探究教学是新课改所倡导的，但在实际教学中第一线教师对结合新教材内容寻找生物探究的合适选题还有一定困难。本讲通过案例介绍四种选题途径，并提供50个不同类型的生物探究题目供大家参考选用。

如何在教材中选择合适的内容开展探究教学，建议从以下四个方面寻找选题：

一、对生物学基本规律、原理进行探究教学设计

二、改验证性实验为探究性实验

三、利用生物学史上的经典实验设计探究教学

四、利用自然现象、生活实际相结合的问题进行探究教学设计

下面就每一方面举一案例加以说明

案例1

“探究温度对酶活性的影响”

1.教学目的

1）探究温度对酶活性的影响；

2）学生通过对温度影响酶活性实验的探究，培养科学探究能力；

3）学生通过对实验的设计和处理，培养思维能力和实践能力；

2.教学设计

酶的活性受温度、PH值等外界因素的影响，本课的教学内容就是探究温度对酶活性的影响。教学过程中，通过果汁生产的实际问题引入探究的课题，让学生对问题进行假设，并由学生自主设计实验验证假设，在实验设计和实验实施的过程中使学生体验科学研究的一般过程，培养学生的科学探究能力。

本实验的设计是定量实验，通过定量实验获得的证据，证明学生对问题答案的假设；本实验中对实验过程的单因素的控制尤为重要，可以训练学生思维的严谨性。

本实验的设计与实施由学生自主完成，教师提供必要的实验材料和用具，并给以适当的辅导。

3.准备与注意事项

1）教室8组桌椅，每组6人位置。

2）每组8个水浴锅、8个温度计、8支试管、8个量筒、8个过滤装置。

3）果胶酶与果泥事先配好，8个小组，每组1份。果胶酶50ml，果泥200g。 果胶酶可以从试剂商店买到，配制成质量浓度为1%的果胶酶溶液备用。 果泥用苹果制作，苹果去皮后用榨汁机榨成果泥备用。

4)热水、自来水、冰每组1份，托盘天平每组1台。

5）报告每组两份。

4.课时安排 2课时。

5.教学过程

本节课的教学过程简明清晰，探究过程完整，特别是在学生设计实验的过程中教师注意指导学生对与实验条件的控制这一核心问题，使得实验能较客观的反映真实情况，为得出真实结果奠定了很好的基础。在此基础上使学生受到了良好的科学方法的训练。

教材关于这一实验内容的处理简明扼要，并没有按完整的探究要求设计安排，是一个不完整的探究实验，上述案例将这部分内容转变为探究实验。对于这种将生物学规律的教学改变为探究式教学，关键之处在于设置一个好的生活化的问题情境。学生在这个问题情境中产生探究的欲望，能提出好的探究问题。接下来的问题就是老师如何按步就班的引导学生开展探究了。

教材中的验证性较多，充分利用这一资源可以设计出很多探究性的实验。如：“食物中的主要营养成分的鉴定” 、 “ 叶绿体中叶绿素的提取和分离”、 “观察和解剖鲫鱼”、等实验均可变为探索性实验。下面以“ 叶绿体中叶绿素的提取和分离”为例，展示如何将验证性试验改变为探究性试验。

案例2

叶绿体中叶绿素的提取和分离

叶绿体中色素的提取和分离实验在过去一直属于验证性实验，将“是否还有其它比菠菜更合适的材料”做本实验的探究点，以此引起学生对探究的兴趣。通过实验培养学生实验操作能力及合作精神，掌握探究实验的方法。

教学目标设计

初步学会用过滤方法提取叶绿体中的色素和用纸层析法分离色素。

探究该实验的最佳实验材料,培养学生的科学素质和创新意识。

如实观察并记录实验现象和结果，提高学生的实验操作技能。

分析实验过程中出现的问题，培养学生分析。

问题和解决问题的能力，分析实验结果，探究最佳实验材料应满足什么要求。

教学方法设计

以探究为核心对高中生物学的实验进行分类，有助于准确制定实验教学目标，设计出最佳的实验方案，也为实验教学评价提供了统一标准。“提取和分离叶绿体中的色素”属于引导式探究实验，即教师提出实验结构或程序，学生参与“干什么”和“发现什么”的探究过程。且该实验的内容多，时间紧，操作性技能要求高，教师不仅要做好实验前的准备工作，还要通过启发式问题引导学生自主探究，对实验中的关键性操作要熟练操作，并要知其所以然。因此，讲解、讨论、谈话等教学方法要灵活应用，不要死套探究式学习的固定模式。

