浅谈生物学实验

浅谈生物学实验

万州上海中学黄远亮人类正在步入一个崭新的时代——知识经济时代。知识经济其核心是科技，关键是人才。它要求人才必须具有较强的获取知识、处理知识的能力及创新意识、全面发展的个性和开放的头脑。它对教育提出了新的要求。对丁生物学教学而言，我们怎么能抓住知识经济吋代带来的发展机遇呢？新世纪中学生物课程的教育目标，以全面提高学生的生物科学素养为宗旨，以培养学生的创新精神和实践能力为重点。课程口标的能力要求的第四条是对学生科学探究技能的要求。通过对学生探究能力的培养，有助于学生深入地认识科学的本质特点，加深对生物学知识的理解，也有助于培养学生的科学态度和创新精神。实验是科学探究的基础，生物实验一般可以分为两类，一类是验证性实验，另一类是探究性实验。有些生物老师对这两类实验还存在着模糊的认识，在教学设计中存在偏差。本文从不同角度分析两类实验的区别,以有利于更好的进行探究性教学。一、教学理念验证性实验是指对研究对象有了一定了解，并形成了一定认识或提出了某种假说，为验证这种认识或假说是否正确而进行的一种实验。验证性实验强调演示和证明科学内容的活动,科学知识和科学过程分离，与背景无关，注重探究的结果（事实、概念、理论），而不是探究的过程。验证性实验传递了这样一种信息：了解一个发现和如何把这个发现的结果应用到一个确定的问题上比直接学习如何发现要重要得多。验证性实验强调实验操作和观察等个别智力技能，强调任何快速经济的获得生物知识。探究性实验教学在观念上，认为社会中的人是一个天生的探究者，人的一生都是在不断的进行探究。科学是一个探究过程。探究学习是美国芝加哥大学教授施瓦（J.J.Schwab）倡导的，口前已被教育工作者所重视.探究学习是一种参与性和体验性的并在教师指导下展开的具有严密的学术性的创造活动.在此活动屮，学生通过自主地参与获得知识的过程，培养研究口然所必需的探究能力，形成科学概念，进而养成探索未知世界的积极态度。而探究性实验是给学生提供一个通过探究来学习生物知识的亲自实践的途径。将生物知识置于探究的背景下，生物教学中探究性实验是科学探究的镜像反映。这种观念将探究性实验看成“这是一个问题”，“什么样的实验可以能回答这个问题”，“如何实施这个实验”，强调在探究过程屮获得理解，科学知识和科学过程相统一。二、实验目的验证性实验是为了培养学生的实验操作、数据处理等其他技能，学生们检验一个已知的结果是正确的，例如观察植物细胞的质壁分离与复原实验，根据实验要求所获得的结果（是否出现质壁分离和复原的现彖）来验证实验原理。探究性实验是通过实验来回答一个感兴趣的问题，激发学生的好奇心，培养科学探究能力，例如探索蔗糖溶液质量浓度与植物细胞发生质墜分离和分离现象的关系，预测植物细胞细胞液的浓度等等。三、教学模式验证性实验通常采用“告诉验证应用”的教学模式，学生们用实验验证已学过的生物学原理、概念或性质，这种“照方抓约”模式是高度I占I定化的。而探究性实验按学生主体活动程度可分为引导探究和开放探究两种模式。引导探究的教学模式是教师提出问题，学生提出假说，引导学生朝着教师预先设计的方向提出实验程序，预测可能的结果。学生进行实验，并获得实验结果，得出结论。学生提出新的问题來检验己得出的结论，有时还需进一步做实验。这种模式是已被老师构建好的，但允许学生假说和实验过程去创造。教师\n的引导并不是刻意的引导出一个唯一的结果，而是让学生在探究过程屮理解科学、获得知识。例如：初中生物教学中“探究根的生长方向”，首先教师提出问题：“根是不是都向下生长呢？”