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一、理解此课在初中生物学教学中的特殊地位
《光对鼠妇生活的影响》这个实验是初中生第一次接触探究实验,对认识和掌握探究实验的基本步骤方法有着重要意义。实验不仅在于让学生认识到光对鼠妇生活是否造成影响,更重要的是让学生首次学习探究实验的基本方式,养成良好的实验素养,并能将它应用到以后的学习中去。
二、把握学生状态
初一的学生年纪较小,思维活跃,对新鲜事物热情很高,但难以保持热情,较缺乏自控能力,对突发事件的处理能力也弱于高中学生。《光对鼠妇生活的影响》所用到的实验对象鼠妇,个体小,动作灵活,对学生不会造成恐慌,也足够引起学生观察的兴趣,对初一的学生,不可能要求他初次接触就完全独立设计出整个探究过程,更不应该在公开课,录像课时强迫学生提出和解决平时根本不可能提出的问题。教师应该结合学生情况,精心选择某些环节引导学生探究。本实验实验设计环节相对比较容易,可以激励学生去尝试探究。另外,比较起蚯蚓等生物,鼠妇更不容易在实验过程中因各种原因受到伤害而致伤致残,更有利于让学生建立尊重实验对象的观点。
三、考虑现实条件,力求呈现一堂真实的生物实验课
对本次比赛的四个备选题目,我先进行了全面的考虑和选择。首先,为体现学生在实验中的主动性,我把目标锁定在探究实验上。符合此标准的实验有三个,其中《探究光合作用的条件、原料和产物》的探究部分较专业,需过多地依赖教师,无法充分体现学生参与探究的主动性。而《探究蚂蚁、菜青虫的行为》一题,则在准备中发现与本地实际情况不合:(1)本地位于城区,学生能在课外寻找并观察到的蚂蚁较少,且经搜集得到的蚂蚁,往往因不属于同一窝或受惊吓等而行为混乱,无法组织有效的观察。(2)经实地调查,发现本地菜粉蝶产卵季节已过,难以收集足够的幼虫,且虫卵的孵化时间不确定,从两天到十来天不等,难以在课堂上真实地呈现初孵化幼虫的取食行为。而《光对鼠妇生活的影响》这一实验中,鼠妇是本地常见生物,所用的材料用具和探究手段也都较为常见,所以能更好地让学生参与设计和探究的过程。
实验课的宗旨是达到实验目的,培养学生能力,而不是表演作秀。本着让学生动手,让学生成为课堂主体的基本理念,我最终确定了《光对鼠妇生活的影响》这一题目并圆满完成,获得市二等奖。总结其获奖的原因,如下:
1.充分的课前准备。教师课前对教材进行了充分的认识和理解,对教材、学生情况和教学过程中可能出现的各种问题有充分的考虑和准备,比如准备精细的实验用具和设计内容翔实的实验报告单。对实验细节的推敲,比如玻璃板和黑纸板的摆放方式,选择白土,用大表格和Excel表格清晰呈现实验结果和快速计算平均值等都一一关注到位,这些都为实验的顺利进行提供了极大的帮助。
2.对重难点的把握和突破。对教学的重点有清楚的认识。通过学生思考回答,教师强调,实验动手,课件提示和板书等多重手段,全面强化学生对重难点的认识和记忆。对教学难点,事先准备了学生的演示实验视频,通过“大家来找茬”的方式,将知识点以学生喜爱并易于接受的方式落实下来。
3.教学过程中善于发现亮点,得到意外收获。在实验过程中,教师发现有的小组打开了实验桌上靠近光明面一侧的灯,使光明和黑暗两种环境的对比更加强烈。对这种学生自己挖掘的小技巧,教师及时提出表扬并引起了其他小组的模仿。对这一事实,教师没有回避,而是跟组员一起观察分析,结果发现在光明面有一处沙土比其他地方明显更加湿润。从而找到了实验中的这一干扰因素,解释了实验结果并借此进一步强调了“单一变量”的重要性。
论文关键词:生物探究性实验,思维能力,科学素质
新课程标准把科学探究列为内容标准的十大主题的第一主题,探究实验课在其中也占了不少内容。学生学习实验知识、完成每一个实验过程,都是伴随着人与外界信息相互作用的过程,都伴随大脑积极的思维活动。所以探究实验教学是培养学生的思维能力的一种极好的形式。
初中生物“光对鼠妇生活的影响”这是全书的第一个探究性实验课。笔者围绕教学目标,在学生学习巩固相关知识的同时,尝试对学生在思维的问题性、思维的全面性、思维的实践性、思维的创造性等方面的训练和培养,提高学生的思维能力和科学的素养。与同仁们共勉。
一、提出问题
探究什么?首先要提出问题,怎样提出合理的问题?学生先要做的是观察,观察鼠妇的生活,记录它的生活环境和活动状态,注意对在不同时间和不同地点观察到的鼠妇作比较,用可能影响鼠妇的各种环境因素对鼠妇刺激,观察鼠妇的反应。在此过程中,学生是带着问题去观察的,渗透着积极的思维活动,如在什么季节、什么时间段去观察鼠妇更容易找到?影响鼠妇生活的环境因素有哪几种?鼠妇的大小、饥饱等不同状态对相同刺激的反应相同吗?等等。在观察中学生会提出很多问题,教师与学生一起进行分析、比较,筛选出本节课探究的问题——光会影响鼠妇的生活吗?
