生物学探究性学习的主要类型及其案例分析

生物学探究性学习的主要类型及其案例分析吴举宏（东南大学附属中学，江苏常州213002）探究是主动学习的核心，探究性学习能够有效地促进学生转变学习方式。因为生物学探究性学习的实践研究刚刚起步，大家的理解不统一，本文拟以实践为基础，从活动的心理机制角度，对生物学探究性学习的类型做一点探究。一、实证探究型（一）案例设计课题名称：茎背地生长的因素探究。课题背景：在学习高中生物学“植物的激素调节”内容时，对“植物幼苗横放时，引起茎背地生长的因素到底是什么？”的问题，学生有两种观点：有的学生认为，这是由于地心引力造成生长素分布不均匀而使茎背地生长；有的学生却认为，幼苗横放时，近地侧无光，这是远地侧的单侧光引起生长素分布不均匀，而使茎背地生长。双方各执一词，解决问题的最好方法是通过实验来证明正误。活动目标：设计实验证明自己观点的正确性，从而达到说服公众的目的；运用实验手段解决学习和生活中的疑问和观点冲突，避免无休止的争论；确立科学实验在问题解决中的重要地位。活动过程：按照不同观点分组；设计实验方案；实施实验方案（将适量玉米粒在适宜条件下培育成幼苗；将玉米幼苗等量分成两组，横放在室外空旷的潮湿土壤上，一组暴露在阳光下，另一组放置在暗箱中；观察并且记录实验现象）；实验分析、总结与交流。（二）简要说明实证探究型学习包括基于科学实验的研究和基于科学调查的研究两种类型，上面的案例就是一种基于科学实验的研究事例，而高中教材中的“调查人群中的遗传病”和“调查环境污染对生物的影响”等研究性课题则隶属于基于科学调查的研究类型。实证探究型的主要特点是把科学实验或科学调查作为问题解决的主要手段。二、逻辑推演型（一）案例设计课题名称：细胞膜的结构和功能。演示实验：教师在两只烧杯中分别加入等量的清水和苋菜叶片；给其中一只烧杯加热。学生观察烧杯中清水颜色的变化。教师提问：为什么没有加热时，清水是无色的？而加热以后就变成红色了呢？这就需要我们探讨细胞膜的结构。（设计意图：以演示实验和生活中学生熟悉的现象设立问题情境。一方面导入新课的学习，另一方面为后面“细胞膜特性”设立知识建构的“脚手架”。）展示课件：1.1895年，Overton通过研究各种受精卵细胞的透性，发现脂溶性物质很容易透过细胞膜，而不溶于脂肪的物质穿透十分缓慢。这说明什么？（学生讨论交流。）2.1925年，E.Gorter和F.Grendel用有机溶剂抽取人的红细胞膜的膜脂成分，并测定膜脂单层分子在水面的铺展面积，发现它为红细胞表面积的两倍。这说明了什么？（学生讨论交流。）3.Danielli和Ｈarvey分别于1931年和1935年发现细胞膜的表面张力显著低于油与水界面的表面张力，已知脂滴表面如吸附有蛋白质成分时，表面张力则降低。这说明什么？（学生讨论交流。）4.1959年，Robertson用高锰酸钾或锇酸固定细胞，电镜超薄切片中细胞膜显示出暗、亮、暗三条带。同时生物学其他技术显示双层膜脂中存在蛋白质颗粒。这说明什么？（学生讨论交流。）5.有人用抗鼠细胞膜蛋白的荧光抗体（显现绿色荧光）和抗人细胞膜蛋白的荧光抗体（显现红色荧光）分别标记人和鼠的细胞表面，然后用灭活的仙台病毒处理，使两种细胞融合，10分钟后不同颜色的荧光在融合细胞表面开始扩散，40分钟后已分辨不出融合细胞表面绿色荧光或红色荧光区域，显示绿色荧光或红色荧光都均匀地分布在融合细胞的表面。这说明什么？（学生讨论。）（设计意图：通过生物学史料介绍，使学生在原型启发作用下，体验前人的科学研究历程，引导学生在不断思索和探究中学习有关细胞膜的成分、结构和特性，以实现学生自主探究学习、自我建构的课堂教学目标。）总结与评价：归纳科学家在研究细胞膜的结构过程中的技术手段；总结细胞膜的成分、结构和特性。（设计意图：帮助学生更深刻理解科学探究的本质，科学概念的发生、发展和不断完善的过程。）（二）简要说明此类探究性学习主要是利用已有资料，借助内部逻辑思维，从而达到分析问题、解决问题的目的。与实证探究型学习相比，其主要区别在于逻辑推演型学习一般不需要借助科学实验或科学调查手段解决问题，其活动的方式主要是占有已有资料，特别是他人确认后的研究成果，然后进行逻辑推理。三、活动体验型（一）案例设计活动名称：“下跪的藏羚羊”小品创作与公演。活动目标：根据提供的素材，撰写小品剧本；分组合作完成小品表演；在撰写和表演中进行情感体验，确立保护自然、保护野生动物的观念。活动方法：阅读素材（美丽的可可西里，一位老猎人清晨走出帐篷，看见一只肥硕的藏羚羊。老猎人本能地取出猎枪……可那只藏羚羊并未逃离，而是两条前腿下跪，面对枪口，双眼流出了泪。老猎人犹豫了片刻，还是无情地扣动了扳机……夜晚，老猎人的眼前总是晃动着下跪的藏羚羊的影子，久久不能入睡。他起身用刀子剖开藏羚羊的腹部，突然看见了一只小藏羚羊。从此，在可可西里再也没有看见这位老猎人）；自由分组，编写小品剧本；小组预演；班级公演；小组互评总结。（二）简要说明此类探究性学习更强调学习过程中的情感性体验，在学习目标上情感态度与价值观的成分要明显多于知识和技能探究，因此该活动给学生所带来的心灵震撼力是其他学习方式所不及的。