启发式教学策略在生物实验教学实践中的应用
启发式教学策略在生物实验教学中的应用
江苏省徐州市田家炳中学（原睢宁县城北中学）魏洪刚158********
【摘要】：
本文就高中生物实验课中应用启发式教学策略的论述，提出了以实验教学为基础的启发式教学方法的一般原则,强调生物实验教学的启发性,探索性和开放性。也对改进高中生物实验课的教学,注重学生的能力素质培养提出了自己的看法。
【关键词】：
启发教学策略探究
高中生物学的教学内容中，实验是非常重要的教学内容之一。它既是高考的必考内容，也是培养学生独立思考与实践动手能力的有效手段。但是目前的中学生物实验教学中，一味照搬课本上的实验程序、过程进行实验，缺少创新和再探究，就会使学生自主思维少，动手能力差，动手率低；实验成功率不高，思维僵化，难以适应对新问题的实验探究。对实验结果同样照课本上描述的内容进行总结和记忆，是一些具有实验条件的学校常见的做法。这种实验教学方法最终导致学生主动思考和探究的习惯及缺失，在新型的实验考查方式面前应变能力不足，失误较大。更有一些学校，由于条件的限制，采用老师“讲”实验、学生“听”实验和“背”实验来应付现在的高考实验考查。体现出对生物实验教学的教育教学功能认识严重不足。在实验课的教学中，应用一般课堂教学中常用的启发式教学策略，能有效的提高学生探究新问题、反思老问题的兴趣，产生强烈的求知欲，从而加深对课本实验知识的掌握，利于其实验应用能力的培养。改变传统的实验理念势在必行。
启发性教学原则是最重要的教学原则。在我国，源于孔子的《论语·述而》，孔子说：“不愤不启，不悱不发”。朱熹在《四书集注》中对则解释为：“愤者，心求通而未得之意；悱者，口欲言而未能之貌；启，谓开其意；发，谓达其辞。”《学记》对教学启发方法与技巧也有精辟的论述。所谓“君子之教”，喻也：“道而弗牵；强而弗抑；开而弗达。道而弗牵则和；强而弗抑则易；开而弗达则思。和易以思，可谓善喻矣”。意思是：好老师注重启发、诱导学生，让其明晓事理，引导而不牵之；鼓励而不强迫之；启发而不代替其得到结论。道而弗达，方能使其思考独立。师生相融，学习才能愉快。此即为善于自发诱导。苏霍姆林斯基：“真正的学校乃是一个积极思考的王国”、苏格拉底的“产婆术”用问答方式激发和引导学生自己寻求正确答案，也属于启发性教学原则。
在生物实验教学中，启发式教学策略的涵义是：教师依据生物实验教学规律，以调动学生实验学习的兴趣、主动性和积极性为目的，对特定的实验教学内容有针对性的启发、引导，以达成其积极思维、独立思考、勤于动手、智力和能力得到提高并愉快地获得思维发展。
启发式教学，作为一种教学指导思想和重要的教学方法，已为许多教师所熟悉和使用。但在实际教学中，由于一些教师对启发式教学方法与技巧运用不当或不纯熟，或缺少对启发式教学的实质真正领会，在教学过程中会经常出现“启而不发”等各种现象。实验教学中也
会出现类似的问题。造成此种现象的原因有很多，可能是学生本身的原因，也可能教师自身的原因（如教师本身对实验的研究不透，提的问题启发性不高;理解不深；使问题太抽象或跨度大，缺少循序渐进，学生思维难以跟上等），不管怎样，教师的原因是主要的。
在实验课教学中应用启发式教学策略时，应遵循以下四大原则：
（一）针对性原则
实验教学的针对性原则包括教学对象的针对性，教学内容的针对性，实验类型的针对性三个方面。
