高中生物实验的能力培养:高中生物实验教学中的能力培养
生物学是一门实验性科学。对高中学生来说,生物实验教学主要包括常见的仪器、器具、药品的使用能力,还有对实验程序的理解能力,对实验结果的分析能力,对实验中出现的异常情况的处理能力等。
一、让学生明确仪器的原理和药品的特性,是培养学生使用它们的能力的基础
“知其然,应该知其所以然”。对仪器的原理、药品的特性不了解,使用起来就会带有盲目性,就不可能形成使用能力。例如,学生对低倍镜和高倍镜的选择上,经常不能根据观察对象的特点和观察目的进行合理的选择来使用,学生常常由于好奇心的驱使和对低倍镜、高倍镜特点的无知,总是一上来就用高倍镜,认为高倍镜总比低倍镜观察清楚。这种盲目性,是由于学生不了解显微镜的基本原理,不了解高倍镜放大倍数大,分辨率高,但所看到的实际面积小,即视野小。而且倍数越高,看到材料的厚度就越薄,高倍镜适宜观察局部和细节。低倍镜所看到的面积大,适宜观察材料的整体结构,以及寻找观察目标。只要学生了解了这些基本原理,才能正确选用低、高倍镜。由低倍镜换高倍镜时,如果图像不太清晰,只需调节细准焦螺旋,就可以看清图象了。至此学生只有了解了上述的基本原理和操作方法,才能正确使用高倍镜。另外,如果镜中有污染的花斑或异物,就会影响对微细结构的观察,清除花斑或异物,也是形成使用能力的一个方面。清除污染物,首先应确定污染物在目镜、物镜还是装片(或切片)上。因此应让学生了解目镜在镜筒上可用手做圆周转动,装片(或切片)在载物台上可用手向任意一个方向移动或用移动器上下左右移动,如污染物在装片(或切片)上,移动装片(切片),污染物则随之移动而反方向移动,否则,污染物就在物镜上。在清除直镜筒的显微镜目镜和物镜上的污染物时,还应让学生了解先后顺序,应先摘下物镜,然后再摘下目镜,试擦完毕装上时,则应先装目镜后装物镜,因为这样可以防止因摘装目镜时与镜筒摩擦下来的尘渣沿镜筒落入物镜的内部。
在明确学生实验中药品的使用能力方面:例如,在观察植物细胞的有丝分裂实验中,应让学生了解龙胆紫或洋红是与染色体结合的碱性染料,碱性染料是指有色离子是阳离子的染料,而不是染液的pH呈碱性。这样就引出了一个问题,醋酸起什么作用?应让学生了解2 %醋酸是染料的溶剂,在染色时增加了细胞的通透性,而不引起细胞膨胀,利于染液的离子进入细胞而使细胞核内的染色体着色。在观察根对矿质元素离子的交换吸附现象时,要让学生了解自来水中有许多阳离子,可以将已交换吸附在根细胞表面的亚甲基蓝阳离子交换下来,使蓝色的根变浅,而影响实验效果,从而使学生明确为什么用蒸馏水冲洗根上的浮色,并且知道整个过程中所用的蒸馏水不能被污染。在提取叶绿体色素中,要让学生了解叶绿体色素是有机物,可以溶于有机溶剂。了解在叶绿素中的Mg易被叶子的细胞液内的有些有机酸的H取代而转变成去Mg 的叶绿素,影响对色素的观察,从而使学生明确为什么要用丙酮作提取剂,为什么一定不要让层析液没及滤纸上的滤液细线,为什么在研磨前要加入碱性盐——少量的碳酸钙。当然,也只是在这个基础上学生才能灵活地运用它。
总而言之,教师要善于把实验仪器及药品性质、使用原理讲清,这对提高学生使用它们的能力大有好处。
二、培养学生善于分析实验程序
