前三组都比较容易理解，关键就是要引导学生探究第四组实验，教师只要创设“小鼠死亡的原因是什么？小鼠体内的S型活细菌怎么产生的？是R型活菌繁殖后代发生了变异还是死亡的S型细菌复活了？”这三个情境让学生进行微探究，学生很自然就会得到是R型细菌繁殖的后代出现了变异的结论。那为什么R型细菌会发生变异，转化为S型活细菌？学生会想到了在加热杀死的S型细菌中存在着某种能够使R型细菌发生转化的转化因子。这个转化因子是什么？教师可以创设“加热杀死的S型细菌中有哪些成分？这些成分都可以使R型细菌转化吗？我们能否利用分组对照实验来确定转化因子？”等三个问题情境来激发学生的第二次微探究活动，从而引出艾弗里的体外转化的实验，进而得出“DNA是遗传物质”的结论。这样的微探究活动，一方面可以调动学生学习的积极性，激发探究的热情；另一方面又可以提高课堂的效率，提高学生的科学素养。
2.2 结合数学模型，引导学生开展探究性学习
生物学课堂上有许多关于模型的教学，其中数学模型是一种常见的模型。例如：在基因的自由组合定律应用的教学过程中，学生已经熟练地掌握两对相对性状的遗传学实验F2代中会出现“9∶3∶3∶1”的性状分离比。但是在做题过程中学生很快就碰到一对相对性状的题目，其比例既不是“3∶1”也不是“1∶1”，而是出现“9∶3∶3∶1”的变式。
【例1】 在西葫芦的皮色遗传中，已知黄皮基因（Y）对绿皮基因（y）显性，但在另一白色显性基因（W）存在时，则基因Y和y都不能表达。现有基因型WwYy的个体自交，其后代表现型种类及比例是多少？
解析：这道题目只涉及黄皮、绿皮和白皮三种表现性，这时候教师可以引导学生进行微探究，探究这三种表现性的基因型。学生不难得出W_ _ _的表现为白色，wwY_的表现为黄色，wwyy表现为绿色。根据WwYy的个体自交的比例为W_Y_∶W_yy∶wwY_∶wwyy=9∶3∶3∶1的结论，学生自然可以得出本题的答案应该是3种，比例12∶3∶1。这时候教师可以改编这道例题来开展“9∶3∶3∶1”变式的探究。
【例2】 在西葫芦的皮色遗传中，已知黄皮基因（Y）对绿皮基因（y）显性，但是会受另外一个显性基因（W）的影响，当基因Y和W都存在时表现为黄色，其他表现为绿色。现有基因型WwYy的个体自交，其后代表现型种类及比例是多少？
【例3】 在西葫芦的皮色遗传中，已知黄皮基因（Y）对绿皮基因（y）显性，但是会受另外一个显性基因（W）的影响，当基因Y或W存在时表现为黄色，其他表现为绿色。现有基因型WwYy的个体自交，其后代表现型种类及比例是多少？
学生通过计算，得出以上两道例题的答案为“9∶7”和“15∶1”，而且都运用了基因的自由组合定律的原理。这时候教师便可以提出探究的课题，“这些比例的共同点有哪些，还有哪些比例也可以用自由组合定律去解题？”学生不难得到结论：这些比例的数字之后都是16，还可能存在“9∶3∶4”、“9∶6∶1”、“9∶4∶3”等比例也符合以上条件，称之为“9∶3∶3∶1”的变式。其实这样的一个核心问题的讲解不需要学生漫无目的的探究，关键是教师要抓住核心问题，层层剖析，并提出值得微探究的课题，逐步引导学生思考，便可以起到事半功倍的效果。
2.3 充分利用探究性实验，大胆开展微探究教学
探究性实验的开展就是按照“提出问题―作出假设―设计实验―分析结果―得出结论―表达交流”的程序让学生大胆地进行实验的设计、探究并得出结论的过程，但是教材上有些实验的教学难度十分大，对于基础稍弱的学生来讲，可能会举手无措。这时候学生们便可以在教师的引导下，把这样一个大的探究性课题分解为多个微探究课题来组织教学。例如在人教版必修一教材“探究温度影响酶的活性”的实验教学中，这个实验过程较为繁琐，从选材到控制变量再到结果分析都是难点。教师可以设置以下几个微课题来组织学生进行微探究：① 温度是自变量，那选材是选淀粉和淀粉酶还是H2O2和H2O2酶？学生答：高温会促进H2O2的分解，所以选择淀粉酶。② 如何控制自变量，加淀粉、淀粉酶和控制温度变量的顺序是怎样的？学生答：加了淀粉后应该先控制好各组的温度，然后再加入淀粉酶，如果先加入淀粉酶，再去控制自变量，由于酶具有高效性，很快反应就结束了。