教学过程设计

以上案例为我们展示了一个很好的样板。对于这种将验证性实验转变为探究性实验的方法，关键之处在于设置一个好的探究点，学生对这个探究点产生探究的兴趣和欲望，老师组织引导引导学生开展探究活动。

这种将验证性实验改变为探究性试验的思路较为简易有效，仅需要改变实验的视角，易为教师所接受，便于教师在实践中使用，值得推荐。

科学史上有丰富的探究内容可以为我们教师所利用，用以进行探究教学设计。例如：细胞膜的结构、光合作用、激素的调节、DNA是遗传物质的证明、遗传规律、进化理论等等。充分利用好科学史上的经典实验开展探究活动，对于提高学生的科学素养和培养学生对科学的兴趣，将会有良好的作用。请看下面的案例:

案例3

探究细胞膜的结构

1.教材分析

“细胞膜的结构”的知识,是细胞知识的重要组成部分,也是后面学习生物的新陈代谢、物质出入细胞、物质代谢、生物膜系统等内容的重要基础。本节教材的内容适合合作探究。

2.教学方法设计

采用“分析经典实验或典型材料—用模型模拟探究—学生分组合作探究”的教学模式,融合直观式、讨论法、比较法及归纳法等多种教法,实现师生互动、生生互动。

3.教具准备

3.1用硬纸壳剪制12个磷脂分子模型和6个蛋白质分子模型。在每一个模型的背面用双面胶粘上一小块磁铁,使它们能够粘在铁制的黑板上,也能够轻易地取下,为了美观,可以用白色、黄色、蓝色或红色的装饰纸裱糊模型。讲课时,将色彩鲜明、生动形象的磷脂和蛋白质分子的小模型粘到黑板上,随意排布它们的位置,引导学生摆出细胞膜的结构。

3.2制作多媒体课件

4.教学过程

4.1导入:国家有国家的边界,省有省的边界,我们人体的边界是皮肤和黏膜。而人体又是由许多个细胞组成的,细胞的边界是什么?(细胞膜)(屏幕演示旋转的细胞膜结构模型)屏幕上向我们展示了一个精美的模型———细胞膜的结构模型,该模型是怎样建立和完善的?它具有什么特点?

4.2探究细胞膜的结构(屏幕演示光学显微镜下植物表皮细胞、人血液中红细胞结构图)讲述:请同学们瞪大眼睛,仔细观察,看一看能不能看清细胞膜的内部结构?(看不清)因为细胞膜很薄,科学研究发现,细胞膜的厚度只有约8 nm。细胞非常的小,细胞膜又是如此的薄,要想弄清楚细胞膜的内部结构可不是一件容易的事情。在前后100多年的时间里,有许多科学家进行了无数次大胆的推测、想象和实验,反复探究,最后终于弄清楚了细胞膜的内部结构。同学们,科学研究离不开大胆的推测和想象,现在,就请大家打开思维的大门,展开想象的翅膀,沿着科学家的足迹,一起来探索细胞膜的结构。

4.2.1探究细胞膜的化学成分

屏幕出示资料1:1895年,欧文顿(E.Overton)发现细胞膜对不同物质的通透性不一样:脂溶性物质比非脂溶性物质更容易透过细胞膜进入细胞中。 讲述:请仔细阅读资料1,思考并讨论:从资料1中你可以得知细胞膜中含有什么成分?

屏幕出示资料2:20世纪初,科学家第1次将细胞膜从红细胞中分离出来,并且发现细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解,也会被蛋白酶分解。

讲述:请仔细阅读资料2,思考并讨论:从资料2中我们可以知道细胞膜的主要成分是什么?