一个较为复杂的实验过程是设计人员长期辛勤劳动的结晶,它往往是经过几十次甚至上百次的反复摸索。所以,学生实验中,不能单纯地用实验指导进行“按方抓药”出现结果就行了。而要指导学生去分析实验中每一步骤的作用,每一个处理意义以及各步骤之间的联系,从中学习解决问题、研究事物的方法。例如,在观察植物细胞有丝分裂实验过程中,大致为:培养10%HCI解离漂洗染色压片。 要让学生了解根尖放在10%HCI溶液中是为了溶解细胞间的果胶质, 使根尖细胞间变得松散,便于压片,否则根尖细胞很难压散,不利在镜下观察。另外,通过10%HCI的处理,使细胞迅速死亡, 让细胞分别保留各自的分裂状态。漂洗是为了冲洗解离液(10%HCI),否则影响染色效果。 又如用龙胆紫或醋酸洋红溶液染色的目的是,这两种染料易使细胞核内的染色体着色,从而增大细胞核与周围部分的反差,便于观察染色体分布和变化,压片的目的是使细胞分散开,变成单层,否则光线无法透过会影响观察。加清水是起润滑剂和利于细胞分散的作用,压片时,在盖玻片上再加一片载玻片的目的是防止手指与盖玻片直接触压,会将极薄的盖玻片压碎(在镜下观察前应将载玻片取下,并注意不要让盖玻片移位)。在叶绿体中色素的提取和分离实验中,制备滤纸条时,应让学生了解将滤纸剪成长10厘米是因为胡萝卜素在纸条上扩散的距离约为9 厘米左右;宽1厘米是利于划出齐而均匀的滤液细线, 去两角为了使层析液在纸条上扩散速度均衡,后两者都是为了扩散出四条平行的色带。在距去两角的一端1厘米处用铅笔画一横线, 目的是为划滤液细线提供参照线并且防止层析时在盛有3毫升层析液的烧杯(100毫升)中,滤液细线被层析液没及。划滤细线时还应让学生知道干燥后重复划2—3次,是为了增加色素的分子数,以便在纸条上走出四条明显的色素带来。如果在不干燥的情况下连续划线,色素会随滤液中的液体(如丙酮)在纸条上的扩散而扩散,划出的滤液细线较宽,其结果是相邻的两条色带会发生部分重叠。因此,在实验中,应根据学生程度和涉及原理的难易不同,由教师讲清或提出问题让学生思考,使学生既知道实验应怎么做,也知道为什么这样做。
三、培养学生善于分析实验现象
在实验中,经常存在着对实验结果的记录,而轻视对实验过程中间出现某些现象的记录,重视结果而不重视分析结果,重视对成功实验的肯定,而不重视对实验中的失败查找原因等现象。这不利于学生实验能力的提高。例如,在观察植物有丝分裂的实验中,在显微镜的某个视野中,要让学生了解为什么看到的细胞多数为间期的细胞。在质壁分离和复原的实验中要让学生了解液泡的体积大小、颜色变化如何。在叶绿体中色素提取和分离实验中四种色素彼此分离的原理是什么,这一原理单靠高中教科书中的知识还不够,应让学生了解滤纸是一种吸附剂,层析液是一种展开剂,四种色素的化学结构和性质不同,它们在滤纸上吸附能力不同,在层析液中(展开剂)溶解度不同,因此,四种色素随着层析液在滤纸条上的扩散速度就不同,胡萝卜素溶解度大而吸附力小,扩散速度快,叶绿素b溶解度小而吸附力大,扩散速度则慢。
在实验中,因某种原因,个别学生的实验结果不明显或失败,
老师应指导学生查找原因。如叶绿体中色素提取和分离的实验结果四条色素带部分或全部不明显,老师可提示:(1)是否丙酮用量过多, 滤液太稀;(2)是否用的新鲜叶,是否用的全部是幼嫩的叶;(3)划滤液细线时是否重复的次数少了一些;(4 )层析时滤纸条上的滤液细线是否被层析液没及过。在质壁分离和复原的实验中,有的学生很快就观察到质壁分离和复原现象。但有的学生虽然在步骤方法上都按要求进行了,但没有发现质壁分离现象,教师应启发学生寻找原因:取下的表皮是否是死亡的角质层细胞?是否由于未用蔗糖溶液浸泡材料?是否蔗糖溶液被原清水稀释而造成浓度不够?是否视野太亮,反差度小而未能看清?还有的学生虽然质壁分离了却不能复原,教师也询问一下,是否蔗糖溶液浓度自行加高了?是否质壁分离时间太久而造成细胞死亡?