“提出问题”是探究实验课的第一个环节,问题是探究学习的起点。
我们要注意创设一个现实(或类似)的问题情境,提出一个与当前学习主题密切相关的真实性事件或问题作为学习的中心内容,问题应在学生质疑之处提出,有启发性,这样容易满足学生的探究动机和探究情感,学生较快投入到探究情景中。在经历多次探究学习的基础上,养成了动脑的习惯,学生的思维的问题性、全面性也得到逐步的锻炼和提高。
二、作出假设
“作出假设”是进行探究实验的第二个环节。假设就是预测问题的答案或结论。有了假设,就为下一步通过什么样的实验方案解决前面提出的问题指明了方向,也就搭起了从已知到未知的一座桥梁。
当学生提出了探究的问题:“光会影响鼠妇的生活吗?,他们就很想知道“会怎么样?”,他们会根据已有的知识、生活经验和现在观察到的现象,脑海中就会猜测:光线对鼠妇的生活是有影响的或者光线对鼠妇的生活不会有影响的,这就假设。学生不管是选择肯定的还是选择否定的假设,都会进行全面的考虑,这过程会激发起学生全面性的思考。
教师要鼓励学生大胆地作出假设,活动中要公正地对待每一个孩子,着力营造一种民主、生动、活泼的学习氛围,使学生在心理上有一种安全感,使思维进入兴奋点,这是创造性思维能得以充分发挥的心理条件,这样氛围对培养学生思维极为有利。
三、制定计划和实施计划
该实验是学生进入初中的第一个探究实验,用什么样的方法,遵循什么样的实验程序来验证假设是否正确,学生是陌生的,甚至有些不知所措。学生要对课本对应的内容进行自学,结合教师的重点讲解,尝试亲自动手去实践。最后确定:“光”是变量,要设置“阴暗”、“明亮”两个环境作为对照实验,这是制定计划关键的一步,接下来是以此为依据准备实验材料、设置具体的对照装置、确定实验的方法步骤,随着实验的进行,还要仔细观察鼠妇的活动情况,认真记录实验的数据,这便是实施实验计划。
“制定计划和实施计划”的过程,是探究活动中最容易出现差错的环节,学生做探究实验还是第一次,老师要鼓励学生不要因为怕出错而缩手缩脚,一定要主动参与,大胆尝试,用心体验,积极思考,教师也要及时指导:让每一个学生有明确的科学的活动程序,每一步骤都要到位,做好分工合作,观察、记录、描述也要实事求是。
我们应该知道:初中学生进行探究性学习的问题,科学上早有定论,之所以还要学生去探究,是想让他们去体验和领悟科学的思想、了解科学家研究自然界所用的方法,熟悉学习的规律,体验知识的生成,因此,过程重于结果,思想方法重于结论。通过本实验,学生切实体验到了过程和成功的乐趣,知道鼠妇为什么在阴暗的环境下生活。学生体验到了研究者的艰辛,思维的实践性和创造性得到了锻炼,当然也体会到了成功者的快乐。
四、得出结论
先要对实验结果进行分析,如果本实验顺利,实验结果应是:随着时间的推移,阴暗一侧的鼠妇越来越多,明亮一侧的鼠妇越来越少。证明了鼠妇喜欢阴暗的环境。结论是:光对鼠妇的生活有影响。
无论结论出现何种情况,都应以实验的客观结果为准,不能人为地改变实验结果,按主观愿望弄虚作假或伪造结论,科学实践必须有的科学品质——实事求是,这是客观性思维方法。
实验结果若符合预期推测,则说明预期的结论是正确的;若实验结果不符合预期推测,则应引导学生认真分析,主动反思,找出原因,鼓励大胆实践,以此培养学生的科学探索精神,发掘学了生的创造潜能,逐渐养成创造性思维的习惯,激发学生学科学、用科学及进行科学探究的求知欲望。
探究实验结束后将鼠妇放归大自然,潜移默化地唤起学生热爱大自然,珍爱生命,提高保护环境的意识。
五、表达交流
根据实验中观察到的结果分析得出的结论,与实验前的假设比较,然后在班里进行交流、汇报,反思和修正,最后撰写实验报告,这些都是“表达交流”的内容。
实施以培养创新精神和实践能力为重点的素质教育,关键是改变教师的教学方式和学生的学习模式。因此,教师已不再是主讲人,而是课堂的组织者。为此,我在课堂教学中就构建“讨论――探究式”教学作了一些尝试,取得了一定的效果。
一 、“讨论――探究式”教学模式的操作程序
操作程序是:教师创设情境、提出问题,学生阅读课文;学生分组讨论,达成共识;教师巡回指导、点拨;学生合作、交流,资源共享;师生点评、归纳、总结。
二、“讨论──探究式”教学的优点
1.激发学生的发散性思维,调动学生的积极性,使学生多参与主动的合作,获得成功的喜悦,让学生成为了课堂的主人。
2.有利于突出学生的主体性
只有在生动活泼、愉悦的课堂教学情境中,学生的个性才能得到 发展,潜能才能得以发挥。该教学方式一改往日教师的一言堂,处处让学生思考,让学生参与,活跃了课堂气氛,充分调动了学生的学习积极性。
3.有利于突出教师的主导作用
教师是课堂的设计者,课堂气氛、教学效果等都离不开教师的引导。该教学方式的实施对教师提出了较高的要求,具体如下:
(1)有扎实的基本功,在言语表达上力求精练、用词准确,特别在解答学生问题时要让所有学生都能理解。
(2)在教学过程中要灵 活、机智,善于引导学生,善于控制课堂,善于处理一些意想不到的提问。