讲述:据科学研究发现,细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白质。磷脂分子比较特殊,它有一个圆球状的头部和两个细长的尾部。蛋白质分子形态多样,我们可以用不同大小、颜色的椭球来表示。

屏幕演示磷脂和蛋白质分子示意图如下:

通过以上分析,我们知道细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子组成的。那么,构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子是怎样进一步组合起来形成完整的细胞膜的呢?科学家对细胞膜的结构进行了进一步的探索。

4.2.2探索细胞膜的结构(采用分组讨论的形式)全班学生分成4个小组,分发不同的材料(分组讨论材料附后)。

教师巡视指导。讨论结束后,教师要提醒各个小组推举一名代表回答问题或上台演示。

屏幕出示资料3:1917年,郎姆瓦(Langm uirwa)将磷脂溶于苯和水中,当苯挥发完以后,磷脂分子分布散乱,经过推挤,磷脂分子排成了单层,而且其磷酸基团的极性头部都浸入水中。

屏幕演示代表水的虚线如图所示:

讲述:如果我们用绿色的虚线代表水,磷脂分子在水中是怎样排布的?同学们想象一下。请第1组同学派代表上台用模型在黑板上给大家排一下。

学生排好后,屏幕演示磷脂分子在水中的排布情况如图所示:

问题:从磷脂分子在水中的排布情况看,磷脂分子的头部和尾部具有什么性质?(头部具有亲水性,尾部具有疏水性)

屏幕出示资料4:1925年荷兰科学家高特(Gorter)和格伦德(Grendel)把红细胞中的磷脂抽提出来,在水面上铺成单分子层,结果发现磷脂分子排成单层后的面积恰好等于红细胞表面积的两倍。

启发学生认真阅读、思考得出结论:细胞膜是由磷脂双分子层组成的。 讲述:我们知道细胞膜以内是细胞内液,细胞膜以外是细胞外液,细胞内液和细胞外液的主要成分都是水。

屏幕出示下图:

讲述:构成细胞膜的磷脂双分子层是怎样排布的?请同学们根据屏幕图示想象一下。请第2组同学派代表上台给大家用模型演示。学生排好之后,可以让他说一说为什么要这样排。

屏幕出示排布结果图:

总结:在细胞膜中磷脂分子以疏水尾部相对,亲水头部朝向两侧构成了磷脂双分子层。

讲述:我们知道,细胞膜的主要成分是磷脂分子和蛋白质分子,那么,蛋白质分子分布在细胞膜的什么位置呢?

屏幕出示资料5:20世纪40年代,曾经有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质。但直到50年代,电子显微镜诞生,科学家用它来观察细胞膜。1959年,罗伯特森(J.D.R.Robertsen)在电镜下看到了细胞膜清晰的暗亮暗的3层结构。如图所示:

启发学生认真阅读并充分讨论:你认为暗是什么?亮又是什么?

总结:罗伯特森结合其他科学家的研究成果,最后认为暗是蛋白质,亮是磷脂分子,并且由此构建了蛋白质-脂质-蛋白质3层结构模型。

屏幕出示下图:

讲述:请同学们对照上图想象一下,3层结构模型中,蛋白质分子在细胞膜中是怎样分布的?请第3组同学派代表上台给大家用模型演示。

屏幕出示3层结构模型中蛋白质分子的分布情况,如下图:

总结:3层结构模型具有两个特点,一是认为蛋白质分子都覆盖在磷脂双分子层的两侧。二是认为构成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子都是静止不动的,细胞膜是静态的。随着科学的发展,3层结构模型的这两个特点逐渐受到人们的质疑。

屏幕出示资料6:随着新的技术手段不断运用于生物膜的研究,科学家发现蛋白质并不是全部平铺在磷脂的表面,有的蛋白质镶嵌或贯穿于磷脂双分子层中的。

首先启发学生认真阅读并充分想象。然后请第4组同学派代表上台用模型演示蛋白质分子覆盖、贯穿、镶嵌3种排列形式如图所示:

总结:动画演示磷脂分子和蛋白质分子在细胞膜中的排布情况。教师进行同步解说:在细胞膜中磷脂分子形成磷脂双分子层,蛋白质分子有的镶嵌,有的贯穿,有的覆盖。

4.2.3探讨细胞膜的结构特点

问题:构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子是不是固定不动的?科学家们通过实验对这个问题进行了研究。

屏幕出示资料7:1970年弗雷(L.D.Frye)和埃迪登(H.Edidin)用红色荧光染料对小鼠细胞膜上的蛋白质进行标记,用绿色荧光染料对人细胞膜上的蛋白质进行标记,然后,让这两种细胞进行融合,形成杂交细胞。同时演示人鼠细胞杂交动画,动画要形象地表现出两种细胞的融合过程,融合后一半呈红色荧光,另一半呈绿色荧光,经过一段时间的培养后,红色荧光点和绿色荧光点均匀分布。

问题:这个实验说明了什么?为什么?