总之,在生物教学过程中,教师应加强对学生的能力的培养,定会事半功倍,提高教学质量。
高中生物实验的能力培养:新课程下高中生物实验教学的必要性
创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力。面对科学技术的发展和知识经济的挑战,我国的教育总体上还存在着不相适应的状况,尤其在应试教育的影响下,学生动手实验操作综合能力和知识创新能力的培养成为教育的难点。生物学是一门以实验为基础的实践性与理论性很强的学科,因此高中生物教学必须重视实验教学,实验教学对一个高中生的生物学习有着至关重要的作用。
科学教育的主要目的是提高全体学生的科学素养。公民的科学素养主要包括:科学观念,科学精神,科学态度,科学知识,科学方法和科学的实践能力等方面。生物科学作为由众多生物学事实和理论组成的知识体系,是在人们不断探究的过程中逐步发展起来的。生物课程是自然科学课程,在培养学生科学素养方面有着重要任务。
实验是一种以认识为直接目的的探索活动,是人类认识客观世界的事物、性质和规律,从而能动地改造客观世界的实践活动。进入 21世纪以来,生物科学的发展尤其以现代生物科学理论和现代生物学实验作支撑。因此,生物学实验是生物科学形成和发展的基础,是中学生物学教学的重要组成部分,是达成高中生物课程目标的基本途径和方法。21世纪的人才应该是具有创新意识和丰富的实践经验的高素质的人才,高中生物课程承担着培养具有实验、实践能力和创新意识的未来社会人才的任务。所以,生物学实验是生物学教学的重要基础,是生物学教学的重要内容,是生物学教学的重要方法。
实验内容是高中生物新课程“内容标准”的重要组成之一。与现行教学大纲相比较,高中生物新课程的实验内容、数量和类型都有显着地变化。《标准》中必修1模块列有实验5个,探究4个,资料搜集和分析2个,参观1个。《大纲》中列有实验6个,研究性课题1个。《标准》中不仅实验数目多,而且有各种实验类型,通过这些多样的实验可以锻炼和培养学生的多种能力。例如,通过《标准》中的《观察DNA、RNA在细胞中的分布》、《检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质》、《观察线粒体和叶绿体》、《叶绿体色素的提取和分离》等实验,培养实验操作技能和实验观察能力;通过5、6、8和9等实验,接受科学探究方法的训练,培养其科学探究能力;通过5和10,培养其实验创新能力;通过11和12搜集有关细胞研究和应用方面的信息,培养学生搜集、处理和交流信息的能力。其中实验和探究,一方面紧扣学习的核心内容,另一方面涉及多种方法和技能。但是,《大纲》中的6个实验基本上都是验证性实验,在能力培养方面比较单一。
另外,在必修2“遗传与进化”和必修3“稳态与内环境”的《标准》中包含的实验内容和类型也都明显多于《大纲》,它们不仅可以帮助学生领悟假说——演绎、理解系统分析、建立数学模型、取样调查等方法,而且对于学生领悟科学方法也十分重要。《标准》中选修1“生物技术实践”的内容全部是实验课,共选择了13项课题,其中包含的具体实验内容,多数将设计成探究性实验,以培养学生设计实验、动手操作、收集证据等科学探究的能力,增进学生对生物技术应用的了解。而《大纲》中选修部分仅列有实验2个,实习1个,形式和能力培养方面都很单一。
新课程下高中生物实验教学非常重视能力目标的培养,可以使学生具有较强的观察能力,能够根据观察所得的现象发现问题、提出问题,并通过分析提出自己的见解。在实验中,经常存在着对实验结果的记录,而轻视对实验过程中间出现某些现象的记录,重视结果而不重视分析结果,重视对成功实验的肯定,而不重视对实验中的失败查找原因等现象,这些都非常不利于学生实验能力的提高。例如,在观察根尖分生组织细胞有丝分裂的实验中,在显微镜的某个视野中,要让学生了解为什么看到的细胞多数为间期的细胞。在质壁分离和复原的实验中要让学生了解液泡的体积大小、颜色变化如何。在叶绿体中色素提取和分离实验中四种色素彼此分离的原理是什么,这一原理单靠高中教科书中的知识还不够,应让学生了解滤纸是一种吸附剂,四种色素的化学结构和性质不同,它们在滤纸上吸附能力不同,在层析液中溶解度不同,因此,四种色素随着层析液在滤纸条上的扩散速度就不同,胡萝卜素溶解度大而吸附力小,扩散速度快,叶绿素b溶解度小而吸附力大,扩散速度慢。
