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注重生物实验教学 提高学生科学素养

作者:jks 来源: 发布日期:2019年06月17日 浏览次数:

生物学是一门实验性很强的学科,中学生物实验类型包括观察性实验、验证性实验、探究性实验、调查和实习和研究性课题等类型,在中学生物教学的占有重要地位。生物现象和生命活动的认识都是从实验中得来的,其发展和提高经历了不断的实践—理论—再实践—再理论的过程。在新课程标准中强调展示知识的产生,形成创新的发展过程。在实现这一途径中实验教学就显得尤为重要,对培养学生的创新、思考、动手、分析等多方面的实验能力提出了更高的要求。各种各样的生物学实验为学生提供了认知的学习背景,从而激发学生的学习兴趣。借助实验还可以训练学生的科学思维方法,培养学生的多种能力。所以,中学教学应注重生物实验教学,提高中学生的科学素养。

一、注重对生物实验的正确认识,培养学生的科学实验态度

新课程将认识实验在生物学中的地位和作用作为实验教学的目标之一。酶的发现、生长素的发现、光合作用的发展史、遗传物质的发展史、DNA双螺旋结构的发现、遗传基本规律的发现等内容的阐述,都是在科学严谨的实验基础上得出来的。通过一些史实的阅读和介绍,让学生初步了解生物实验科学产生的背景,认识实验对生物学发展的推动作用。在进行生物学史的教育和认识的同时,也可以使学生学到科学家的科学态度、科学精神和科学方法。例如孟德尔发现生物遗传的分离和自由组合规律是19世纪继达尔文进化论之后,生物学的又一重大科学成就。1819世纪植物杂交试验在欧洲普遍盛行,为什么孟德尔能高出一筹取得突破性进展呢?主要是由于他用了一整套全新的遗传学研究方法。通过选用豌豆这种严格自花授粉植物作实验材料,采用纯系培育,从34个豌豆品种中挑出24个能真实遗传的品种用于实验,并选择单因子分析方法,确定豌豆7对有明显差异的性状,开创性地用数学方法于遗传学研究,运用统计方法处理实验结果,发现了3:1的分离比率。孟德尔创造的研究方法在遗传学上的影响不亚于他的伟大发现。由此培养培养学生对实验严肃认真的态度,对实验结果实事求是的态度,如实记录实验数据,并把实事求事的作用带到平时的学习和生活中去,从而达到培养科学素质的目的。
    二、注重实验操作过程,培养学生的科学实验方法

通过设计实验过程、收集和分析资料并得出结论,使学生认识、经历科学研究的过程,并训练其使用有关的具体方法完成每一个步骤,是培养学生发现问题、分析问题、解决问题能力的有效操作方式。各种科学领域中知识的探索和技术的应用都随着时间的发展和新技术的出现而不断变化,但各种科学探索的过程是相似的,科学研究都需要有证据,有可以进行操作的假设,有逻辑及理论上的分析,得出并解释试验结果。因此,中学生物学课应注重行为教育而非单纯的理论学习。例如,水培番茄可做以下7个实验:①完全营养液与缺乏某种元素的营养液对番茄生长的影响;②完全营养液中氮元素含量的多少与番茄叶色的关系;③完全营养液中光照强度对番茄生长的影响;④将透明塑料袋包扎番茄叶片,放在阳光下,了解蒸腾作用现象;⑤无籽番茄结实试验;⑥酸性、中性、碱性完全营养液对番茄生长的影响;⑦稀完全营养液、浓完全营养液中番茄正常生长和萎蔫的比较。学生通过亲自参与这些简单的科学研究过程,学习和应用科学方法,不仅懂得了如何发现问题和解决问题的步骤和方法,更重要的是锻炼了科学研究的基本思维过程,提高了学生的科学素质。这正是中学生物学实验教学中重视培养学生适应未来生活的能力和科学素质的体现。

三、加强实验观察和思考,培养学生的探究精神和创新能力

实验是了解、研究自然规律的重要方法,它的作用不只是为了获取信息。应该让学生认识到实验操作是在相关原理指导下进行的,要学会把实验获得的信息演绎、归纳,只动脑不动手和只动手不动脑都是不正确的。在实验教学中,我们要有意识地培养学生提出问题的能力,实验设计能力、分析与判断能力,培养学生的探究精神和创新能力。在实验教学中,要给学生留下思考、交流和讨论的时间,让学生从设计原理上、实验步骤上、结果分析等方面重新审视,改进方案。在“温度对酶活性影响”实验中,就有很多学生提出放于冰块中维持5分钟的那支试管结果不明显,原因在哪里?经过分析讨论,大家认为最可能的原因是放于冰块中温度达不到,最后改为放于冰水中,并且维持时间改为8分钟,经过改进后结果明显。这样做的结果既提高了学生学习兴趣,又能较好地提高学生的实验设计水平,同时激发了学生的创造性。

