试论初中生物自主探究实验的问题和策略

现行初中生物学新课程明显表现出“理念新、课程新、教材新、教法新、角色新、评价新”的特点。所以，现在的教师必须拥有新课程背景下的教学理念，掌握新课程背景下的实验教学的新策略和模式。现在以我连续多年担任新课改后的初中生物学教学的实践，紧抓“教法新”，倡导新课改理念，提出并实施了一套新理念“五步”自主探究实验教学法：即“设问——假设——实验——总结—— 应用”的自主、合作、探究相结合的探究实验教学框架。形成一种新课标下的自主探究实验的教学模式。
　　自主探究实验是指在教师的指导下，学生自主设计实验计划、装置、方法和步骤，自主观察实验现象、记录结果、分析数据和得出结论的实验。这类实验现行的新课标、新教材、以及各级各类考试中已经明显加大权重。因此这类实验的教学在很大程度上关系着生物学的新课程理念“以学生的发展为本”和新课程目标“学以致用”的落实，最终关系着学生生物学素质的培养和新课程的生物学教学质量的提高。这类实验是要求利用以有的生活，生产经验和知识能力进行的一种开拓意识的创造性活动，它能较好地调动学生亲自实验的积极性，开发学生的智力。激发学生的创新意识和主动获取新知识的欲望，能更有效地培养掌握知识，灵活运用知识能力的方法，培养学生的实验操作能力，探索精神和创新能力。但是对于初中生来说，由于他们的思维还具有较大的局限性，要他们之根据教材中的实验内容设计出不同于教材的、新的完整的实验并非易事。因此，对这类实验的教学应遵循能力培养原理，运用逐渐分化，循序渐进的实验教学法，要求学生在经历过模仿式和分段式实验的前提下，在教师的启发引导下再过渡到自主探究实验。教师应尽量为实验提供或创造条件，讲清实验原理和实验的目的要求，然后让学生们自主、合作共同完成实验，只有这样才能把自主作探究实验作为开启学生新思维的钥匙，否则学生就会无从下手，失得其反。下面我就以现行人教版七年级下册生物课本中，第四单元第四章第一节“流动的组织——血液”的探究实验为例、谈谈我的引导式“五步”探究实验教学。
　　一、设问
　　以生活现象、课文内容或教师利用多媒体等教学手段创设情景，发现问题、提出问题：
　　探究“血液的组成和功能”的实验的问题是：
　　①为什么人的皮肤被轻微刮破后，流血不久就会自然停止？
　　②贫血的人多数都是脸色苍白、你知道其原因吗？这种现象说明血液是什么颜色的？
　　③血液由哪些成分所组成的？各成分分别有什么功能？
　　④你知道煤气是怎样使人中毒的呢？
　　⑤医生为什么在诊断某些疾病时，要先看血液检验报告单？
　　二、假设
　　启发引导学生充分思考、讨论交流、根据提问和自己已有的经验作出假设。
　　①皮肤轻微刮破流血会自然停止、可能是血液成分中含有一种能止血和凝血的成分（如血小板）
　　②贫血的人脸色苍白、不红润是由于体内血液中的某些红色成分（红细胞或血红蛋白）被减少的缘故。
　　③血液的成分主要由血浆和血细胞两部分组成，其中有一种成分可能是红色的。
　　④血液中的各成分分别表现出血液的功能。（如运载氧、防御、止血和凝血等）
　　⑤煤气中毒的原因可能是血液中的某种成分失去了结合氧气的能力，使身体里缺氧而中毒的。
　　三、实验
　　指导学生根据假设、利用现有条件，提供必备的器材、启发学生独立设计实验计划。亲自动手做实验，观察实验现象、记录数据，验证实验结果。
　　【实验一】①取1支洁净试管加入少量的柠檬酸钠，然后注入从家畜（或家禽）体内的10毫克血液、静止一段时间后，贴上标签甲，观察提问，加入柠檬酸钠的目的是什么？
　　②另取一支洁净的试管注入从家畜（或家禽）体内抽出的10毫克血液、贴上标签乙、静止一段时间后、观察。
　　【实验二】分组观察人血的永久涂片。取人血的永久涂片放在低倍显微镜下观察，并要求学生对照课文彩图、比较各种血细胞的形态﹑数量和大小。
　　启发引导学生观察实验现象。（提示学生注意：既要观察明显清晰的现象、又要观察细微隐含的现象，更好注意观察实验目的所要求的现象）
　　比较加入了柠檬酸钠的血液与未加柠檬酸钠的血液静止一段时间后，各发生了什么现象，老师追问、产生不同现象的原因是什么？