③ 根据反应底物是否消失，可以用什么物质鉴定？根据生成物有还原糖可以用什么物质鉴定？结合本实验，是否两种鉴定方法都可以？学生答：底物是淀粉，如果淀粉存在，用碘液鉴定显蓝色，如果淀粉全部水解，则用碘液鉴定不显蓝色；生成物有还原糖，如果淀粉被水解了，有还原糖生成，用斐林试剂水浴加热后会有砖红色沉淀生成，如果没有砖红色沉淀产生，则没有还原糖生成，即淀粉酶没有活性。但是由于自变量是温度，本实验的鉴定不宜再进行水浴加热，所以实验的结果鉴定选择碘液。有了这三个微探究课题的铺垫，学生再来进行实验过程的设计就简单易行多了。
本次微探究活动目的明确，针对性强，通过教师课题的引入，到组织学生开展课堂探究活动，整个课堂上学生学习的兴趣和思考的热情都很高，学生在掌握知识和方法技能上都得到了很大的提升。
3 实施课堂教学微探究的价值
在生物课堂自主探究学习的过程中，很多探究课题比较大，学生看到后可能会产生某种畏惧感，但是通过教师的讲授、剖析，再来组织微课题的探究活动，就使得课题更加简洁，课堂更加得轻松，学生的参与度更广，真正实现学生的主动学习。当然微探究也不能解决全部探究性学习的问题，步骤规范完整的一般性探究活动在很多实验教学中还是很必要，微探究作为一般性探究活动的一种补充，使得教学手段更加的多样化。课堂微探究活动让学生学会思考、归纳、演绎推理，使学生学习的积极性、创造性得到充分的展示，全面提升学生的科学素养和实践能力。
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1 微探究与一般探究的比较
在生物课堂上，探究性学习是无处不在的，关键是教师给学生提供一种思考的机会，引导学生选择适当的一个角度，从而获得一种探究的体验。这种在课堂中随时体现出来的探究活动叫微探究。微探究和一般探究性学习都是要开展探究活动，但是两种在探究对象、探究方法和探究成果上是有一定差异的（表1）。
2 实施课堂教学微探究的方法
2.1 创设情境，激发学生探究的兴趣
如何创设一个情境，激发学生思考的热情，是教师备课时要充分考虑的。例如：在学习“肺炎双球菌的转化实验得到‘DNA是遗传物质’”的教学过程中，教师可以引导学生研究格里菲斯的四组实验。第一组：注射R型活细菌到小鼠体内，结果小鼠死亡；第二组：注射S型活细菌到小鼠体内，结果小鼠死亡；第三组：注射加热杀死的S型细菌到小鼠体内，结果小鼠不死亡；第四组：将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，结果小鼠死亡，并且从小鼠体内分离出S型活细菌。其实这四组实验中的前三组都比较容易理解，关键就是要引导学生探究第四组实验，教师只要创设“小鼠死亡的原因是什么？小鼠体内的S型活细菌怎么产生的？是R型活菌繁殖后代发生了变异还是死亡的S型细菌复活了？”这三个情境让学生进行微探究，学生很自然就会得到是R型细菌繁殖的后代出现了变异的结论。那为什么R型细菌会发生变异，转化为S型活细菌？学生会想到了在加热杀死的S型细菌中存在着某种能够使R型细菌发生转化的转化因子。这个转化因子是什么？教师可以创设“加热杀死的S型细菌中有哪些成分？这些成分都可以使R型细菌转化吗？我们能否利用分组对照实验来确定转化因子？”等三个问题情境来激发学生的第二次微探究活动，从而引出艾弗里的体外转化的实验，进而得出“DNA是遗传物质”的结论。这样的微探究活动，一方面可以调动学生学习的积极性，激发探究的热情；另一方面又可以提高课堂的效率，提高学生的科学素养。
2.2 结合数学模型，引导学生开展探究性学习
生物学课堂上有许多关于模型的教学，其中数学模型是一种常见的模型。例如：在基因的自由组合定律应用的教学过程中，学生已经熟练地掌握两对相对性状的遗传学实验F2代中会出现“9∶3∶3∶1”的性状分离比。但是在做题过程中学生很快就碰到一对相对性状的题目，其比例既不是“3∶1”也不是“1∶1”，而是出现“9∶3∶3∶1”的变式。
【例1】 在西葫芦的皮色遗传中，已知黄皮基因（Y）对绿皮基因（y）显性，但在另一白色显性基因（W）存在时，则基因Y和y都不能表达。现有基因型WwYy的个体自交，其后代表现型种类及比例是多少？