；小组讨论提出假说“根的生长与重力有关”；引导学生朝着教师预先设计的方向提出实验方案，然后分发实验材料，让各小组进行实验，得到实验结果，得出结论。开放探究一般是由教师或学生先提岀科学的问题；然后根据已有的知识和经验；提岀假说和猜想；学生设计实验程序并实施实验方案；收集处理和分析数据、得出结论；并将其应用到新的情景加以检验。这种模式强调探索和创造，学生以一种近似科学家如何实验的方式学习生物，不再强调获得正确的结论，而是强调过程和对结论的解释。四、实验前的引导验证性实验，在实验前教师引导学生回顾需要验证的概念或科学结论，讨论实验步骤，提出实验注意事项，或针对学生普遍容易出现的实验操作进行示范。探究性实验，教师在引导中：第一，创设情境：根据学习者的发展需求创设对学习者是真实的情境。第二，确定问题：从情境中选出与当前学习主题密切相关的真实事件或问题，让学生去解决。第三，引导学生讨论，所提出的问题应与主题有关，同样也鼓励学生提出假说。例如，观察植物细胞质壁分离与复原小可提岀如下问题。⑴蔗糖溶液浓度与植物细胞发生质壁分离和复原现象的关系？⑵植物细胞细胞液浓度大约是多少？⑶这里蔗糖溶液换成其他溶液（例硝酸钾溶液）实验会怎样？⑷与上述问题最相关的概念是什么？五、实验程序验证性实验，采取“照方抓药”式的操作，如质壁分离与复原实验，“先制作洋葱鳞片叶表皮的临时装片，用高倍镜观察，加入0.3g/mL的蔗糖溶液……”按照指定的方法做实验,在实验中所有的学生都做同样的实验，学生被告知观察什么，如何得出结论。在探究性实验中，教师对实验程序不作详细指导，要求学生补充和解释。每一位学习者自主进行问题解决。教师的职责不是直接告诉学生应当如何去解决面临的问题，而是向学生提供解决该问题的有关线索，如需要搜集哪一类资料、从何处获取有关的信息资料以及现实中专家解决类似问题的探索过程等。在这里，口主学习能力是关键。教师与学生Z间、学生与学生之间就解决问题的方案和过程进行讨论、交流。通过不同观点的冲突、碰撞、补充、修正，加深每一个学习者对当前问题的理解，从而为解决实际问题或提出的假说进行实验來得岀结论。六、实验后的讨论验证性实验一般不安排讨论；探究性实验要进行小组或班级讨论，讨论收集的数据和对数据进行的解释，发现问题，提出进一步的建议。例如，教材实验中用的是蔗糖溶液，蔗糖溶液不能被细胞吸收，所以不会自动发生质壁分离的复原。如果将蔗糖溶液变成了硝酸钾溶液，情况就不同了，在不同浓度的硝酸钾溶液屮，有的发生了植物细胞自动复原，让同学对这一结果进行讨论，分析可以知道，钾离子和硝酸根离子被细胞吸收而是细胞液浓度增大，随着吸收数量的增多，到一定时候细胞液浓度就会大于硝酸钾浓度，此时会发生质墜分离的复原。七、时间、空间和资源验证性实验一般在对概念进行分析、讨论或者学习这单元内容后进行。探究性实验则安排在概念之前，以此来推动对生物概念和原理的讨论。根据探究性实验的难易程度，所用的时间丼异很大。引导探究一般需要的时间比较短，而开放性探究性实验则需要儿节或儿天的吋间。从空间范围來看，验证性实验只限教室、实验室，而探究性实验不仅在实验室，有的还延仲到校外（养殖场、良种站、科技活动屮心、高校实验室、广阔的自然界等等）\n验证性实验内容来源于教科书，而探究性实验的内容可以来自于书本，乂可以来源于社会和生活实际，往往更注重后者。八、情感态度的培养验证性实验是一个传递接受或者是刺激反应的过程，学生往往处于被动的接收地位，在这种教学屮学生们探究物质世界的本能被抑制，易失去对这个世界存在的好奇心。