新课程下高中生物实验教学可以使学生初步掌握科学研究的基本过程和方法。例如,让学生明确实验仪器的原理和药品的特性,掌握选择实验仪器、实验材料的方法,是培养学生使用它们的能力的基础。对仪器的原理、药品的特性不了解,使用起来就会带有盲目性,就不可能形成使用能力。学生在对低倍镜和高倍镜的选择上,经常不能根据观察对象的特点和观察目的进行合理的选择,学生常常由于好奇心的驱使和对低倍镜、高倍镜特点的不了解,总是一开始就用高倍镜,认为高倍镜总比低倍镜观察清楚。这种盲目性,是由于学生不了解显微镜的基本原理,不了解高倍镜放大倍数高,分辨率高,但所看到的视野小。因此,高倍镜只适宜观察局部和细节。低倍镜放大倍数低,但看到的细胞多,适宜观察材料的整体结构,以及寻找观察目标。只有学生了解了这些基本原理,才能正确选择和使用低倍镜、高倍镜。
新课程下高中生物实验教学非常注重强化过程训练。实验教学不仅要求学生掌握各项基本技能,如显微镜使用、临时装片制作等,还要求学生能使各项实验基本技能系统化、整体化,并达到融会贯通,熟练运用到新情境中去解决新问题。因此,实验教学必须强调过程训练。以探究性实验为例,具体要求是:观察要仔细、客观;根据观察提出的问题要有一定的研究价值;假设是经过周密的思考,针对问题提出的一种答案,用来解释观察的现象;实验要设计正确的方法和步骤,为了增强说服力,还需要设置对照组,实验常常要重复多次,结果才;得出结论要有充分的事实依据。
新课程下高中生物实验教学注重让学生说出自己的情感和体验。在实验的过程中伴随着丰富的情感体验,这种体验往往比记住科学结论更有价值,这是科学素养的重要组成部分之一。而社会的发展告诉我们懂感悟、会评价、能表达是一个未来社会人的必备素质。所以,让学生把自己的真实感受表达出来并认真倾听别人的感受,从中有所感悟这是十分必要的。当然在培养学生学会自评和互评的过程中, 教师更应懂得如何去正确的评价学生。教师对学生的评价可以贯穿整个活动的始终,在活动过程中评价学生可以指导学生进行探究,在活动结束后评价学生可以激起学生学习的信心和兴趣。另外,教师评价要注意不能用同一尺度来评价所有学生,不同的学生其兴趣、能力、特点都会有所差异。因此,不能用同一标准来评价。否则,会影响某些学生学习的积极性和兴趣。适当的评价对于那些在活动中存在严重不足的学生来说,可以激起他们的上进心和自信心。
新课程下高中生物实验教学的实施还面临着一些困难。实验教学要想实现三维目标绝不是短时间、几次实验就可以奏效的,它是一个长期的渐进的过程,要抓住每次实验的机会。有时侯知识性内容的教学占据了课堂的大多时间,使得探究性实验的时间不充足,难度也加大。教师的认识和能力有待进一步提高。由于考试分数和升学率的问题,仍有一部分教师只重视实验理论的教学,只关心学生能否做好高考生物实验题,对实现教学中学生的能力目标和情感态度价值观目标的积极性不大,要求也不高。教学设备不充足,尤其很多学校的实验设备落后、陈旧,根本无法满足新课程下高中生物实验的需要。缺乏社会的支持,尤其是缺乏学生家长的配合。家长们往往认为高考不考察实验操作,生活中也不注重对学生生活自理能力的培养,这些都限制了学生动手能力的培养和实验意识的提高。不管目前生物实验教学中的困难有多大,我们高中生物老师应该认识到实验教学的重要性,要想尽一切办法去开展实验,让学生的能力在实验中得到提高.
高中生物实验的能力培养:浅谈高中生物实验教学中的能力培养
生物学是一门实验性科学。对高中学生来说，生物实验教学主要包括常见的仪器、器具、药品的使用能力 ，还有对实验程序的理解能力，对实验结果的分析能力，对实验中出现的异常情况的处理能力等。
一、让学生明确仪器的原理和药品的特性，是培养学生使用它们的能力的基础
“知其然，应该知其所以然”。对仪器的原理、药品的特性不了解，使用起来就会带有盲目性，就不可能 形成使用能力。例如，学生对低倍镜和高倍镜的选择上，经常不能根据观察对象的特点和观察目的进行合理的 选择来使用，学生常常由于好奇心的驱使和对低倍镜、高倍镜特点的无知，总是一上来就用高倍镜，认为高倍 镜总比低倍镜观察清楚。这种盲目性，是由于学生不了解显微镜的基本原理，不了解高倍镜放大倍数大，分辨 率高，但所看到的实际面积小，即视野小。而且倍数越高，看到材料的厚度就越薄，高倍镜适宜观察局部和细 节。低倍镜所看到的面积大，适宜观察材料的整体结构，以及寻找观察目标。只要学生了解了这些基本原理， 才能正确选用低、高倍镜。