(3)具有较高的组织能力,使课堂活而不乱,能使学生的 潜能发挥得淋漓尽致。以上这些要求都充分显示了课堂教学中教师的重要性,突出了教师的主导作用。
4.有利于培养学生发现问题、解决问题的能力,培养学生的创新能力
古人云:学起于思,思源于疑。疑是学习的开始,有疑问才会去探索。所以在教学过程中要鼓励学生不惟书,不惟师,只惟实,提倡相互合作,相互讨论,敢说敢问,多疑多问,诱发创新意识,培养学生敏锐的观察力和丰富的想像力。例如在探究“光对鼠妇生活的影响”时提问“鼠妇在生活中经常出现在什么地方”,学生讨论后很容易就得出结论,又提出“鼠妇生活还受什么影响”,学生讨论后得出结论。教师进一步提出,“土壤湿度、温度、土壤中的有机物多少对鼠妇生活的影响怎样呢”,学生兴致盎然地参与到讨论当中,并且很快讨论出探究方案。
[关键词]初中生物;探究性实验;开展
生物是一门重视实验和创造的学科,生物实验在教学中拥有“半边天”,生物实验技能也一直是初中生物会考的重要内容。探究性实验是指学生在不知道实验结果的前提下,教师引导学生提出问题,并通过提出假设、制订计划、实施计划、思考分析得出结论的一种实验形式。它能帮助学生主动地获取生物知识,体验科学探究的过程与方法,形成一定的科学探究能力,培养良好的情感、态度和价值观。笔者在十多年的教学实践中,充分利用教材和学校、家庭资源,通过以下几种形式有效地开展生物探究性实验。
一、课前准备,课堂探究
目前,开展探究性实验是初中生物实验教学中最薄弱的环节之一。探究性实验的课前准备时间较长,教师往往利用课余时间自己独立完成,然后在课堂展示、讲授,或直接下载实验视频给学生播放。这样的实验教学,学生由于没有亲自动手、动脑参与,缺少自主探究的过程,因此对实验结果没有认同感,实验操作能力和创新能力也得不到培养。有些学校为了节约课时,甚至只讲理论不开展实验,空洞的理论学生很难理解和接受。为了解决这一问题,我利用课余时间让课外小组合作准备实验或带领学生共同准备实验,学生在准备的过程中了解了实验探究的内容,提高了动手操作能力,培养了团结合作、科学探究的精神。如在探究“光对鼠妇生活的影响”时,教师课前可以先安排学生上网查阅鼠妇的生活习性,在对鼠妇有了初步了解之后,再带领学生一起到校园里,根据查找的资料找寻适合鼠妇生活的环境,小心捕捉一定数量的鼠妇,并准备好实验用具,然后在课堂上引导学生开展小组探究,请每个小组表达和交流实验结果,并归纳总结探究的结论。
二、课堂讨论,课余实施
探究性实验的过程是一个寻求问题答案的过程,也是一个挑战未知领域的过程,因此能够激发学生的学习兴趣。课堂上教师可以选择适当的探究性实验,让学生针对实验的目的要求、方法步骤、预期结果等展开讨论。课后放手让学生自主探究,培养学生积极探索的精神。如在探究“植物对空气湿度的影响”时,需要用到干湿计,由于学生以前没接触过干湿计,所以教师应利用课堂时间说明干湿计的原理及使用方法,引导学生讨论:实验对象应如何选取?能说明植物对空气湿度的影响吗?如选取校园里的果树园,测果园的湿度时能把干湿计放在地上吗?跑道(裸地)、草坪和果树园中的湿度会有什么区别?为什么在一天之内要分早、中、晚三次进行测量,并且每次要测几组数据求平均值?这样,学生经过讨论和交流,了解了探究的内容、方法和过程,制定的实验计划也更有针对性。之后,教师还要引导学生利用课余时间(如早、中、晚上学时间)把干湿计分别放在选好的地点,认真记录下数据,并完成实验报告。
三、家庭探究,课堂交流
如今,学生的家庭经济条件一般都比较好,实验需要的一些材料用具家里都有,这就为学生在家自主展开探究性实验提供了有力的条件。教师可选择一些适合学生独自操作、自主探究的实验,让学生利用课余时间在家完成,做好记录,之后在课堂上交流实验结果,并针对实验过程中遇到的问题展开讨论。如“测定种子的发芽率”、“晚育的意义”等实验易于探究,学生能独立完成,教师要引导学生在实验过程中写好实验报告,以便在课堂上交流自己的实验结果及心得体会。通过开展家庭探究实验,可以充分调动学生学习的积极性,培养学生的科学探究意识和归纳总结能力。
四、开拓思维,自主探究
在初中生物教材中各类实验共52个,其中探究性实验21个,进一步探究实验9个,模拟探究实验2个,学生实验及演示实验20个。教师在开展这些探究性实验的基础上,可以指导学生多挖掘探究性实验的内容,增加探究性实验的数量,引导学生开拓思维自主探究。除了生物课程标准中要求探究的实验外,教材中还有进一步探究的内容,如“鼠妇的生活是否受其他因素的影响?”“叶片正面和背面的气孔一样多吗?”“叶绿素的形成是否与光有关?”等等,教师可以鼓励学生积极思考,逐步探究,激发学生对实验及学习的兴趣,也可以引导学生把教材中的验证实验、演示实验转变为简单的探究性实验,进一步培养学生实事求是、勇于探索的精神。探究性实验的实施,不仅能帮助学生学好生物知识,还能对学生的动手能力和智力的发展起到很好的促进作用。
参考文献:
[1]汪忠.《初中生物课程标准》简介.南京师范大学生命科学学院.