设计实验的启发式教学，首先要充分了解教学对象的知识水平和接受能力以及对已有理论知识的掌握程度。做到因人而异、启而有发。平时要对学生情况的不同有较为深入的研究，了解学生的学习心理，从最大有效性方面对学生进行启发。如高一的学生，刚从初中的感性知识转到学习高中生物的理性知识，其转变的不仅仅是科学知识内容和深度的变化，还有心理、生理和接受意识的转变。启发性要从提高学生的学习兴趣上着眼，突出其新鲜感所起的诱导作用，但也不能完全依靠它，否则在会使实验课堂产生一定程度上的混乱，对教学过程的实施具有反而一定的负作用。如果既利用学生探究的兴趣，又从实验结果的各种不确定性让学生自己分析，提出不同的见解和结论，则会在激发其学习兴趣的同时，拓展了视野，提高了应用的能力。高二的学生已逐渐脱离了孩子气，实验课上其兴趣和新鲜感已不是提高学习效果的主要激发点，这时就要从生活的实践应用，相应科技发展的成果、实验的可探究性（优化、发展）等方面进行启发，使其研究兴趣阈值提高，启发其主动实验。由于不同年级、不同班级学生的知识基础、理解能力、接受能力存在差异，对不同学生，要注意运用不同的方式和方法，真正因人而异，有的放矢，禁用同一模式启发所有的学生。
高中生物的实验教学内容丰富多彩，大多都与生活实践有密切的关系，要在实验教学中选好启发点，既不要乱启、滥启，也不要把启发仅放在某一个点上。即要选好启发的突破点，突出在知识内容上的针对性。作为启发的突破口应选择大多数学生已在课堂学习中掌握并感知过，也能在记忆中得到再现的实验操作原理、程序、特点等，在这样的基础上进行有针对性的启发，才可能启而有发，有启有果。
高中生物的实验基本上可以分为两大类，即验证类实验和探究类实验。在不同的实验类型中应选择不同的启发方式和方法。验证类的实验主要是对已有的科学结论通过实验验证其正确性，其启发点主要在实验的原理、操作要点、结果的比对、结论的归纳等方面。而探究类实验是通过实验对已有的科学结论在变化的情境和条件下进行再探究，找出其变化的规律性。这类实验的启发点主要是在实验变量的设计和分析、对照性原则的体现、无关变量的处置、实验结果的预测和实验结论及解析的获得上。实验类型不同则启发策略不同，针对性的启发能激发学生进行实验探索的热情，又给了学生很大的思维发展空间，有利于相应文化知识的掌握和应用。
（二）创新性原则
在课堂教学中，运用启发式教学方法使学生高效的接受并掌握相关的知识，是很多老师常用的方法。很多学生已经习惯了老师“启”学生“发”的模式，很多学生已经没有了这
种顺着教材操作又顺老师说的学习兴趣，此时要考虑使用新的启发方法来激发他们实验的积极性。如做探究实验时，真正使学生成为课堂的主体和主导，发动学生提出探究性的问题，老师则配合他们对这些问题进行分析、实验、总结，把某些结论验证出来，变探究实验为一系列小的验证实验。再如，做验证实验时把不符合已知结论的现象或结果先告诉学生，让他们分析可能的原因，并指导他们自行设计实验进行验证，得出结果后再与课本的实验进行比对并完成课本的实验，最后确定结论的科学性。这样既分析验证了教材的实验，又进行了新的实验探究。创新性的原则也要有针对性，主要是针对传统的实验理念、实验方法、实验材料的选择、器具试剂采用、实验程序的设定和实验现象、结果的描述以及实验结论的总结和推导进行创新，让学生不拘泥于教材固有的实验模式，探索出新的知识情境，培养学生实验探究的能力和素质。
（三）探究性原则
“兴趣是最好的老师”，通过发现并探究新的问题、怀疑并验证现有的结论、观察并思考新的现象和原因等，往往能激发出更高的兴趣和热情，引导其产生强烈的求知欲望。所以，启发策略离不了探究性原则。高中生物新课程标准也提出了“倡导探究性学习”的理念，要求学生以探究学习作为主要的学习方式之一，把科学探究能力作为培养学生科学素养的一个重要方面。教师在实验课上要积极为学生提供更多的机会，让其在老师的启发和引导下主动参与到探究性学习过程中，乐于探究、勇于动手。同时要教给学生观察、调查、实验、收集和分析资料的方法。学生长期的探究性学习，能逐步培养出收集和处理信息的能力、分析和解决问题的能力、获取新知识的能力以及交流与合作的等能力。探究性中要特别重视让学生既用脑也动手, 通过用脑动手的亲身经历来探究和实践,以亲身体验加深对实验中各种问题的思考与感悟，激发出更强的探究欲和求知欲,逐步养成独立思考并解决实际问题的习惯。