由低倍镜换高倍镜时，如果图像不太清晰，只需调节细准焦螺旋，就可以看清图象 了。至此学生只有了解了上述的基本原理和操作方法，才能正确使用高倍镜。另外，如果镜中有污染的花斑或 异物，就会影响对微细结构的观察，清除花斑或异物，也是形成使用能力的一个方面。清除污染物，首先应确 定污染物在目镜、物镜还是装片（或切片）上。因此应让学生了解目镜在镜筒上可用手做圆周转动，装片（或 切片）在载物台上可用手向任意一个方向移动或用移动器上下左右移动，如污染物在装片（或切片）上，移动 装片（切片），污染物则随之移动而反方向移动，否则，污染物就在物镜上。在清除直镜筒的显微镜目镜和物 镜上的污染物时，还应让学生了解先后顺序，应先摘下物镜，然后再摘下目镜，试擦完毕装上时，则应先装目 镜后装物镜，因为这样可以防止因摘装目镜时与镜筒摩擦下来的尘渣沿镜筒落入物镜的内部。
在明确学生实验中药品的使用能力方面：例如，在观察植物细胞的有丝分裂实验中，应让学生了解龙胆紫 或洋红是与染色体结合的碱性染料，碱性染料是指有色离子是阳离子的染料，而不是染液的pH呈碱性。这样就 引出了一个问题，醋酸起什么作用？应让学生了解2 ％醋酸是染料的溶剂，在染色时增加了细胞的通透性，而 不引起细胞膨胀，利于染液的离子进入细胞而使细胞核内的染色体着色。在观察根对矿质元素离子的交换吸附 现象时，要让学生了解自来水中有许多阳离子，可以将已交换吸附在根细胞表面的亚甲基蓝阳离子交换下来， 使蓝色的根变浅，而影响实验效果，从而使学生明确为什么用蒸馏水冲洗根上的浮色，并且知道整个过程中所 用的蒸馏水不能被污染。在提取叶绿体色素中，要让学生了解叶绿体色素是有机物，可以溶于有机溶剂。了解 在叶绿素中的Mg易被叶子的细胞液内的有些有机酸的H取代而转变成去Mg 的叶绿素，影响对色素的观察，从而 使学生明确为什么要用丙酮作提取剂，为什么一定不要让层析液没及滤纸上的滤液细线，为什么在研磨前要加 入碱性盐——少量的碳酸钙。当然，也只是在这个基础上学生才能灵活地运用它。
总而言之，教师要善于把实验仪器及药品性质、使用原理讲清，这对提高学生使用它们的能力大有好处。
二、培养学生善于分析实验程序
一个较为复杂的实验过程是设计人员长期辛勤劳动的结晶，它往往是经过几十次甚至上百次的反复摸索。 所以，学生实验中，不能单纯地用实验指导进行“按方抓药”出现结果就行了。而要指导学生去分析实验中每 一步骤的作用，每一个处理意义以及各步骤之间的联系，从中学习解决问题、研究事物的方法。例如，在观察 植物细胞有丝分裂实验过程中，大致为：培养10％HCI解离漂洗染色压片。 要让学生了解根尖放在10 ％HCI溶液中是为了溶解细胞间的果胶质， 使根尖细胞间变得松散，便于压片，否则根尖细胞很难压散，不利 在镜下观察。另外，通过10％HCI的处理，使细胞迅速死亡， 让细胞分别保留各自的分裂状态。漂洗是为了冲 洗解离液（10％HCI），否则影响染色效果。 又如用龙胆紫或醋酸洋红溶液染色的目的是，这两种染料易使细 胞核内的染色体着色，从而增大细胞核与周围部分的反差，便于观察染色体分布和变化，压片的目的是使细胞 分散开，变成单层，否则光线无法透过会影响观察。加清水是起润滑剂和利于细胞分散的作用，压片时，在盖 玻片上再加一片载玻片的目的是防止手指与盖玻片直接触压，会将极薄的盖玻片压碎（在镜下观察前应将载玻 片取下，并注意不要让盖玻片移位）。在叶绿体中色素的提取和分离实验中，制备滤纸条时，应让学生了解将 滤纸剪成长10厘米是因为胡萝卜素在纸条上扩散的距离约为9 厘米左右；宽1厘米是利于划出齐而均匀的滤液细 线， 去两角为了使层析液在纸条上扩散速度均衡，后两者都是为了扩散出四条平行的色带。在距去两角的一端 1厘米处用铅笔画一横线， 目的是为划滤液细线提供参照线并且防止层析时在盛有3毫升层析液的烧杯（100毫 升）中，滤液细线被层析液没及。划滤细线时还应让学生知道干燥后重复划2—3次，是为了增加色素的分子数 ，以便在纸条上走出四条明显的色素带来。如果在不干燥的情况下连续划线，色素会随滤液中的液体（如丙酮 ）在纸条上的扩散而扩散，划出的滤液细线较宽，其结果是相邻的两条色带会发生部分重叠。因此，在实验中 ，应根据学生程度和涉及原理的难易不同，由教师讲清或提出问题让学生思考，使学生既知道实验应怎么做， 也知道为什么这样做。
三、培养学生善于分析实验现象
