新课程背景下提高实验教学的有效性初探

钟美群

【摘要】本文就新课程背景下提高高中生物实验教学的有效性,对如何培养学生的科学探究能力谈点个人看法。【关键词】新课程目标、实验教学、有效教学、科学探究

新课程的一项重要目标之一是过程与方法,这一目标变“追求学习的结果”为“强调学习的过程”,注重学生学习过程的积极体验和科学方法的掌握与内化。从新课标可以看出对学生实验技能目标已大大提高,衡量实验教学有效性的标准,不仅包括以往教学大纲的基本技能目标是否达到,还包括科学探究技能目标有否达成,要求学生不仅会动手做实验,而且要像科学家那样思考和研究问题。新课标创造性的将以往隐藏在生物学实验教学中的技能特别是科学探究技能充分挖掘出来,在高中阶段大力培养。要实现这一目标,就要推动学生学习方式的变革,即由被动接受性学习向主动探究性学习转变。具有一定的科学探究能力不仅是实现这种转变的前提,也是衡量实验教学有效性的指标之一。

タ蒲探究是指学生用以获取知识、领悟科学的思想观念和科学家研究自然界所用方法而进行的各种活动。高中生物新课程倡导探究性学习,将发展学生的科学探究能力和增强学生的生物学实验的基本技能,列入了新课程的具体目标。尤其是对发展学生的科学探究能力,《标准》中提出11项具体要求,其中的许多方面只有通过实验探究才能实现。实验教学在生物教学中具有重要作用,不仅培养学生科学的探究能力和创新精神,而且对促进新课程所倡导的探究性学习具有重要意义,也对促进实验教学的有效性起着重要的作用。探究性实验是培养学生探究能力和创新精神的重要途径,因此,教师应积极开发实验教学内容,创设探究情景,为学生提供自主学习、探究问题、动手实验的机会。鼓励学生以教材为蓝本选择新的实验材料,调动学生的积极性和主动性;教师可变验证性实验为探究性实验,鼓励学生的求异思维,也可以对课本实验作适当的拓展,培养学生的实验设计创新能力和对实验理论、方法迁移应用能力。

1.创设问题情境,强化学生的探究意识

ヌ骄渴谴游侍饪始的,发现和提出问题是探究式学习的开始。心理学研究表明:问题意识是思维的起点,没有问题的思维是肤浅的、被动的思维。在问题意识的驱使下,让学生自主、积极地投身其中,通过观察、实验、分析、思考等活动,体验知识的获得过程。这也体现了新课程教学策略之中的问题情境策略。因此,善于创设问题情景,提出适合探究、值得探究的问题就显得尤为重要。但刚进入高中阶段的学生探究性实验做得较少,对此感到无从下手,教师可以先对科学探究实验的步骤进行介绍:提出问题→做出假设→制定计划,实施计划→发现规律,得出结论→表达交流。这一过程最好是在教学过程中得以体现,教材中有很多科学家所做的实验都是经典的探究性实验。教师要善于利用这些素材,创设适合的问题情景进行探究性教学,让学生树立探究意识。例如在“酶的发现”教学中,就可以在学生预习之后,设置下列问题让学生交流讨论:

(1)科学家斯帕兰札尼所做的实验要验证什么?

(2)你能猜想一下当时斯帕兰札尼在实验前提出了一个什么样的假设?

(3)斯帕兰札尼所设计的方案其巧妙之处是什么?为什么要这样设计?

(4)斯帕兰札尼发现了什么实验现象?得出了什么结论?