总结:这个实验说明了细胞膜具有一定的流动性。

4.2.4简介细胞膜的流动镶嵌模型

讲述:在新的观察和实验证据的基础上,1972年桑格和尼克森提出细胞膜的流动镶嵌模型。这个模型是目前为止普遍被大家认可的,最具科学性的模型。 屏幕出示流动镶嵌模型,如下图:

教师对照上图详细介绍流动镶嵌模型的结构特点。

屏幕演示流动镶嵌模型中磷脂分子、蛋白质分子流动性动画。教师强调细胞膜的结构特点是:具有一定的流动性。

4.2.5总结对细胞膜结构的探索历程,屏幕出示细胞

膜结构模型建立和完善过程表格,如下:

对细胞膜结构的探索历程

资料	时间	结论
资料1	1895年	膜是由脂质组成的
资料2	20世纪初	细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白质
资料3	1917年	磷脂分子头部是亲水的基团,尾部是疏水的基团
资料4	1925年	磷脂分子以疏水尾部相对,亲水头部朝向两侧,构成了磷脂双分子层
资料5	20世纪50年代	蛋白质分子覆盖在磷脂双分子层的表面
资料6	近代	蛋白质分子覆盖、镶嵌或贯穿于磷脂双分子层中
资料7	1970年	细胞膜具有一定的流动性
资料8	1972年	桑格和尼克森提出流动镶嵌模型

讲述:对照上述表格,回顾细胞膜结构模型的建立和完善过程,想一想,你受到哪些启示?和同学们交流一下。

学生充分讨论、交流后,教师可从以下几方面进行总结:

①人们对细胞膜结构的研究是不断深入,不断向前发展的。

②人们对细胞膜的研究过程是一个艰辛的历程,是一代又一代科学家长期不懈努力的结果。

③科学技术的发展极大地推动了对细胞膜的研究。正是因为电子显微镜的诞生,使人们在显微镜下第1次观察到了细胞膜,正是因为细胞杂交技术的成熟,使人们通过实验的方法证明了细胞膜的流动性。

4.2.6小结(略)

利用科学史进行探究教学设计要注意的是，科学家的发现顺序并不是按教材的逻辑顺序进行的，而是根据当时的情况和条件逐一产生的。所以我们在设计探究教学时要根据自己的逻辑顺序对科学史上的经典实验进行重新组合，而不一定是按照科学发现的顺序逐一罗列。

教材中关于膜的结构的内容都是按讲授的要求进行编排的，没有探究的过程。因此，如果教师需要在此开展探究教学，就需要重新设计，深入挖掘教材内容，从科学史上的经典实验中汲取营养，通过对细胞膜结构发现历程的研读，再现了关于细胞膜结构的研究过程，使学生深刻感受科学探究的艰辛和精彩，并受到了很好的探究思维方法训练。

将日常生活中的自然现象与教材内容相结合也可以设计出很好的探究教学内容。如：农药与害虫、昆虫的抗药性、污染与健康、大棚与蔬菜、鱼的沉浮等等。利用自然现象和生活实际问题设计探究教学过程，贴近学生的生活实际，与学生生活经验密切结合，最容易激起学生的兴趣和注意，探究过程建立在学生的认知基础之上，容易取得好的教学效果。

案例4

鱼的浮沉与鱼鳔的大小关系

金鱼实物展示：将金鱼缸放在讲台上，鱼缸里的三条金鱼快乐而又自在的在水中流动，忽上忽下。 （创设情境，激发学生的探究兴趣）

鱼鳔在鱼的身体内，鱼鳔的大小变化是不能被学生所观察到，教师引导……

1、提出问题：

教师：同学们通过对鱼缸里的金鱼的观察，你想提出什么问题？

由于这些问题中，有些是可以进行探究，有些只是描述性的，有些只是简单的常识性的，通过与学生的交流后选出一个共同的主题。

主题：鱼在水中的浮沉与什么因素有关？ （根据现象提出问题）

2、作出假设：

学生根据生活经验、书本提供的资料和浮沉的实验现象作出假设：

“鱼在水中的浮沉可能与鱼鳔的大小有关?”