在实验中，经常存在着对实验结果的记录，而轻视对实验过程中间出现某些现象的记录，重视结果而 不重视分析结果，重视对成功实验的肯定，而不重视对实验中的失败查找原因等现象。这不利于学生实验能力 的提高。例如，在观察植物有丝分裂的实验中，在显微镜的某个视野中，要让学生了解为什么看到的细胞多数 为间期的细胞。在质壁分离和复原的实验中要让学生了解液泡的体积大小、颜色变化如何。在叶绿体中色素提 取和分离实验中四种色素彼此分离的原理是什么，这一原理单靠高中教科书中的知识还不够，应让学生了解滤 纸是一种吸附剂，层析液是一种展开剂，四种色素的化学结构和性质不同，它们在滤纸上吸附能力不同，在层 析液中（展开剂）溶解度不同，因此，四种色素随着层析液在滤纸条上的扩散速度就不同，胡萝卜素溶解度大 而吸附力小，扩散速度快，叶绿
素b溶解度小而吸附力大，扩散速度则慢。
在实验中，因某种原因，个别学生的实验结果不明显或失败，老师应指导学生查找原因。如叶绿体中色素 提取和分离的实验结果四条色素带部分或全部不明显，老师可提示：（1）是否丙酮用量过多， 滤液太稀；（ 2）是否用的新鲜叶，是否用的全部是幼嫩的叶；（3）划滤液细线时是否重复的次数少了一些；（4 ）层析时 滤纸条上的滤液细线是否被层析液没及过。在质壁分离和复原的实验中，有的学生很快就观察到质壁分离和复 原现象。但有的学生虽然在步骤方法上都按要求进行了，但没有发现质壁分离现象，教师应启发学生寻找原因 ：取下的表皮是否是死亡的角质层细胞？是否由于未用蔗糖溶液浸泡材料？是否蔗糖溶液被原清水稀释而造成 浓度不够？是否视野太亮，反差度小而未能看清？还有的学生虽然质壁分离了却不能复原，教师也询问一下， 是否蔗糖溶液浓度自行加高了？是否质壁分离时间太久而造成细胞死亡？
总之，在生物教学过程中，教师应加强对学生的能力的培养，定会事半功倍，提高教学质量。
高中生物实验的能力培养:高中生物实验效果提高方式
教师更新教育理念
教师让学生直接到实验室做实验,学生什么也不会,数次实验后学生没有任何收获,造成这些现象的原因就是教师的观念没有更新,实验不能当做是理论的巩固,实验在每个生命规律的发现中都起到的至关重要的作用,没有实验假说就永远到不了定律,只有在实验的基础上,通过分析总结才能获得新知。所以教师必须更新理念,让学生带着问题到实验中去,真正成为实验的主人,才能真正地找到答案。
不断提高教师的专业素养
教师的专业素养是实验课堂有效的基础,是驾驭实验课堂的基本能力。因此,每一堂实验课之前,教师一定要先做预实验,做到非常娴熟,且能预知实验中会出现的各种情况,要做到这点,对教师的专业素养要求非常高,需要不断地积累和收集与生命科学相关的材料,不断提高各种相关知识的丰富程度。
重视实验小组建设,发挥小组合作优势
绝大多数高中的生物实验都需要分组,所以小组建设是高中生物分组实验的前提和保障。实验小组的分配合理能起到带动和协调作用,现行的较好的分配原则是按照学生的各方面的能力实行组间同质、组内异质分配,这样分配能较大限度地发挥组内优势,分工不同让学生学会合作,学会交流,尤其是新课标实行后,内容扩大增多,还增加了不少探究性实验,这就更需要组内和组间集思广益、取长补短,共同发展、实现共赢。
实验课的课前准备也是很好的资源
实验的准备是一个工作量大且烦的工作。不少老师也正是因此而放弃生物实验的。我们可以把实验课的课前准备让给学生来做,实践表明这是一种很好的资源,参与准备的学生会比其他同学更理解实验、喜欢实验、热爱实验,更容易激发他们学习生物的兴趣。我曾经做过实验,让生物成绩最差的同学来参与准备实验,后来这些同学都在生物方面都取得了巨大进步。
创新实验更能激发学生兴趣
生物课本中的实验是一些比较经典的实验,学生容易做,但这些实验都有一些共同的特点,那就是课本上都有实验的结果,学生会表现出冷淡。相反,如果对课本上的实验在不违反原则的前提下进行适当的改造,学生无法预知实验的结果,学生往往会充满好奇,从而激发他们浓厚的兴趣,如果能抓好这一点,就很容易让学生产生强烈的求知欲。如在叶绿体色素的提取和分离实验中,有的学生将滤纸条更换成白粉笔和圆形滤纸,效果奇特,学生获得极大的满足。因此,在平时的实验中,要保护好学生的好奇心,这往往正是创新的源泉。
拓展时间和空间,较大限度利用资源