　　①通过观察、会发现加入了抗凝剂（柠檬酸钠）的血液出现分层现象、上层呈黄色、中间有一白色的薄层，下层呈暗红色、未加抗凝剂（柠檬酸钠）的血液会凝固、中间一团呈红色块状、周围有淡黄色液体（血清）。边观察边提出下列问题：
　　A.抗凝剂对血液有什么作用？
　　B.抗凝剂除柠檬酸钠外是否还有其他药品呢？
　　C.什么是抗凝剂？
　　D.为什么体内的血液未加抗凝剂也不会凝固？
　　②观察试管甲、乙现象时，应提示学生注意观察的重点是：
　　A.甲﹑乙试管的血液各发生了什么样的变化？
　　B.甲试管静止一段时间后分为几层，各层分别是什么颜色？大致比例是多少？
　　C.上下层交界处的薄层是什么颜色。
　　D.观察试管乙的血液时、注意内外的颜色、状态的改变。
　　③详细记录显微镜下观察到的人血永久涂片的有关现象（如血细胞的数量、形态、大小等）。
　　四、总结
　　组织学生用科学方法、分析、讨论、得出结论、总结出应掌握的知识点和技能、同时写好实验报告单。
　　通过以上几个实验的操作、验证、分析、观察可得出下列结论：
　　①血液主要由血浆（位于上层呈淡黄色）和血细胞（位于中下层呈暗红色）两部分组成。
　　②血液中血浆和血细胞的体积各约占一半（即约占二分之一）。
　　③抗凝剂（如柠檬酸钠）对血液的凝固有防止作用。
　　④通过试管乙的实验证明、血液里含有止血和凝血的物质如（血小板）、因未加抗凝剂的血液放在空气中被凝结成块。
　　⑤通过低倍显微镜下观察人血永久涂片发现：红细胞的数量最多、最容易找到、呈两面凹的圆饼状、无明显的细胞核、体积较小、呈红色。白细胞数量较少、白色，呈球形、较难找到、有明显的细胞核、体积最大。血小板最难找到、呈白色、形状不规则、无细胞核、 体积最小。（低倍显微镜下看不清楚）
⑥红细胞由于含有一种红色的含铁的蛋白质（即血红蛋白）所以呈红色、使血液表现呈红色，这种蛋白质具有在含氧高的地方易与氧结合、在含氧低的地方易与氧分离的特性，所以血液具有运载氧的功能。白细胞、血小板都呈白色，所以未加抗凝剂的血液中间有一薄层呈白色。白细胞能吞噬病菌，对人体具有防御保护作用、血小板具有加速凝血和止血功能。
　　⑦血浆和血清都呈淡黄色，两者的本质应别在于血浆中含有纤维蛋白原、血清中无纤维蛋白原。
　　⑧完成上述两个实验、学生必须学会并掌握从动物体内抽血和使用显微镜等技能。
　　五、应用
　　引导学生将实验中学到的知识、理论、技能运用到生活、生产和科学实验中去解决其它实际问题，从而实现“学以致用”的目标。如：通过本探究实验可以有如下应用：
　　①根据分析血液检验报告单、懂得医生是根据血液的组成变化、诊断人体的某些健康状况的道理。如初步诊断，人是否贫血、有炎症等病症。
　　②根据血液各组成部分的功能，可理解药物药剂以及各种营养，废物是怎样达到人体各器官部位后起的作用。
　　③通过理解血红蛋白的性质，可知血液之所以具有运载氧和部分二氧化碳，就是红细胞中的血红蛋白质在起作用的缘故。煤气会使人中毒的本质就是血红蛋白与一氧化碳结合的能力大大的超过血红蛋白与氧结合的能力。而且血红蛋白一旦与一氧化碳结合就很难分离，再也不能与氧结合了。所以人体各细胞组织就很难运载到氧而中毒。
　　④通过理解抗凝剂、可知家里在宰杀家禽、家畜时，往往在家禽、家畜的血液中加一些食盐，其目的就是使血液的凝结减慢。
　　又如：通过探究“种子萌发的环境条件”的实验，使学生不仅加深了种子萌发的环境条件，自身条件和种子萌发的过程等知识的认识。更主要的是使学生懂得和体会到了农民们在农作物播种前所进行的土地耕耙、做畦、选种、浸种、保温、催芽、播种等一系列劳动的科学道理，真正实现了生物探究实验“学以致用”的目标。
　　几年来我一直坚持用“五步”自主探究实验教学法对初中生物探究实验进行教学、通过教学实践发现，只要教师善于引导、科学启发，灵活运用学生熟知的生活常识和贴近学生思想的“热点”增补一些方土教材、灵活运用各种各样的教学策略和手段、具体指导观察方法，训练观察技能，着重培养创新思维。学生学习生物学的兴趣、学生动手实验的积极性是可以被激发的，学生的新思维视角和科学思维空间是可以被开发拓展的，在提高生物学教学质量和学生生物学素质，实现新理念生物学目标中都收到了较好的效果。
　　（作者单位：江苏省新沂市实验学校）