一、实验材料的改进
1. 实验“观察植物细胞的基本结构”
本实验中,选择透明的洋葱鳞片叶内表皮,因需用稀碘液染色而增加了实验的繁琐度。洋葱外表皮本身有颜色,且外表皮细胞结构很好观察,因此这里选用洋葱外表皮,省去染色环节。
撕取洋葱鳞片叶外表皮对于学生来说还是较困难,操作不当,撕取两层以上的细胞,就会造成显微镜下观察到的细胞重叠,最终影响实验效果。故可改用红薯藤叶柄的表皮(此材料易撕取,且液泡是紫红色的)、紫鸭跖草紫色叶表皮(表皮易撕取,分离速度快)或葫芦藓叶片(单层细胞叶片,分离速度快)作材料。
2. 实验“探究影响鼠妇分布的环境因素”
学生准备实验材料时,反映鼠妇个体小,不好保管。因为本实验是研究环境因素对生物生活的影响,鼠妇并不是唯一的研究对象。我启发学生用蚯蚓代替,不要拘泥于课本的束缚。
在用鼠妇作为实验材料时,鼠妇的颜色与泥土的颜色极其相近,难以清点鼠妇数目。经分析发现,泥土在这里只起着保湿和遮光的作用,并不是必备材料。因此可以用纸代替泥土。在做“光对鼠妇的影响”这一环节时,把牛皮纸剪成水槽底一样大小,完全浸湿后放在水槽底部,使纸与水槽底贴紧。这样既起到保湿、遮光的作用,又便于观察,且实验结果更准确。实验时,水槽的一半用不透光的板盖住,另一半透过光,便可看鼠妇集中的位置。而在做“湿度对鼠妇的影响”这一环节时,可用不透光的板盖住水槽。水槽铺的牛皮纸,左边是湿的,右边是干的。实验取得了很好的效果。
3. 实验“观察小鱼尾鳍内血液的流动”
学生通过这个实验,可以获得有关血流和毛细血管的知识。如按课本图示提示所用的小鱼(即鲫鱼),死亡率高,价钱贵。实验教学中,我改用小泥鳅做实验,泥鳅生命力强,养四、五天都还能活着。我校七年级十一个班,进行一次实验,大约需要3~4天的时间才能完成。以2人一小组,买两斤泥鳅就能完成11个班的实验课,大大节省了实验经费。
4. 实验“观察植物细胞的吸水和失水”
本实验中用的外界环境溶液是30%的蔗糖液。在观察质壁分离复原时,需“加清水”,这无疑增加了实验的繁琐度,且蔗糖溶液的浓度大,粘稠,实验中常常会出现封堵镜头的情况,影响实验的正常进行。清洗镜头费时费力,甚至出现学生拆卸镜头时损坏镜头的现象。
如外界环境溶液采用饱和氯化钙溶液,或者采用把5克氯化钠(或硝酸钾溶)溶于95毫升水中制成的溶液来代替。这样发生质壁分离后,就不需要再“加清水”这一步骤,会自动发生质壁分离复原现象,有效地减小了实验的繁琐度。
5. 实验“检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质”
教学实践中我发现梨是比苹果更好的实验材料。梨汁液多且挤汁容易,用梨制备的组织样液如果当天用不完可以储备起来,隔几天仍可再使用,实验效果仍然好。
教材中叙述的制备黄豆组织样液的方法非常麻烦。实验前教师可以到市场上购买大豆磨成豆粉备用,使用时取100g大豆粉加入到2000ml的自来水中充分搅拌,静置一段时间以后用双层纱布过滤,得到的滤液呈乳白色其中含有大量的大豆蛋白,实验结果也不错。
二、实验探究程序的优化
1. 实验“观察小鱼尾鳍内血液的流动”
该实验,课本图示用载玻片盖住培养皿中的小鱼尾鳍,这一步骤实际操作起砗苣选F涫嫡庖徊街杩梢月匀ィ直接观察,观察后用擦镜纸擦镜头即可。
改用泥鳅做实验后,只要放一小块湿纱布在培养皿底,使泥鳅的身体保持湿润,一个下午连续完成2节课,然后再把泥鳅放回水里,泥鳅还活蹦乱跳的。很多学生发现在观察泥鳅的胸鳍或腹鳍时更方便、更清楚,很容易找到红细胞单行通过的毛细血管,因为胸鳍或腹鳍呈浅灰色,无斑条,而尾鳍密集褐色斑条。根据血流方向判断动脉、静脉,流向毛细血管的是小动脉,反之,则是小静脉。
2. 实验“检测生物组织中的脂肪”
对于“检测生物组织中的脂肪”这一环节,教材提供两种方法。两种方案都存在不足,第一方案,大多数情况下组织样液所用花生匀浆是用食用油,而食用油基本上都是淡黄色或者黑色的,这会掩盖实验颜色,不便观察。可以用吸水纸吸取食用油,擦在白纸上,然后朝向光源观看,会出现半透明的油点,即可证明脂肪的存在。向其滴加3滴苏丹Ⅲ染液,观察样液被染色的情况。
第二方案 ,大多数学生在实验操作不能掌握切片技巧,而影响了实验效果。我在教学中摸索出“刮沫”法,具体方法如下:取一粒未浸泡过的花生种子 ,去掉种皮;取一片子叶削去一层 ,形成平面。将该切面或平面放在洁净的载玻片中央,来回擦几次 ,这样载玻片上就沾上很薄的一层组织 ,滴2~ 3滴苏丹Ⅲ染液在上面进行染色 。然后用酒精洗去浮色,按教材中的步骤制成临时装片 ,放在显微镜下观察 ,就会清楚看到染成橘黄色的圆形脂肪颗粒。如此,更容易取得实验用的细胞脂肪颗粒,并且实验更容易成功,更容易染色及观察。
1探究性学习在实验教学中的开展
教育要面向现代化,从根本上说就是从传统的应试教育向现代的素质教育转轨,这样才能根据社会发展的需要,办好面向未来的,以尊重学生主体和主动精神,注重开发人的智力潜能,形成人的健全个性为根本特征的素质教育。学生素质的形成和发展,是一个“知识―能力―科学素质”的过程。