探究性实验开始于一个有刺激性的问题、引起关注的现象等，探究的过程受一个为了理解观察的事实或解决一个问题时的好奇心所驱动。由于探究是未知的，学生的积极性都会增强。探究性实验强调学生自主活动，rti学生自己设计并控制实验的整个过程，这充分体现了对他们的思想观点的尊重和鼓励，因此他们能够自然而然的投入到探究性实验中去。在这样的探究性实验屮，学生不是通过老师的讲解或完全靠书本上的间接经验来了解知识，而是通过自己的实验来理解问题，从而对问题有了更深的了解。这些从实验屮获得的知识，学生更容易理解记忆和掌握。探究性实验注重多向信息交流，学生在提出问题前允许与同学交流，向老师质疑；在对自己小组的问题作出假设、进行实验吋，要求学生在个体活动基础上进行集体活动，围绕问题、假设各抒己见，培养研讨与合作能力；教师根据学生研讨情况提供信息，指导、帮助学生把握讨论结果；然后就进行实验，在实验结果基础上学生再进行思考，讨论；每个同学能通过同学、老师的反馈信息即时调整自己的学习过程，使自己的认知水平和各种综合能力不断提咼。验证性实验都是在验证所得出的结论，使实验成为结论的附庸，在这里，探究的因素很难找到。科学态度和科学精神只有通过探究活动才能真正获得，探究性实验更有利于培养学生的科学情感和科学态度。九、对教师的要求验证性实验教学中，教师作为一位主宰者、评论者；在探究性实验教学，教师作为一个咨询者、服务者和提问者，教师在讨论和辩论吋有意持不同意见，以引导和促进学生去创造发现。教师在探究性实验中会遇到更多的挑战，对教师的要求更高。研究性实验对教师的要求逐渐提高，我认为教师要做到以下几个方面：⑴转变教学观念：重新调整自己的角色以及与学生的关系，尊重学生的想法，尊重学生的主体地位，尊重学生的口主性、创造性。⑵改革课堂教学结构：积极探索适应学生探究性学习的需要，有利丁学生的生物科学素养的教学课堂结构，以切实提高教学效益。例如采用“提出问题——作出假设——制定计划——收集证据——得岀结论——合作交流”的课堂教学结构。⑶开发和利用各种教学资源为探究性实验教学服务，探究性实验教学需要这样开放的课堂，因此，教师的组织能力尤其重要。⑷在探究性实验教学中，教师有的吋候面对的不仅仅是依靠木门学科就能解答的问题，因此，对教师在知识方面的要求是多学科的。这需要教师提高自己，更新自己的知识结构。十、教学评价方法课程改革能否取得成功，很大程度上取决于教学评价与教学内容和教学方法改革能否取得统一。新课程标准倡导全方位、多视角地评价学生的学习成果和素质教育的发展提高。验证性实验有利于在较短的吋间内获得更多的知识；探究性实验有利于理解科学过程和培养科学探究所需要的能力、思想方法、行为方式和价值观念。两类实验各有特点，不能用一类实验完全取代另一类实验。但在“应试教育”的束缚下，大多数教师在用大量的时间讲授教科书，将实验作为验证知识的工具，尽管也有人也冠以“探究性实验”，但实际上真正的探究性实验是很少的。在实施素质教育的今天，教师要从知识、能力和情感、态度、价值观进行教学评价。在教学过程中改进教学评价方法，充分发挥教学评价的主导作用，引导学生改变学习方式，提高终身学习能力，要通过改进教学评价方法，加强对教学过程屮师生教学行为的调控，努力\n提高教学水平。教师在教学评价时，要注意终结性评价和形成性评价相结合，更重视形成性评价。所以教师应该很好地理解两类实验的涵义和木质区别，树立探究教学的理念，大力提倡探究性实验教学，使培养学生的创新精神和实践能力真正落到实处。