(5)你能像科学家斯帕兰札尼一样设计一个实验来验证酶是一种蛋白质吗?把你的探究步骤写下来,和同学交流。

ネü设置这样的问题流程,使学生不仅了解科学家所做的实验,更重要的是熟悉了科学探究的一般过程和方法,从而强化了学生的探究意识,也是提高实验教学有效性的前提。

2.变验证性实验为探究性实验,激发学生的探究兴趣

ヌ骄啃允笛槭茄生在做实验之前并不知道结论的实验,相对于验证性实验来说,更有利于培养学生的创新精神和探究能力。现行高中生物学教材中有很多验证性实验,这在一定程度上能培养学生的操作能力,但这种按部就班的操作对学生的思维和创新能力的形成是不利的。教师可以在实验操作前将实验目的、内容与探究相结合,变验证性实验为探究性实验。例如,“生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定”这个实验要求:还原糖要用新配制的C_u(OH)₂来鉴定。在学生动手操作前,笔者提出这样的问题:能否将C_u(OH)₂预先配制好保存起来,实验时再拿来使用?学生有的说可以,有的说不可以。笔者继续引导:既然意见不同,何不探究一下呢?学生一下来了兴趣,每一组(6人)设计了两个方案,根据提供的试剂(已配制好,并放置了几天的C_u(OH)₂溶液、0.1%g/ml的NaOH溶液、0.05g/ml的C_uSO₄溶液进行了探究。而在进行探究的过程中,有的小组又提出了这样的问题:(1)教材中说斐林试剂的甲液和乙液必须混合,才能加入组织样液中进行检测。那么是否可以在样液中先加NaOH后加C_uSO₄,或先加C_uSO₄后加NaOH呢?(2)双缩脲试剂能否不按教材中说的先加A液后加B液,而先混合后再进行检测呢?(3)斐林试剂和双缩脲试剂的成分是一样的,那么是否可以用斐林试剂来检验蛋白质,用双缩脲试剂来检验还原糖呢?针对这些问题,笔者并没有肯定一种说法而否定另一种说法,而是鼓励学生去探究。这样就打破了依照教材按部就班进行实验的做法,使“照方抓药式”的实验操作变成了让学生自主探究的学习过程,这样不仅能帮助学生更加牢固地掌握知识,同时也激发了他们的探究兴趣,培养了他们的探究能力和创新精神。当然,教材中这样的例子还很多。例如,“观察植物细胞质壁分离和复原”可以改为“植物细胞质壁分离和复原的材料和试剂选择的探究”。又如,在学习“生长素的生理作用”时,可以通过探究某种植物生长的适宜生长素浓度来开展学习和讨论。另外,教材中还有一些“不能”“不许”的内容,可以引导学生以怀疑的态度去探究,这样获取的知识更牢固、理解更深刻。

タ杉,教学实践中教师完全可以根据现有条件和学生实际的认知能力,有选择地将教材中一部分验证性实验改为探究性实验,提高生物实验教学的有效性,促使学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观"三维目标"上获得可持续的进步和发展。因此,教师要以认真分析教材、挖掘教材,同时也要认真听取学生提出的问题,把验证性实验改为探究性实验,从而激发学生的探究兴趣,也是提高实验教学有效性的保证。

3.拓展课本实验,发展学生的探究能力

ジ咧猩物学课本中安排了许多实验,对这些实验进行适当拓展,可以培养学生的实验设计创新能力和对实验理论、方法迁移应用能力,发展学生的探究能力,从而达到“能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用”的要求,也是提高实验教学有效性的关健。

3.1优选性拓展

ジ据实际情况,对课本实验的材料和实验步骤进行优选和优化,能有效地提高学生的创新思维能力和发展学生的探究能力。

3.1.1优选实验材料

ジ咧锌伪局兴列的有关实验材料,有时会受地域和季节限制而不易采集到,有时即使采集到但实验效果会不太理想,教师可以因地制宜,采集一些当时本地易得的实验材料,让学生做探究实验,还可以让学生自带其它材料做探究实验,选择出最佳的实验材料。例如:学生做“绿叶中色素的提取和分离”实验时,教师除了提供菠菜叶外,还可以提供青菜叶、韭菜叶等。学生做“观察植物细胞有丝分裂”实验时,教师除了提供洋葱根尖,还可提供大蒜根尖、葱根尖、朱顶兰根尖等。上述实验的材料可以让学生分别进行探究实验,如果时间不允许,也可以让学生分组对其中一种材料进行实验,再比较哪组实验效果最佳。

