任务前置——让生物实验教学顺应学生发展

浙江省宁波市外国语学校　翟德栓

任务前置——让生物实验教学顺应学生发展

浙江省宁波市外国语学校翟德栓

一、案例

“探究2，4-D对插枝生根的作用”是浙科版生物教材必修三实验教学内容。教材在介绍植物生长调节剂的生理功能之后，安排了此项探究实验。要求学生尝试设置一系列不同浓度的2，4-D溶液，选择适合的植物枝条用以实验，在适宜条件下培养，每隔一段时间观察记录枝条生根情况。通过探究实验，使学生直观地认识不同浓度2，4-D溶液对枝条生根的影响，培养学生对实验数据的分析和处理能力，体验及理解生长素及其类似物在使用时存在的二重性。笔者曾经观摩其他教师“探究2，4-D对插枝生根的作用”公开课。学生在课堂活动中时常出现：①在教师提供的几种实验材料中，不知道选择哪种枝条实验效果最好；②不清楚如何在合理区间内设置2，4-D溶液浓度梯度才能使实验结果准确；③知道数根的数目或计算根的长度去统计结果，未考虑枝条自带叶芽的影响；④不知道枝条的培养会受到温度、湿度等外界条件的影响；⑤在教师提供实验数据之后，不能正确利用实验数据反映实验结果；⑥不知道实验结束之后的废液如何处置。实验教学中学生暴露的问题，反应了学生对生物实验的理解、设计、操作、分析及结果处理存在纰漏。同时，教师应思考在生物实验教学中如何提高学生的科学素养。

二、实验教学现状

生物实验教学其实质就是围绕某项生物学问题的解决而进行的一系列操作。近几年的生物实验教学发生了从“热衷实验结果感知”到“体验实验探究过程”的转变。但教学中仍会出现学生学习主体地位被削弱的情况，从实验目的设置、实验材料选择、变量控制到实验结论得出，教师习惯用自己的思维牵制学生的学习。学生被动地接受教师传授的知识和经验，不仅泯灭了学生的学习兴趣，还导致学生对生物实验的学习出现懒惰性和依赖性的情绪。有些教师习惯了对学生个体学习经验的忽视，导致教师的“教”与学生的“学”缺少针对性。在教学中出现：学生虽然模拟了孟德尔杂交实验，对实验流程及结果仍不清楚，更谈不上对孟德尔杂交实验的设计巧妙之处的感知；学生已经尝试用标志重捕法进行种群密度的调查，对于如何使调查结果更接近真实值，很多学生依然模糊。在生物实验的学习中，由于很多学生处于形象思维的阶段，往往通过图像、语言、文字等认识生物世界，或者凭借直觉从表面现象去推断生命现象，对于生物实验的学习停留在表层认知上，缺少对生物实验原理或属性的深刻认识。加之授课过程中有些教师提供给学生的有效信息不足，学生思维发展水平受到限制，缺乏对生物实验知识学习的深度思考，常常对生物实验的学习和理解走入误区，甚至是背道而驰。于是在实验教学中出现：学生在光合色素提取分离实验的操作中将层析液没及滤液细线，使色素无法成功提取；在探究温度对酶活性的影响实验中选择过氧化氢作实验材料，得出错误的实验结论；在制作并观察植物细胞有丝分裂的临时装片实验中，很多学生认为滴加盐酸是为了杀死细胞等与科学事实相悖的观点。

三、对“任务前置”的思考

对于多数学生而言，生物实验学习的难点在于，由于缺乏相关行为体验而无法完成对生物实验知识的学习及其能力的形成。因此教师在生物实验教学中应尽可能让学生通过参与探究活动或经历探究思维来体验生物实验知识的生成，从而提高学生的生物科学素养。北师大肖川教授认为：“教学可是为学生的素养服务，教师教学不局限于学科本位中，才能培养视野开阔、才思敏捷的人才。”教师可在实验课堂教学之前将生物实验的原理、方法、步骤、仪器的使用及涉及的探究问题等，通过班级QQ群提前发给学生，帮助学生在课前自学知识及初步开展探究活动，引导学生投入生物实验学习之前便养成理解知识、熟悉操作、深度思考的习惯。同时使教师课堂教学目标明确，学生有序讨论，促进学生生物实验思维方向、品质、方法、能力的多向发展。