绝大部分学校的实验室都是学生分组实验时开放的,这样在很大程度上限制了生物实验的发展。另外,学校宝贵的资源也就大部分时间处于闲置状态,造成了极大的浪费,而少部分同学平时产生的疑惑,或者在学习中产生了新思路、新方法,就不能及时到实验室进行探究和验证。所以实验室可以采用预约开放、定时开放等不同的形式,来弥补实验课时不足的现象。
纵观教学现状,实验课成了教学的最薄弱环节,离课标要求相差甚远。作为一名生物教师,要高度重视实验对培养学生的素质和能力的重要性,运用有效的实验教学策略,提升实验教学的水平,让学生真正成为实验课堂教学的受益者。
高中生物实验的能力培养:基于探究的高中生物实验教学策略
[摘要] 科学 探究是学习生物学基本、有效的途径之一,它有助于学生形成对生命世界的正确认识、对科学本质的理解和对生物学 规律 的领悟,应作为高中生物学教学的基本内容和方法。设计一个基于探究的实验活动对于一般的实验教学来说,只要能在两方面加以改变,就可以将验证式的实验转变成开放性探究实验。一是改变实验活动在整个教学中的优先次序,不要将实验活动安排在教学的,让学生在实验前还不知道实验的结果;第二是将以往只注重验证课本理论的一些典型实验项目,改变成比较重视探究过程的实验让学生加以探究。
以实验为载体的探究是生物教学最显着的特征,也是生物教师最常用、最擅长的手段。但是,在实践中“实验”与“探究”的结合并不象预想的那样顺畅。基于探究的实验教学策略,是在吸收已往实验教学改革中有益经验的基础上,探索一条有效、完整、开放的实验教学方式,以回归实验教学在培养学生实证意识、思维品质、质疑精神等方面的作用和地位,为提高学生的科学素养服务。
一、问题的提出
从教学论的角度看,实验教学是指在使用实验仪器情景下的一种教学形态。高中生物实验与其他理科实验一样,具有直观、形象的特征,能高度浓缩地展示人们认识和发现某一知识、原理的过程,能帮助学生在较短时间内认识和理解相关的科学知识。但这种对实验和实验教学的认识,在本质上将它放在了知识教学的从属地位,实验教学的目标只是追求一个预设的结论。虽然在实验教学的过程中,教师会注意对学生进行有关实验技能、方法和探究思维等方面的训练,但这些往往被放在次要的位置。
科学探究的提出给实验和实验教学以全新的视角。《生物课程标准(实验)解读》指出:“科学探究是生物学中不可缺少的、动态的部分”[1]。高中生物课程应该反映生物科学的“完整画面 ”,应该将科学探究作为高中生物学教学的基本内容和方法。科学探究活动也是学生学习生物学基本、有效的途径之一,它有助于学生形成对生命世界的正确认识、对科学本质的理解和对生物学规律的领悟。生物实验作为教师转变教学方式、实施科学探究的最有效的手段之一,具有强化学生实证意识、提升学生思维品质、培养学生质疑精神的重要作用,倡导基于探究的实验教学策略,将学生置身于一种动态、开放、个性、多元的学习环境中,打破原有学科的封闭性和课程选择的单一性,让学生自主探索,主动求知,学会收集、分析和利用各种信息及信息资源,实质上就是在提高学生的科学素养。
二、如何在一般实验中体现探究的思想
美国学者施瓦布曾经把科学实验活动分成三个层次, [2]根据实际还可以加上一个层次,即将问题、方法步骤及答案均提供给学生,学生只要按此步骤去做实验,验证已知的结果,可称之为零层次(见表1)。
探究也是分层次的,一些学者根据探究活动的难易程度以及学生参与探究程度的不同,将探究性实验划分了不同的层次(见表2)。[3]
至此,可以清楚地表明,验证性实验、演示实验、学生实验基本上属于0水平探究,也就是没有体现科学探究的基本精神,随着有关实验的问题确定、解决问题的程序和做结论等几个方面学生参与程度的增加,探究的深度也不断增加,直至开放式的研究。由此可见,随着新课程将科学探究作为核心理念,实验和实验教学的作用得到了显着的提高。
众所周知,学科教学在知识的量上有明确的任务,探究性学习要花费更多的时间。一些老师之所以在实验教学中倾向于低水平的探究,一方面是观念的问题,视课堂的“乱”为洪水猛兽,怕失去对课堂的控制;另一方面是技能的问题,试问,从小到大,我们有多少教师有过探究性学习的经历?
事实上,在实际教学中,教材已充分考虑到了这些因素,高层次、开放性探究实验活动是十分有限的。学生在更多的时候需要从多种多样的不同层次的探究实验活动中学习各种科学探究方法和科学探究技能。因此,如何在一般实验中体现探究的思想是教师的必然选择,也是推进探究教学的必由之路。
那么,怎样设计一个基于探究的实验活动呢?