3.1.2优化实验步骤

グ凑湛伪臼笛橐求的方法步骤进行实验,有时难以获得理想实验结果,这时就可以让学生思考、讨论探究其他的实验方法。例如,学生在进行“绿叶中色素的提取和分离”实验时,学生发现用毛细吸管不容易把滤液细线划匀,甚至有时还会把纸划破,此时笔者提出你能找到替换毛细吸管的更合适的画线方法吗?让学生交流、讨论和尝试后教师再为学生提供盖玻片,让学生试着将二片盖玻片迭在一起后,利用其一侧蘸滤液用“盖章”法盖出滤液细线;在分离绿叶中色素时,也可以鼓励学生分离色素的其他方法,教师再为学生提供圆型滤纸,让学生试着用滤纸条做出滤纸棒,再将滤纸棒插入层析液进行色素分离。通过这样的改变。不但实验效果明显,加深学生对实验原理的理解,还激发了学生做实验的积极性和创造性,发展了学生的探究能力。

3.2定量性拓展

タ伪舅安排的实验都是定性实验,在学生进行某些课本实验过程中,教师可有目的地要求学生进行一些定量统计和思考。例如,在学生进行“观察植物细胞的有丝分裂”实验中,要求学生将所观察视野中的细胞总数和处于间期、前期、中期、后期、末期的细胞数目分别统计记录下来,从而定量计算出有丝分裂各时期在细胞周期中所占比例。在学生做了“观察植物细胞质壁分离与复原”实验后,要求学生能检测成熟植物细胞的细胞液浓度大小。

3.3应用性拓展

ト绾卧谙钟械目伪臼笛樽试椿础上进行拓展,并将课本实验的原理、方法应用于解决日常生活、生产实践中的有关问题?这值得师生共同探讨。

在学生做完“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验后,可要求学生运用所学实验方法,检测鉴定某品牌脱脂奶粉是不是用全脂奶粉冒充的?是否含有淀粉?也可以告诉学生,据药理研究,一种茅草的根内含有降血糖的因子及多种有益于健康的成份,某公司将它开发成一种保健饮料。该产品是否适用于糖尿病患者,请学生以此作为探究课题,来鉴定该种茅草的根是否含有还原糖和淀粉。

3.4探究性拓展

ピ诮行了课本实验的基础上,教师给予一定的条件,引导学生作进一步的探究,从而发展学生的探究能力。例如,教师做完“渗透作用”演示实验后可为学生提供如下试剂和用品:铁架台、烧杯和人工膜袋各一个,1%的淀粉溶液、稀碘溶液和细棉线。要求学生设计一个实验装置,探究淀粉溶液中的淀粉和碘溶液中的碘能否通过人工膜,又如在"观察植物细胞的质壁分离和复原"的实验结束后,可以让学生继续探究:能否利用这个实验来检验细胞的死活?怎样设计实验来测定植物细胞的渗透浓度?同一植株上的不同植物细胞的质壁分离速度一样吗?能否在整个实验中都只用一种一定质量浓度的溶液既能观察到质壁分离还能观察到其自动复原?让学生们分组选题交流、讨论设计方案、做探究实验,从而培养其科学探究能力。

プ苤,在实验教学中,教师探究意识的建立和探究能力的提高是培养学生探究能力的前提和关键。在实验教学过程中,教师要善于通过各种途径,努力提高个人的综合素质,而作为生物学教师除具备必需的学科知识外,还必需要善于用“兴趣”、“悬念”、“任务”等途径引导学生进入情境、充分思考,激发学生的智慧潜能,使学生深刻领会和掌握探究学习的方法,提高学生的探究兴趣和技能,发展学生的探究能力。不仅为学生提供更多参与、体验、探究知识发生发展的过程,了解知识来龙去脉的机会,培养他们学习生物的持久兴趣,更重要的是通过探究性实验操作,可以培养学生严谨求实的科学态度,使学生掌握科学的研究方法,促进学生发展科学探究能力以及创新能力,从而真正提高实验教学的有效性

げ慰嘉南转

[1] 朱慕菊.走进新课程.北京:北京师范大学出版社,2004.

[2] 生物课程标准研修/教育部基础教育司,教育部师范教育司组织,北京:高等教育出版社,2004.5

[3]覃效敏.在生物新课改实施探究性教学.中学生物学教学 2005年第5期

[4] “新课程背景下的目标教学”理论培训学习参考资料广州市萝岗区教育局2009.3