解析：这道题目只涉及黄皮、绿皮和白皮三种表现性，这时候教师可以引导学生进行微探究，探究这三种表现性的基因型。学生不难得出W_ _ _的表现为白色，wwY_的表现为黄色，wwyy表现为绿色。根据WwYy的个体自交的比例为W_Y_∶W_yy∶wwY_∶wwyy=9∶3∶3∶1的结论，学生自然可以得出本题的答案应该是3种，比例12∶3∶1。这时候教师可以改编这道例题来开展“9∶3∶3∶1”变式的探究。
【例2】 在西葫芦的皮色遗传中，已知黄皮基因（Y）对绿皮基因（y）显性，但是会受另外一个显性基因（W）的影响，当基因Y和W都存在时表现为黄色，其他表现为绿色。现有基因型WwYy的个体自交，其后代表现型种类及比例是多少？
【例3】 在西葫芦的皮色遗传中，已知黄皮基因（Y）对绿皮基因（y）显性，但是会受另外一个显性基因（W）的影响，当基因Y或W存在时表现为黄色，其他表现为绿色。现有基因型WwYy的个体自交，其后代表现型种类及比例是多少？
学生通过计算，得出以上两道例题的答案为“9∶7”和“15∶1”，而且都运用了基因的自由组合定律的原理。这时候教师便可以提出探究的课题，“这些比例的共同点有哪些，还有哪些比例也可以用自由组合定律去解题？”学生不难得到结论：这些比例的数字之后都是16，还可能存在“9∶3∶4”、“9∶6∶1”、“9∶4∶3”等比例也符合以上条件，称之为“9∶3∶3∶1”的变式。其实这样的一个核心问题的讲解不需要学生漫无目的的探究，关键是教师要抓住核心问题，层层剖析，并提出值得微探究的课题，逐步引导学生思考，便可以起到事半功倍的效果。
2.3 充分利用探究性实验，大胆开展微探究教学
探究性实验的开展就是按照“提出问题―作出假设―设计实验―分析结果―得出结论―表达交流”的程序让学生大胆地进行实验的设计、探究并得出结论的过程，但是教材上有些实验的教学难度十分大，对于基础稍弱的学生来讲，可能会举手无措。这时候学生们便可以在教师的引导下，把这样一个大的探究性课题分解为多个微探究课题来组织教学。例如在人教版必修一教材“探究温度影响酶的活性”的实验教学中，这个实验过程较为繁琐，从选材到控制变量再到结果分析都是难点。教师可以设置以下几个微课题来组织学生进行微探究：① 温度是自变量，那选材是选淀粉和淀粉酶还是H2O2和H2O2酶？学生答：高温会促进H2O2的分解，所以选择淀粉酶。② 如何控制自变量，加淀粉、淀粉酶和控制温度变量的顺序是怎样的？学生答：加了淀粉后应该先控制好各组的温度，然后再加入淀粉酶，如果先加入淀粉酶，再去控制自变量，由于酶具有高效性，很快反应就结束了。③ 根据反应底物是否消失，可以用什么物质鉴定？根据生成物有还原糖可以用什么物质鉴定？结合本实验，是否两种鉴定方法都可以？学生答：底物是淀粉，如果淀粉存在，用碘液鉴定显蓝色，如果淀粉全部水解，则用碘液鉴定不显蓝色；生成物有还原糖，如果淀粉被水解了，有还原糖生成，用斐林试剂水浴加热后会有砖红色沉淀生成，如果没有砖红色沉淀产生，则没有还原糖生成，即淀粉酶没有活性。但是由于自变量是温度，本实验的鉴定不宜再进行水浴加热，所以实验的结果鉴定选择碘液。有了这三个微探究课题的铺垫，学生再来进行实验过程的设计就简单易行多了。
本次微探究活动目的明确，针对性强，通过教师课题的引入，到组织学生开展课堂探究活动，整个课堂上学生学习的兴趣和思考的热情都很高，学生在掌握知识和方法技能上都得到了很大的提升。
3 实施课堂教学微探究的价值
在生物课堂自主探究学习的过程中，很多探究课题比较大，学生看到后可能会产生某种畏惧感，但是通过教师的讲授、剖析，再来组织微课题的探究活动，就使得课题更加简洁，课堂更加得轻松，学生的参与度更广，真正实现学生的主动学习。当然微探究也不能解决全部探究性学习的问题，步骤规范完整的一般性探究活动在很多实验教学中还是很必要，微探究作为一般性探究活动的一种补充，使得教学手段更加的多样化。课堂微探究活动让学生学会思考、归纳、演绎推理，使学生学习的积极性、创造性得到充分的展示，全面提升学生的科学素养和实践能力。