但有学生提出不同观点：

①我观察不到鱼的浮沉与鱼鳔有任何关系，因为鱼鳔在鱼的肚子内，我看不到。

②我观察到的是，鱼的浮沉可能与鱼的鳍和尾巴有关。

通过再次观察学生在认识上产生冲突，在猜测结果上产生分歧。

根据学生的猜测意向将学生分成A、B两个大组：

A组有三个小组探究鱼在水中的浮沉可能与鱼鳔的大小有关。

B组三个小组探究鱼的浮沉可能与鱼鳍和鱼尾有关。 （提出初步的猜想和假设）

教师：请各小组自行讨论设计实验方案进行探究。

3、设计探究计划：

学生以小组为单位设计探究方案，通过合理的实验设计，以达到收集证据、进行解释的目的。在学生自行制订探究方案时，我倾听了他们的设想，并给予了必要的指导和帮助，最后让各小组向全班同学说明他们的设想。通过这种迅速、公开的现场评价、讨论，使学生反思自己的设计方案，进一步完善自己的设想，提出更好的探究方法，设计出最佳的探究方案，并再次讨论交流。

探究计划： （通过实验探究）

A组探究：鱼的浮沉与鱼鳔的大小关系

1、取一只盐水瓶装满水，尽可能放进一条尽量大的金鱼，瓶口用软木塞塞紧，软木塞上预先开好一个小孔，并插入一根很细的玻璃弯管，弯管的上端滴入一滴红墨水，并在瓶口及小孔四周涂上凡士林或熔蜡，以防漏气。

2、金鱼从浅层沉到深层时，观察到红色液滴 _____________。

3、 金鱼从深层浮到浅层时，观察到红色液滴 _____________。

B组探究：鱼的浮沉与鱼鳍、鱼尾的关系

1、准备好甲、乙、丙三只玻璃缸，向每只玻璃缸里注水，至六成满。

2、取三条鲫鱼将第一条鱼的尾鳍剪去，放进甲缸里；把第二条鱼的胸鳍和腹鳍剪去，放进乙缸里；把第三条鱼直接放进丙缸里。

3、通过对照实验，观察到甲缸里的鱼： _____________ 。观察到乙缸里的鱼： _____________ 。（设计实验的计划和方案）

4、实施计划：

按制定的探究计划实施探究,根据要求认真做好观察和记录。（通过实验观察收集证据）

5、表达交流、检验假设：

教师：请各小组代表汇报他们小组的探究结果。

学生汇报实验观察结果：

A组：鱼从浅水层到深水层时，红色液滴向内移。 鱼从深水层到浅水层时，红色液滴向外移。 鱼在同一水层中游动时，红色液滴不动。

B组：甲缸里的鱼能保持身体平衡，但游速较慢，且能自由浮沉。

乙缸里的鱼能向前游动，且能自由浮沉，但腹部常会不由自主地翻转 教师：请各小组对实验结果进行讨论和分析，你得出了什么结论？

学生表达探究的结论：

A组：通过实验观察和相关资料知道：鱼的浮沉与鱼鳔的大小有关，鱼从浅水层到达深水层时由于受到水的压力使鱼鳔变小，鱼就自然下沉。

探究结论：鱼的浮沉与鱼鳔的大小有关。

B组：通过实验观察和相关资料知道：鱼的胸鳍、腹鳍具有保持鱼体平衡的作用，尾鳍则是一个推进器，具有推进鱼体前进的作用。而鱼能在不同的水层中静置则与鱼的胸鳍、腹鳍、尾鳍无关。

探究结论：鱼的浮沉与鱼鳍无关。但鱼的游动、平衡和转向与鱼鳍有关。 （根据证据进行解释）

7、合作交流总结

教师展示鲫鱼的模型，师生互动合作交流。

课件展示：潜水艇的沉浮（STS教育）

（合作与交流）

结束语。

掌握利用现有教材资源将讲授内容转变为探究内容的基本方法，有利于教师根据学生情况和教学需要，在两类教学方式之间进行自由选择。从而使教师的教学有更大的空间和自由度。有助于教师在核心知识上投入更大的时间和精力以利于突破教材的重难点；而在相对次要的知识点上采用讲授法进行教学，以利于提高教学的速度，达到速度与效益兼顾的效果。

为了帮助第一线教师拓展思路，下面结合新教材提供50个选题，各位可以举一反三，开发出更多更好的题目，与大家共享一起交流。