生物学是一门以实验为基础的自然科学,让学生参与到实验中来,不仅能培养学生的观察能力、思维能力、分析问题和解决问题的能力,也能培养学生的动手能力,更能使学生树立实事求是、认真严肃的科学态度。如《光对鼠妇生活的影响》实验方案的设计要求学生能够紧紧围绕所提出的问题和假设来进行实施,那么对初一学生的思维在无形中就是一种训练,在这个过程中要让学生学会思考:本实验研究的是光对鼠妇生活的影响,作出的假设是鼠妇适于生活在阴暗的环境中,光会影响鼠妇的生活。这就需要在设计实验时给鼠妇提供明亮和黑暗两种环境,观察鼠妇对环境的选择。学生为了确保实验结果只能是由光照的不同而引起的,就应当使这两种环境中除光照以外,其他非生物因素如湿度、温度等条件都保持相同。通过这个实验对学生的科学思维和科学素养的形成与提高,从某种程度上是一个极大的促进。
探究性实验教学是在教师指导下的学生自主实践活动,教师在课堂实验教学中一定引导学生去观察、去思考、去发现、去实践。去体会科学发现的真谛、科学发现的乐趣。
2探究性学习在问题教学中的落实
爱因斯坦曾说过:提出一个问题往往比解决一个问题更重要。要教学生“学问”,必须首先从教学生学会“发问”开始,因为“问题”能使学生在心理上感到茫然,从而产生认知冲动,促使学生积极思考,所以“问题”是学生思维活化的源头,是主动学习的基础。我经常鼓励学生在预习、学习新课,课外阅读和实验观察等环节中努力做到“三多”,即多发现问题、多提出问题、多思考问题。经过一段时间的锻炼,学生逐渐从没有问“问题”的习惯中走出来,慢慢地能够发现一些问题,提出一些问题。如在传授“根对无机盐的吸收”的知识时,布置学生做好“植物生活需要无机盐”的实验。上课时先让学生说出自己观察到的现象:植物在蒸馏水中生长得小且黄,在肥土浸出液中生长得大而绿。紧接着教师提出为什么会产生不同的结果。学生思维的闸门被打开,按自己的思维态势进行推理、质疑、寻找答案。教师再组织学生展开讨论。在学生渴望得到正确答案时,教师给予启发、引导,让学生在解疑中,获得肥土浸出液中含有植物生长所必需的无机盐的新知识。同时学生在学习中也提出了很多问题:为什么植物生活需要无机盐?植物生活需要哪些无机盐?无机盐是如何进入植物体?无机盐是进入植物体需要哪些条件?等等。对于提出的这些问题,学生有能力当堂解决的,应该鼓励他们进行讨论,各抒己见,集众家之所长,从而获得问题的答案;不能当堂解决的,我则提供给他们一些相关的资料,让他们通过阅读,相互讨论,从资料中找到答案,这样学生通过自身的努力获得结论,也自然而然的促使学生进入一个“主动学习产生疑问努力解疑”的良性循环中。这无疑为生物教学进行探究学习创造了有利条件。教师应充分利用这些条件,精心组织教学;建立以学生为主体、教师为主导的新型师生关系;尊重每个学生,给他们以观察、思维、表现及成功的机会;创造民主平等、相互尊重、相互信任的和谐氛围,促使学生在活泼愉快中养成主动探究生物科学的习惯,培养学生的创造性思维能力。
3探究性学习在研究性学习中的应用
生物科学是21世纪的领先学科之一,在学习生物学课本知识的同时,让学生了解一些当代生物科学技术的发展、成果以及对社会发展的影响,是非常有必要的。高中新教材安排的一些研究性课题恰恰为解决这一问题提供了很大的帮助。如研究性课题“调查媒体对生物科学技术发展的报道”,具体的实施步骤:①提出主题:指定了两个主题――基因工程的进展、艾滋病病毒与艾滋病的防治。②收集信息:首先强调了在收集信息的过程中需要注意的事项,学生便开始分工合作,充分利用图书馆、报刊杂志、互联网等途径进行信息的收集。③写出报告:提供给学生有关写报告需要注意的问题。学生在阅读了相关文章后,经过讨论、分析,写出了自己的观点,充分锻炼了学生的思维能力。④报告的交流和评价:报告完成后,利用一定的时间让报告人进行陈述,而其他同学可以进行提问,由报告人进行答辩:在报告的交流和评价过程中,学生表现出了极大的兴趣,气氛非常活跃。每一个学生的报告就是一个小小的信息库,学生在调查中获得了对学科新知识的了解与掌握,加深了对新问题的认识。在相互讨论、学习的过程中完成了信息的“互补”、资源的“共享”。通过调查,学生不仅增加了信息量、拓宽了知识面,而且培养了学生的探索精神,提高了学生的表达能力和信息交流能力,更充分激发了学生学习生物学的兴趣,促使他们自觉主动地参与到学习中来。
一、探究实验教学模式
所谓教学模式就是指在一定教育思想指导下,为完成规定的教学目标和内容,对构成教学的诸要素所设计的比较稳定的简化组合方式及其活动的程序。
探究实验就是指面对现实的生物问题或生活中出现的疑难问题,通过设计一系列的实验并付诸实践,根据实验现象或实验结果进行严密推理来分析解决问题的一种实验方法。探究实验的基本过程包括提出问题、做出假设、实验、得出结论、表达交流。在这个过程中,学生在教师的指导下运用已有的知识与技能,在生活和学习中发现问题和解决问题。问题是探究的前提,整个探究活动都是围绕问题展开的。教师引导学生分析问题,根据学生的生活经验和已有的知识储备,对问题可能的结果做出假设。假设的真伪只有通过实验来验证。
二、小组合作学习模式
小组合作学习模式是指以班级为基础,将所有学生按“组内异质、组间同质”的原则,根据男女比例、兴趣爱好、学习能力、表达技能、守纪情况等合理搭配,分成学习小组。教师以学生学习小组为重要的教学组织手段,通过指导小组成员展开合作,发挥群体的积极功能,提高个体的学习动力和能力,达到完成特定教学任务的目的,以团体成绩作为评价标准,共同达成教学目标。
三、在探究实验教学中开展小组合作学习
1.发现问题