1.编制学案

浙科版生物选修一“大肠杆菌的培养和分离实验”“亚硝酸盐的测定实验”等注重培养学生动手实验操作的教学内容，教师提前编制好学案发给学生，可使学生在课前对实验操作步骤一目了然，便于学生在课堂上进行操作，有利于学生动手实践能力的培养，也有利于帮助教师达成学生认知模式教学目标。美国学者克罗韦尔指出：“教育面临的挑战是发现新的思维方法。”教师将“模拟孟德尔杂交实验”教学内容编制成学案，学案中突出人工去雄、套袋、人工授粉、再套袋几个关键步骤，请学生思考关键步骤对实验成功有何重要影响？利用学生熟知的实验操作提升学生科学思维方式，帮助学生课前对实验的理解达到一定高度，加深学生对实验原理的认知，知其然也知其所以然。学案的前置，使学生明确学习任务，帮助学生提前做好学习准备，有利于教师与学生课前交流。教师了解学生在学习中遇到的困难之后再进行课堂教学，提高了实验教学的针对性，有利于培养学生独立思考的能力。

2.制作微课

以知识接受为任务的实验教学，学生缺少思维的再加工。教师将实验学习的重难点知识或探究活动所需要的背景知识制成微课，可以使学生在生物实验学习中有更多的思维介入。例如学生开展“测定植物细胞液浓度范围及如何选择植物细胞进行质壁分离及复原实验”探究活动，教师将各小组学生收集的资料汇总，提前制作成微课传给学生，学生在开展探究活动中会产生：①如何使测定的细胞液浓度接近真实值；②温度如何影响细胞质壁分离；③不能发生复原的细胞一定是死细胞吗等疑问，让学生带着迫切渴求答案的心理走进实验课堂。对于学生生成的疑问，教师组织小组之间讨论解决，有利于小组之间合作学习的开展。教师再组织深度教学，使学生的科学思维逐步养成，学生的知识学习与思维能力实现同步发展。研究“细胞呼吸的实验”装置，实验设备安装比较复杂，实验现象产生需要较长时间，实验数据记录比较繁琐。课前，教师和学生完成实验装置的安装，教师将实验过程拍摄下来制作成微课，课堂上将实验过程通过视频播放给学生，使学生课前进行初步实验，会产生：①如何检测酵母菌呼吸产物；②如何测定呼吸速率；③环境因素如何影响呼吸速率等浅层疑问，通过微课的学习，学生会产生深度探究的欲望，此时教师再设置一系列有深度的思考讨论问题：①改变什么条件可以使呼吸现象明显；②如何更加准确测定呼吸速率；③对实验装置如何进一步改进等问题，引导学生进一步探究，有利于学生对细胞呼吸原理知识的理解。浅层知识与深度思维的融合教学，突出了实验教学的逻辑体系，帮助学生完成学习任务。生物学科知识运用于现实生活，突出培养学生解决实际问题的能力。“通过数学计算讨论种群中基因型频率和基因频率的变化”教学中，教师将实验需要的数学知识制成微课，学生已经在课前以小组为单位学习了微课中的内容，教师在组织教学中让每个小组互相设置问题，使全体学生积极参与到实验内容的学习中，小组之间互相评分，学习热情高。教师挖掘学生自主学习的意识和能力，培养学生分工合作，取长补短的学习智慧。

3.改进实验

教师和学生对实验材料、装置、设备、研究方法进行改进，让学生原有的认知结构同化新的信息，提高学生对生物学实验知识的思考与理解。教师与学生对实验内容进行改进，可在创新中拓展学生动手能力，激发学生学习生物知识的兴趣，从而帮助师生突破学习的难点。“环境因素对光合作用的影响”实验，实验原理简单，操作容易，但是改变温度或光照等自变量后通过单位时间内产生气泡的数量反映变量的变化，学生不容易测量。教师和学生经过多次研究，想到将传感器与实验装置相连，传感器再与计算机相连，通过电脑直接读出单位时间内产生气泡的数量，使学生对光合速率的变化认识得更加直观。在“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”实验中，教师和学生课前进行酵母菌的培养，但是出现酵母菌死亡的情况，影响实验计数的准确性。教师和学生尝试在计数时利用伊红染液对酵母菌进行染色的方法，排除死亡酵母菌对实验结果的干扰，使实验结果更加准确。

四、反思

“探究2，4-D对插枝生根的作用”实验教学，教师采用任务前置的教学策略，师生课前做预实验，学生有了预实验的数据作为基础，便会合理设置2，4-D溶液浓度范围。教师将2，4-D溶液使用条件，不同植物具有不同的生理特性等知识通过学案或微课等方式前置给学生，学生自然会排除温度、湿度等无关变量的干扰，同时会选择合适的实验材料。实验课堂的教学效果将更接近教学目标的要求。在生物实验教学中，教师应更关注学生的认知规律，围绕提高学生的生物学素养改进自身的教学方法，才能突破教学难点，帮助学生解决学习困难，适应学生发展需要。教师采用的生物实验教学方法，不仅能使学生获得生物学知识，学生在学习中的思维品质、实验技能、处理数据、解决问题能力也会得到培养和提升。

编辑/丁俊玲

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