（四）互动性原则
启发的目的在于启动学生的思维，使他们通过思维来主动地理解知识和接受知识。成功的课堂往往是老师和学生配合默契、互动热烈、教学高效的课堂。实验课教学中也应如此。互动性原则是指在教学中发扬民主，创造良好的信息交流的课堂氛围，做到在愉快、和谐的情境中进行多种形式的启发。学生是学习的主人，要讲求教学民主，双向交流，真正做到启而有发，问而有答，就要想尽办法，让学生成为课堂的主角，尽量避免老师提出问题来“启”，学生思考回答来“发”的形式，创造出和谐统一、目标一致、互动热烈、师生全身心投入的学习环境。否则，师生心理相悖，老师监视学生是否按课本上的实验程序来做实验，学生被动按老师要求机械的做实验，课堂气氛压抑，效率低下，实验教学的结果可想而知。创造高效互动富于探究氛围的实验课堂，只靠教师在课堂上的努力还不够，还要注意平时与学生建立起和谐的师生关系，养成互动交流的习惯。
实验教学课堂上进行启发式教学，老师要启在要害和关键上。即，分清主次，突出主要矛盾。每个实验都是由若干环节组成的，每个环节各有自己的重点和难点，在抓住这些主要矛盾的同时，还要找出各个环节特有的“关节”，采用不同的方法，逐个“启”、逐层“发”，
环环紧扣，充分调动学生的发散思维和收敛思维，将各种启发思维的方法相配合，使启发策略得到最大的发挥和应用。
启发式教学策略应用的方法可以多种多样。有时教师即使不置一言，仅用一个眼神、一个手势、一声敲击、某种暗示、在某种材料或试剂上虚指一下等，都可诱发学生的思考和联想，一样具有启发性，实现“无声胜有声”，应用中可以不拘泥于某种形式。通过实践，现归纳出以下常用的六种方法：
一、明启法
对于一些通过简单提示即可引导学生正确操作或得出结论的实验，可以通过直接启发来引导。但要注意避免满堂设问、集体引导的形式，而实现有针对性的明确启发。如在实验进行中出现某个方面的共有问题，可给学生以明确的提示或演示操作，这样既能提高处理问题的效率，也能解决一类有代表性的问题。如“植物细胞质壁分离和复原”的实验中，学生在实验开始时往往忘记先观察正常的细胞原生质层与细胞壁的位置，而是撕取洋葱鳞片叶表皮制作好临时装片就立即滴加蔗糖溶液实验了，最后得出的结论不确切（无对照）。此时就要及时引导，先提出问题：“根据什么判断滴加蔗糖溶液后发生了质壁分离？”又“根据什么现象判断它们发生了复原？”（原来它们之间是什么样的位置）。再如，用双缩脲试剂鉴定蛋白质的实验中，有的学生会在加入A液（氢氧化钠）之后随即加入B液，导致实验现象不明显。此时可以提示相应的学生：“铜离子在什么样的环境中才能与肽键结合形成紫色的络合物?”学生马上就会想到：要在加入A液并与蛋白质混合均匀，创造出碱性的环境后再加入B液才会出现紫色的反应，出错之处立即被纠正。当然，学生思维受阻时也可使用明启法，即对引起认知过程中断的原因和要点给予指点、启发，把存在的关键问题明说出来，让学生恍然大悟而解决问题。如做观察植物细胞有丝分裂的实验中，染色不好最常见的原因是染色时间短或漂洗时间短，此时可根据实际原因予以启发，如提示说：“时间”？学生即可做出反应而解决问题。
二、暗示法