爱因斯坦说过:“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。”所以,探究实验的首要一点是提出问题。要能提出问题,就要具有一定生活经验,还要善于观察和思考。例如:在探究非生物因素对鼠妇生活的影响时,多数学生无法提出问题,有些学生连鼠妇都不认识,根本谈不上经验。针对这一现象,让学生以小组进行学习分工,请认识鼠妇的学生做向导,带大家去找鼠妇,结果很快就找到了。回到教室后,让各小组讨论一些有关鼠妇生活环境的问题。很快许多问题就被写到教室前后的黑板上:为什么干的地方找不到鼠妇,而在潮湿的地方却很多?鼠妇为什么躲在石头下面?鼠妇喜欢吃什么?为什么鼠妇见到人就跑?等等。
2.提出假设
要解决问题就要对问题进行探究,要探究就要用到假设,因此,提出假设在探究活动中是必不可少的。有了假设才会有方向,就可以使探究方案更有针对性。同时,提出假设也是培养观察能力,特别是分析问题能力的一个重要步骤,因为只有对问题所涉及的知识有一定程度的了解,经过仔细观察、分析、思考之后,才能提出清晰的假设。
在许多时候,当我们遇到没有明确线索的问题时,别人会这样对你说:“猜猜看!”你可能就会随机猜测一番。这时的猜测往往是没有依据和不讲逻辑的,猜测的结果显然不是科学假设。在科学探究实验中,有些教师往往在没有让学生进行充分活动的情况下,就让学生提出假设,或者是布置学生课前去做一些准备,却不知多数学生根本就不知道去做什么,也有一些学生喜欢依靠感觉“瞎蒙”,而不懂得依据事实进行推理。
学生通过寻找鼠妇的经历积累了一定的经验,因此做出的假设是在充分活动的基础之上,通过小组成员间的讨论和交流得出的。实际教学中各小组学生均能从实际出发,依据活动过程中的经验和交流的情况给出一个推测性的答案(假设)。
3.集体讨论设计对照实验
设计是一项积极的创造性活动,实验设计过程充满了理性思维的火花,中学生物探究实验中有许多实验设计的思维方法凝聚着科学家的智慧和创造。对照是实验控制的手段之一,目的在于消除无关变量对实验结果的影响,教师应帮助学生确定好实验变量,让其自由发挥想象的空间,在尽可能做到其他因素相同的情况下设计出一个实验方案。
由于单个学生能力水平及思维空间的限制,小组合作学习在这一过程中的优势尤为明显。在小组中大家围绕同一个问题和假设进行讨论,思维的碰撞不断产生新的火花。当某一小组的实验设计公布后又会得到其他小组学生的有效补充和修正。
在探究非生物因素对鼠妇生活的影响实验设计中,学生提出的实验设计各式各样:只用一只鼠妇的,实验变量有两个的,实验没有围绕变量设计的……这些都很快得到了其他小组学生的纠正,因为不同小组有时是围绕同一个问题在设计实验,实际教学中小组之间得到了有效的互补,同时也使课堂教学进入,学生想去完成实验的愿望变得十分迫切。
而在探究蚯蚓在什么样的物体表面爬得快的实验设计中,有的学生设计了纸板、粗糙的木板、玻璃板三种对照物,这样用了三种接触面却围绕一个变量,是教师担忧难度大而不愿让学生去涉足的,但他们却去做了。
4.课外个人或小组完成探究实验
事实是检验科学结论的唯一标准。证据是进行科学分析的依据,假设是否成立只有通过实验来检验。学生需要按照设计的实验方案进行实验,但有时实验设计完成之后,在课堂上根本就做不了,因为学生设计的实验需要的材料虽然很常见,但教师却无法准备好,只能让学生在课间去完成。为了使学生能够真正地去体验实验的过程,完成实验就成为当天的课外实践内容,要求学生在下一节课上进行小组间的交流讨论。
5.课堂交流
科学探究是对并不确定的预期结果所进行的探究,在这个过程中所获取的结论会因实验中的各种因素而改变,它要求学生具有表达自己观点的意识。交流的目的是为了使自己表达的内容能被交流对象所理解,同时也是希望大家能够帮助检验实验过程的有效性和结论的科学性。
鼠妇实验中,多数小组能够得到科学的结论,并同时得到其他小组学生实验结论的支持和认可,只有少数小组因实验设计和操作问题而没有得出结论或是产生争议。在众多学生设计的实验之中笔者惊奇地发现,有一名学生是将鼠妇放在房屋影子的边缘,观察发现每一只鼠妇总是向有影子的一侧爬,而没有一只是向光亮处爬去,因此他得到的结论是鼠妇怕光。一个极其简单的实验却解决了一个实际的问题,学生的创造力在这里得到了体现。
在另一个探究实验中,有学生提到蚯蚓粘在纸上爬不动需要加点水。多数学生的结论是蚯蚓在粗糙的物体表面爬得快,但也有部分学生发现蚯蚓在玻璃板上爬得快。针对这些不同的结论,在小组交流中有学生提出不同小组用的不是同一只蚯蚓,因此出现不同的结果。在实验中发现了新的问题,解决这一问题的有效途径是什么?学生的回答是:“继续实验。”
四、结束语
建构主义学习理论认为,学习过程不是学生被动地接受知识,而是积极主动地建构知识的过程;强调教学应该创设一种鼓励学习者自我积极建构知识的学习环境,提供多元化的信息源和基于真实情况的学习经验。在建构主义的学习环境中,学习者是主动的、积极的、合作的,并逐渐达到自我控制。
通过在小组合作中多次进行探究实验教学,我们发现生物探究实验教学适合采用小组合作学习模式,能够促使学生自主构建知识结构,培养了他们的实验操作基本技能,同时也有利于学生形成生物学基本观点、创新意识和科学态度。由于一个探究实验内容要渗及两节课的教学,对教师合理安排教学内容也提出了较高的要求。
参考文献
[1] 王海玮.实验―探究教学模式在生物教学中的运用[J].中学生物学,2009(20):14-15.