对于一般的实验教学来说,只要能在两方面加以改变,就可以将验证式的实验转变成开放性探究实验。一是改变实验活动在整个教学中的优先次序,不要将实验活动安排在教学的,让学生在实验前还不知道实验的结果;第二是将以往只注重验证课本理论的一些典型实验项目,改变成比较重视探究过程的实验让学生加以探究。从实际上考虑,让学生探究的必须是个难度不高而且没有危险性的实验,教师才能安心放手让学生探究,而且实验内容要能与上课内容直接相关,并且适合学生的程度,又不需额外增加太多教学时间,如此老师才易于安排和融入原来的教学进度中。所以从现有的实验项目中挑选一些单元,改变原有实验教学方式再加一些巧思即可达到目的。 三、基于探究的生物实验教学活动设计案例
“酶的催化效率—过氧化氢分解”是高中生物学的一个重要教学内容,实验的目的主要是,认识酶作为生物催化剂,与无机催化剂相比,有何特点?按照过去的方式,为了体现探究,教师通常把演示实验改变成学生实验,学生通过在两支编号为1号和2号的试管中分别注入3mL2%过氧化氢溶液,然后在1号试管中加入鸡肝匀浆或马铃薯匀浆少许,在2号试管中加入二氧化锰少许,作为催化剂,轻轻振荡试管,观察两支试管中气泡产生的多少和快慢来比较反应的速率,推理出生物催化剂过氧化氢酶和无机催化剂二氧化锰催化效率的高低,从而得出酶的催化作用具有高效性的特点。
这样的实验活动,场面热闹,学生不定地按照教师的指令动手做实验,实验的成功率也很高。可是,如果仔细分析,学生的行为实际上是对教师指令的被动回应:把鸡肝匀浆和二氧化锰分别加入到盛有3mL2%过氧化氢溶液的试管中,使之产生一种预定的变化。这样做,看似在观察与探究,实质上仍然停留在“告诉事实、验证结论”的水平,仅仅从过氧化氢酶和二氧化锰2个催化反应实验的比较,并不能推理出生物催化剂比无机催化剂具有高效性的特点,显然,学生思维加工的投入量不够充足。
针对上述情况的改进课,如果我们对实验进行改进和拓展,实验探究的水平就会明显提高。
(一)提出问题
经过日常生活的积累和化学课程的学习,学生已经了解到很多地方都需要催化剂,比如说:汽车尾气排放催化装置、 工业 制硫酸、合成氨、酶催化生物大分子等。并且在课堂上也已经学习了使用催化剂的几个化学反应,如氯酸钾催化受热分解、双氧水催化分解等。在理解元素周期律以后,还可引导学生分析讨论“催化剂与化学反应的关系”。
一般情况下,学生大多能提出如下问题:催化剂与化学反应是否有一一对应的关系?催化剂是如何改变化学反应速率的?催化剂在化学反应中的特点是什么?这种超学科的知识整合,对于激发学生的探究热情是十分有效的。
(二)猜想与假设
首先要 总结 问题,经过查阅资料、网上搜索、小组讨论,在教师的引导下,学生提出自己的设想:催化剂与化学反应不是一一对应的关系,一种催化剂可以催化不同的化学反应,不同催化剂对同一反应的催化效果可能不一样。
(三)实验准备
1.知识准备。要求学生在课外查阅过氧化氢、二氧化锰、三氧化二铝、鸡肝、马铃薯等的相关物理和化学性质,以及和催化剂相关的知识。
2.器材准备。试管,卫生香,火柴,过氧化氢,二氧化锰,三氧化二铝,鸡肝匀浆(新鲜的和不新鲜的各一份),马铃薯匀浆(生的和熟的各一份)等。
(四)实验探究
实验探究过程如表3所示。
(五)实验结论
1.二氧化锰,三氧化二铝,鸡肝匀浆,马铃薯匀浆,能加快过氧化氢的分解速率,故能作过氧化氢分解的催化剂。
2.新鲜的鸡肝匀浆和生的马铃薯匀浆,催化效率大大高于二氧化锰、三氧化二铝的催化效率。
3.不新鲜的鸡肝匀浆、熟的马铃薯匀浆之所以催化效率降低,有可能是采购回来的肝脏不新鲜,或是制成的肝脏研磨液使用和存放时间过长而变质;熟的马铃薯匀浆可能是高温导致过氧化氢酶失活,说明影响酶催化作用的因素很多。
基于探究的生物实验教学策略是在提高学生 科学 素养课程目标指导下的实验教学改进行动,它的亮点是挖掘课本实验的内涵、拓展课堂实验的功能、提升实验教学的品质,充分体现“自主、探究、合作” 新课程理念,对于推进“以探究为核心的、多样化的生物教学方式”具有一定的指导作用。