由于理论知识的掌握存在缺陷或操作时紧张等原因，实验进行中，学生思维及操作可能会出现障碍。此时教师不直接给予提示或帮助其解决关键问题，而是通过关联的语言、特定的手势、一定表情等种种方法，给学生以暗示，使其思路打开，将相应的知识重现，回忆并执行正确的操作方法和步骤；或在学生思维出现偏差处做一引导性的操作，使他们豁然明朗，迅速回到正确的思路上。其重要特征是：教师只作暗示，不必明确说出答案。如：叶绿体中色素的提取和分离实验中，层析分离的效果往往不尽人意。在实验中发现其主要原因有色素提取量偏少（滤液的色素浓度低）、划线次数少和滤液线没入了层析液中。如果是色素提取量偏少，可拿起盛有滤液的试管端详一下（或放在学生面前让其看看）再交给学生，此时学生会通过重复实验时增加划线次数补救；如果是因为划线次数少或滤液线没及了层析液，则拿起划过线的滤纸条让学生看看或同时用手指一下，学生即可明白并进行相应的改进。
三、分解法
探究性实验最能激发学生的学习兴趣和研究精神。就一般的生物实验程序看,只要改变
实验中不同环节进行的顺序,让学生在实验前只预测实验的结果并把验证课本理论的实验改变成若干个验证和分析实验过程与结果的小实验来让学生探究，就可以将验证性的实验转变成开放性的探究实验。教师通过对相应实验内容的分析，将一部分验证性实验进行再处理，改变实验的思路和程序，设置一定的启发细节，引导学生的对不同实验过程进行分析、处理并动手实验，最后把不同过程的实验结论进行整合，就可以同样达到验证实验的目的并能取得更好的实验效果。这种通过分解并改变实验程序，以实验内容和程序为启发对象的方法，既体现了启发的创新性原则，也强化了探究性的原则。如：验证酶具有特异性的实验中，新教材中安排的实验思路是：选择可溶性淀粉溶液和蔗糖溶液为酶催化的底物，用淀粉酶作为催化剂，在实验的结果中用斐林试剂检查这两种为性质非还原糖的底物是否被分解为还原糖而产生特定的砖红色的沉淀。而在启发策略中，从探究的角度出发，将其改为如下的两个探究实验：①用淀粉酶和蔗糖酶分别催化两组相同的可溶性淀粉溶液，将实验结束后的溶液用斐林试剂分别鉴定，分析哪组的淀粉被分解为还原糖而产生特定的砖红色的沉淀？②再用淀粉酶和蔗糖酶分别催化两组相同的蔗糖溶液，实验结束后的溶液也分别用斐林试剂鉴定，分析哪组的蔗糖被分解为还原糖而产生特定的砖红色的沉淀？由于新实验的结果是未知的，学生可以先预测现象，再做探究实验，最后把结论进行整合，一样能得到酶具有特异性的结论。（本实验也可以通过在原实验的基础上增加一组将酶改变为蔗糖酶的实验来探究，原理相同）将难度较大的探究实验改变为验证性的实验，也能取得简化实验，加深理解的效果。如，把高中生物必修三中的探究生长素的浓度对植物生长的影响实验，可以把其变为验证若干典型浓度的生长素溶液（如高浓度、最适浓度、低浓度）对植物生长影响的实验得出每个结论后用曲线进行整合而得出正确的结论。
当把验证实验分解为探究实验处理时要注意层次及程序的合理性。而把探究性的实验变为验证性实验时则要特别注意选取典型环节或内容进行验证，以保证结论的准确性。改变的主要根据是探究或验证活动的难易程度、实验程序的阶段性与复杂性、实验结论的顺序性以及学生参与探究的程度等。
四、设疑法
设疑，既能体现老师的启发技巧，也能启发学生思维。南宋理学家朱熹说：“读书无疑者，须教有疑，有疑者，却要无疑，到这里方是长进。”老师在课堂上从“疑”入手，巧设悬念，引导学生自觉的生疑、质疑、解疑，就能让学生主动的提出问题、分析问题、并最终解决问题。其效果往往出人意料。由于学生对科学实验本来就有较大的兴趣，在实验课堂上再通过老师不断设疑,更能强化实验教学的探究性，突出实验教学启发策略的探究性原则。设疑的对象可以为实验的原理、操作中的某一步骤、实验结果异常的原因等。如：叶绿体中色素的提取和分离实验，可以通过对层析分离后滤纸上色素带颜色较浅原因的设疑，强化色素提取环节中的试剂作用、研磨技巧、划线方法及层析分离时应注意的关键问题。再如，探究酵母菌呼吸方式的实验中，通过对实验中消耗氧气的体积与产生的二氧化碳体积之差进行设疑，启发学生找出判断酵母菌在不同条件下的呼吸方式主要根据。又如，在高中生物选修一的果酒和果醋的制作实验中，通过对实验现象异常（发酵失败）的原因设疑，引导学生实验时注意材料的处理方法（顺序）、改变发酵条件对实验结果影响。设疑时要尽可能引导学生自已生疑、寻师质疑和自行解疑，培养其主动学习和思考的良好品质。