[2] 陈建新.中学生物探究性实验教学模式初探[J].生物学杂志,2008(9):38-40.
苏霍姆林斯基说:“在人的心灵深处,都有一种根深蒂固的需要,就是希望感到自己是一个发现者、研究者、探索者,而在儿童的精神世界中这种需要则特别强烈。”课堂教学是学生获得知识的主渠道,也是培养学生创新精神和实践能力的主要途径,因此在教学实践中,教师应充分发挥学生的主观能动性,把握创新精神的培养目标,运用有效的教学方法和手段,培养学生的创新精神,让每个学生都体验到创新的快乐。
一、思考和提问是学生获得知识的保证
在课堂教学中,我在引导学生对所学内容进行深入思考,尽量使学生投入自己发现问题或深化探究问题的活动中去。以问题为中心展开学习活动,让学生在质疑与探究的过程中,形成运用相应的方法解决问题的能力。如“生物圈为生物的生存提供哪些条件呢?”答案是:“阳光、空气、营养物质”等。此时,有学生举手说:“阳光在宇宙,不是生物圈为生物提供的。”我没有进行解释,而是把问题交给学生,学生纷纷议论,有反对的,也有同意的。有的学生说:“阳光是在宇宙中,但是不通过生物圈的臭氧层吸收紫外线是不适合生物生存的,只有生物圈才能为生物生存提供合适的阳光……学以思为贵,学习知识要善于思考、思考、再思考,就能不断获取知识。问是读书的钥匙,是思考的起点,是深钻的体现。明人陈献章说:“小疑则小进,大疑则大进,疑者觉悟之机也。”凡是好学生都善于提出问题,也善于思考。
二、参与和合作是获得知识的前提
合作学习在新的教育体制下,对于培养新型人才有其独特的作用和意义,合作学习的教学实践,改变了以往灌输式的教学方法,变以教师为中心的封闭、静态的讲授式为学生主动参与的开放、动态的教学;变学生呆板消极的学习行为为主动的动手、动口、动脑的灵活学习过程;变个别学生唱主角的学习过程为全体学生主动参与。因此,在此过程中激发了学生的学习热情,培养了探究意识,学生的学习、兴趣、习惯、信心和竞争意识明显得到了增强。
现行生物教材中学生实验多,要求学生亲手做实验,通过对实验观察、对比、分析获得感性认识。我在引导学生学习时,学生积极参与、合作,这样帮助学生理解了不易懂的知识,同时提高了学生的创新意识。
如:设计植物茎的输导功能这个实验中,我让学生先预习课本,学生从“茎的结构”入手展开讨论提出假设:(1)可能是树皮运输水分和无机盐;(2)可能是木质部运输水分和无机盐;(3)可能是木质部和韧皮部一起运输水分和无机盐;(4)可能是木质部和韧皮部一起运输有机物;(5)可能是韧皮部运输有机物;(6)可能是木质部运输有机物。学生积极猜想,有的假设一被提出,就被其他同学否定了。但是,如何用实验来验证呢?你是怎样做的呢?于是我出示了一些实验材料,让学生设计实验进行探究,这时学生的积极性被提升到最高点,一个个跃跃欲试。学生分小组进行实验,实验由小组学生共同设计,验证自己提出的假设,并且由小组学生分析结果,得出结论。每小组学生都踊跃发言,并且最后总结出了科学的结论:水分和无机盐通过木质部向上运输。
三、讨论和交流共享智慧资源
学生在教师的组织和指导下,一起讨论交流,比较各自的研究成果,并与教师或教材提出的结果相比较,学生可能引出新问题,可以为其他人提供问题,找出错误推理的机会。在这样的讨论与交流中,学生的思维和智慧就可以被全体学生所共享。因此,在教学过程中给学生提供讨论交流和展示的机会,让他们有一定的独立思考和发表自己见解的时间,将增强学生的积极性、主动性和创新意识。例如,在“探究光对鼠妇生活的影响”实验前,学生纷纷捉来数量不少的鼠妇。我问:“你们是从哪里捉来的?”有的说在石块下,有的说是在花盆下……于是,我让学生思考石块、花盆的表面为什么没有。有的说鼠妇生活在潮湿的环境中,有的说鼠妇怕光……于是开始探究光对鼠妇的影响。学生用小纸盒做成明暗两种环境进行观察,同时,有小组提出温度、水、空气对鼠妇的生活有影响吗?这样各实验小组有不同的观点,展示的结果也有差异,对这些实验情境与结果进行分析,让学生发表自己的见解,进行讨论与交流,教师给予鼓励和指导,这种多层次的交流活动,能激发学生参与活动的热情,从而更好地完成教学任务。
四、生物知识与生活经验有机结合是生物学科教学的最终目的