创新能力是未来创造性人才不可缺少的素质,科学方法教育的成功导致创新能力的提高。中学生物学实验教学中设计一些可行的探索性实验,则是培养学生创新能力的有效措施之一。例如,对“植物的向性运动”的教学,无论是分散在有关章节中的教学方式,还是将其知识集中起来作为一节的教学方式,一般多是将植物的向性(向光性、向重力性等)运动和感性(感震性、感夜性等)运动的概念、原理及其意义等知识,通过教师的讲述或辅以其他教学手段逐一交代清楚,似乎是较好地完成了教学任务。如果从培养学生的科学素质来看,这种教学结构是有欠缺的,假若改成如下的教学过程,可能要好得多。首先,教师让学生:①取生长发育状况相似的两株同种植物的幼苗,分别培养在甲、乙两个广口瓶中。培养液相同,甲瓶不遮光,乙瓶用黑纸罩遮光,黑纸罩的一侧开一进光孔,甲、乙两瓶同时置于光下,数日后取下遮光罩,观察两株幼苗的生长状况有何不同?②取蚕豆(或其他植物)的幼苗,水平放在玻璃板上,24小时后,观察它的根和茎的生长状况。学生通过观察、讨论,并在教师的引导下,最后了解植物的根尖或茎尖受到单方向的刺激(光、地心引力等),可以产生相应的向性运动。如此改革,我认为它会有利于学生主动参与教学过程,有利于学生科学素质的培养。

四、注重培养学生对研究性实验的设计

研究性学习则是指学生在教师指导下,以类似科学研究的方式获取知识,培养能力的一种学习方式。那么,如何从以教师为主的实验教学方式中创设让学生进行研究性学习的情境呢?可结合教材设计研究性的实验。其模式:教材中的知识点→教师、学生提出质疑→学生课外实验→得出结论。现行生物教材中的学生实验以及演示实验,既有验证型的,又有探索型的;既有观察型的,又有操作型的。而这些实验,都为前人的科学研究过程中的一部分,学生对此进行重复操作,不仅有助于对有关知识的理解和掌握,同时也培养了学生的观察、实验操作和思维能力,从实践中体会科学实验的严谨性。因此,我们希望在教材中有更多的实验,但课堂教学受教学时间的限制,无法过多地开展研究性的实验,这就要延续到课外开展。我们的做法是结合教材中的知识点提出问题,也鼓励学生自己对知识点提出质疑,引导学生开展课外的研究实验,如“水污染”一节中提到热污染对生物的危害;“植物生命活动的调节”中,植物去除顶端优势后,植物的侧芽如何生长?等。教师鼓励学生多观察、多参与、多动手,在认识的基础上探索规律,通过理论联系实际,才能使学生迸发出创造的火花。

五、在实验中培养学生的协作精神

信息的获取与交流将是信息时代公民的生命,与他人的友好合作是信息时代发展的重要基础。在生物学实验中提倡同学间的讨论与交流,学生不仅要进行语言交流,还要写出各自的研究报告进行书面交流,要求每个学生在小组活动中充分发挥自己的作用,并及时反省自己对小组活动有何贡献。引导学生自觉拟定新颖又可实现的实验课题,要求每项实验课题必须有明确的选题目的,详细制定实验的阶段、步骤以及所需器材等,并将选题目的、实验设计或实验方案在生物学科小组上发言,让学生发表意见,对不同意见可以进行讨论,发挥学生之间互助精神,形成探索生命奥秘的小集体。教师只当成员参加,起引导作用,不轻易给实验课题下结论。在学生自主、创见和求实相结合下,许多实验课题在小组会议多次研讨,原来拟题不明确或实验设汁不切合实际条件的课题,学生自己弃去;有的课题选题目的明确又新颖,研讨后发觉应分23阶段反复实验才能实现。如在做完“叶绿体中色素的提取和分离实验”后,教师鼓励学生依据分离原理探索其他实验方案。将全班学生组合成若干个探索小组,鼓励学生在成员不同的各种小组中活动,发挥各自的作用。学生在小组中纷纷表述自己的观点,相互交流信息,提出的方案很多:①用汽油做层析液;②用毛细玻璃管沾些色素提取液点在圆形滤纸中心等。最后,学生们对以上方案进行了分析讨论,从中选出可行的方案进行实验,以检验是否成功。这样学生在一系列探索活动中通过合作,培养了学生的信息交流能力和集体协作精神。

总之,生物学作为一门自然学科,实验是学好生物学的基础,是培养学生科学素养的重要途径。

 

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