五、故谬法
故谬法是指老师在分析或指导实验原理、操作或程序的重点和关键时，故意出现典型错误，引导学生分析实验出现错误结果的可能原因，并强化避免出现类似错误的思路。其目的是让学生在遇到相似问题时产生警惕，形成相应的条件反射，减少再错率。此种方法容易引起学生高度注意，对错误的现象和结果记忆深刻，能明显降低重错率，有利于对某些操作环节复杂、试剂器具较多、易出错误实验的记忆和巩固。如：在探究影响酶活性的因素实验中，自变量是温度或PH值。老师在做演示实验时先将等量的底物放在五只试管中，再将相应的等量的酶加入，最后才将这五只试管分别置于五种不同温度的水浴锅中一段时间，通过对反应的结果进行检测发现，温度的差别对酶活性的影响很不明显。这个结论显然是错误的。实验失败的原因何在？此处对学生的启发是：实验的自变量要在对照实验中起到相应的作用。本实验中，加入底物后随即加入了酶，最后才在不同温度的水浴锅中实现变量的设置，在不同的温度起作用之前，酶已发挥作用，实验变量没有起到作用而致失败。要注意的是，故谬法要慎用，使用中要特别注意对错误观点和结果的修正，最大限度的避免学生因思维混乱和记忆错误引起对科学结论的怀疑。
六、类比法
通过类比，把具有共性的一些实验放在一起分析，既能找出共同的规律和特点，也能总结出这些实验的重要区别点，从而为解决一类问题找到合理的解决方法，达到事半功倍的效果。如：高中生物中，物质鉴定的实验类别较多，涉及还原糖鉴定、脂肪鉴定、蛋白质鉴定、淀粉鉴定、酒精鉴定、二氧化碳鉴定、DNA鉴定、RNA鉴定等若干类型。如果从鉴定使用的试剂、方法、现象等方面看有较大的区别，而从原理上分析，不论是哪种物质鉴定，都要用一定的试剂和相应的物质置于同一环境下，通过一定条件的处理，最后表现出特定的颜色反应。所以它们鉴定的原理是相同的，通过这样的类比，就可以总结为：特定的物质﹢特定
的试剂——→一定的条件下——→特定的颜色反应。还原糖的鉴定方式为：还原性糖﹢斐林试剂——→水浴加热——→砖红色沉淀；而蛋白质的鉴定方法为：蛋白质﹢双缩脲试剂——→摇匀（先加A液摇匀后加B液）——→紫色反应；其它类推。在做高一生物的第一个实验“生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的鉴定实验”时就把这种共性启发学生予以总结，以后的实验中就可以反复利用。如第二学期在做DNA鉴定时，就可将实验的原理按照上述模式引导学生，方法为：DNA﹢二苯胺试剂——→水浴加热——→蓝色反应。让其由此类比，达到掌握这一类实验的目的。再如，探究影响光合作用的因素时，无论是光照强度、温度和二氧化碳的浓度，都要设计一个系列值进行探究分析，在设计选值时都要在最适点的左右以一定的梯度设定，通过类比即能找出规律。启发时要强调类比得出的相同点和不同处，以便区别记忆。
启发式实验教学策略的推行,有利于通过实验原理、操作过程、现象和结果的再分析和再利用激励学生深入探究和积极思维。对实验的设疑、故谬、暗示等方式也能营造强烈的问题情境,引导学生热烈讨论和积极思索，由于给学生留足了实验的思维空间而能取得较好的实验效果。因此,启发式实验策略是提高实验教学效益较为有效的途径。
参考资料：