教育只有回归自然,走出生活才是教育的根本意义。在教学过程中应丰富学生的生活经历和经验,增长他们对自然、对社会、对人生的认识和体验。这就要求教师树立全面的课程资源观,注重从学生生活背景、社会发展的现实状况等方面对教材加以拓展、延伸和补充,引导学生运用所学的书本知识,从现实生活中发现问题并探讨问题。让学生联系生活实际对知识的应用展开讨论,结合自身的生活经验发表自己的见解。如:请学生将自己的照片与两年前的照片进行比较,看有哪些变化?总结青春期的变化特点,从而学生联系自身实际和真实体验能增强学生对科学的亲切感。又如,讲到钙铁锌硒的功能时,请学生模仿“最近腰酸、背疼、腿抽筋、走路没劲、得补钙等广告语。”以此来激发学生的兴趣,让学生真正体验到我们的生活离不开生物知识。
1.将教室变为实验室,搞好实验教学
我们学校是一所农村乡镇中学,学校实验室设备严重不足,物理、化学、生物三个学科只有一个实验室,而且学校的各种集体活动都在这一个实验室中进行。
面对这种困境,我们把实验的场所转移到教室,需要教师演示的实验,教师把实验器材带到教室,上课时当堂演示。对于分组实验,教师发动学生帮忙把仪器搬到教室,用课桌代替实验桌,学生亲自动手操作。虽然教师的课前准备辛苦了些,但是收到了與有正规实验场所一样的实验效果,同时参與准备的同学加深了对实验器材、实验过程的了解。
2.选择相近的器材、实验材料,搞好实验教学
受学校条件的限制,许多实验不能顺利开展。笔者就鼓励、引导学生动手自备代用仪器,让实验顺利进行。例如:在探究“影响鼠妇生活的环境因素”时,用旧鞋盒代替铁盘,用透明塑料袋代替玻璃板,自备干土、湿土和鼠妇,按要求来探究了“光”和“湿度”对鼠妇生活的影响。用具和材料都是学生亲自动手自制,学生做实验的兴趣盎然,实验技能得到了提高,并养成了环保和节约的习惯。
还有在学习“探究种子结构和成分”时,笔者发动学生自备玉米、大豆种子和面粉等实验材料,准备小盘、木板等代用仪器,利用学校仅有的稀碘液和酒精灯、滴管、试管等简陋的仪器在教室中分几个大组轮流实验,分工合作、各自探究、讨论归纳,并结合我们学校采取的星级评价方式,把生物实验课开展得丰富多彩,学生在参與中得到锻炼,在锻炼中得到提高。
生物实验材料的正确选择,关系到生物实验的成败,因此,我们在选择实验材料时,应根据实验的实际情况,引导学生结合自己的经验发现有价值的实验材料。例如:在学习“光合作用”的实验时,教材中的银边天竺葵并不常见,笔者就发动学生集思广益,根据材料特征找到了来代替银边天竺葵的银边吊兰做实验。实验效果也达到预期。又如在观察桃花的结构时,我们发现校园里的二月兰花正好开得很旺,还有许多雪里红花开得一片片的,就用这些花来进行观察,效果很好,学生兴趣浓厚。
3.调整教材进度搞好实验教学
按教材课程编排顺序进行教学时,有些教学内容與季节时令不一致,导致这些内容的实验材料无法及时获取,影响了教学效果。我们采取调整教材顺序的措施应对。例如:在观察“桃花结构”时,可将教材前置,选择桃花开放时节进行教学。在探究“甲状腺激素对蝌蚪生长发育”的影响时,可延后到有蝌蚪时再进行实验。
4.鼓励学生自制教具搞好实验教学
面对实验仪器严重不足的现状,笔者鼓励、引导学生,根据实验要求自制教具,把实验做好。例如:在学习“人体呼吸时”,发动学生用气球、塑料瓶等简单的材料,自制了“模拟膈肌的运动”的教具(如图1)。形象地演示“人在呼吸时,膈肌的变化與肺的扩张和回缩的关系”。
在学习了根毛吸水的原理后,笔者发动学生自制了“自动吸水的幼苗生长器,”水沿着纱布浸润幼根,幼根得到充足的水分会逐渐长长。该仪器既能看到植株的生长过程,又能看到完整的幼苗根系。
5.利用身边素材亲身体验,搞好实验教学
兴趣是学习的催化剂。为此我们必须根据教学内容和学生经历,适时激发他们的求知欲。例如:在学习“反射”时,先由“纪晓岚训练鹦鹉戏和坤”引出概念,让学生根据自己饲养金鱼、小鸟、小兔等宠物的亲身经历,谈一谈自己训练这些动物听从主人指挥的过程,再延伸到马戏团里狮子滚绣球,小狗做算术题、幼儿园里的小朋友做算术题等,使简单反射和复杂反射及人类特有的反射活动,具体形象地展现在课堂上,从而有助于学生把所要学习的内容理解和掌握了。