生命科学实验教学体系框架新教材生物实验的探讨论文.docx
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生命科学实验教学体系框架新教材生物实验的探讨论文
生命科学实验教学体系框架
我们对整个实验教学内容进行重新整合,构建了既与理论课程相衔接,又注重学生能力培养和发展的、相对独立的实验教学体系。
该体系由4个层次的大模块构成:
1基础生物实验
基础生物实验是训练学生最基础的生物学实验技能;实验内容主要包括:
动物学实验、植物学实验、微生物学实验、生化基础实验;该层次实验内容与理论课程结合紧密,研究方法主要是观察和验证。
2探究型综合生物实验
探究型综合生物实验可以训练学生的基本科学探究思维能力;该层次实验的内容主要包括:
植物生理实验、动物生理实验、生化技术、细胞生物学实验、免疫学技术;实验内容较多地涉及学科特点,应该在学科内从基本实验技能进行纵向综合,经由教师引导,训练学生的科学探究能力;
3应用生物实验技术
应用生物学实验技术,训练学生分析及解决问题以及进行整体实验设计的能力;主要由《现代生物学大实验》和《现代生物技术实验》组成,前者以生化和分子生物学技术为主要内容,后者以生物工程上中下游技术为主要内容。
该类实验课程的实施是以问题形式提出,经由教师引导和学生讨论后,由学生提出实验方案,然后以小组为单位从准备开始,实验室全天候开放,因此,需要学生对第二层次实验的透彻掌握和理的基础上,对相关的课程内和课程间的实验方法进行横向综合,可以训练学生的整体实验设计能力,以及对实际问题的解决能力;
4开放型研究性专题
通过开放型研究性专题,培养学生的创新能力、知识整合能力和初步的科研能力;该层次主要由前沿和技术的介绍、专业方向的实验选修、创新平台上的课外课题研究等组成,设定选修学分供学生自由选择。
这部分教学内容的完成,需要建立在前三层次的基础上,从由学生立项,并进行实施。
总体来讲,新的实验课程体系的构建思路是:
以各主干课程的基础实验技为基本点,纵向综合形成以主干课程的综合探究性实验为内容的主线,以主线的交叉点,也就是主干实验课程间的横向综合形成的应用技术型实验为重点,整合前沿和其他理科基础实验,通过学生的创新活动形成开放型研究性专题。
使得生物实验由浅入深、由简单到复杂、由被动模仿到主动设计以及综合运用,符合认识规律和教学规律。
图1表示了实验教学内容各层次之间、以及实验教学与各类实践活动的关系。
从图可以看出,生物实验教学与实践、科研活动的关系是:
通过知识与技能的融会综合,让学生在实践活动中逐渐将各种能力整合为综合素质,并通过实践活动的过程表现出来。
生命科学学院为学生设立的实践活动主要有三类:
动植物野外实习、生产实践、教育实习。
如果说,实验教学是让学生把理论知识转化为实际动手能力的过程;那么实践活动,就是让学生把理论知识和实际动手能力运用到实践中去,用获得的知识和能力解决生活和生产实践中的问题,将科学技术转化为生产力的过程。
因此,我们打破以往这三类实践活动的框架,把实验教学环节和实践活动,以及各类实践活动之间有机的融合起来,对实验教学中的知识流和学生能力进行引导整合,让学生在实践活动中学会整合已有的知识和能力,从而实现实践教学的最终教学目标:
使学生获得整合知识,寻找规律的能力;培养具备综合素质的学生。
实验教学体系的内容
本实验中心为每年为本科生开设的实验课程如下:
课程
课时
专业
植物学实验
72
生物科学
动物学实验
72
生物科学
植物生物学实验
36
生物技术
动物生物学实验
36
生物技术
生物化学实验
54
生物科学、生物技术
微生物学实验
36
生物科学、生物技术
细胞生物学实验
36
生物科学、生物技术
免疫学技术
36
生物技术、生物科学
遗传学实验
36
生物科学、生物技术
植物生理学实验
54
生物科学
动物生理学实验
72
生物科学
生理学实验
18
生物技术
生化技术
36
生物技术
细胞工程
18
生物技术
发酵工程
18
生物技术
现代生物技术大实验
180
生物技术
现代生物学大实验
72
生物科学
中学生物学实验教学法
18
生物科学、生物技术
植物组织培养
54
生物科学、生物技术
酶工程
18
生物技术
现代食品工程
18
生物技术
植物学野外实习
生物科学
动物学野外实习
生物科学
动物生物学实验
54
生态学
生物化学实验
36
生态学、环境科学
分子生物学实验
36
生态学
解剖生理学实验
36
心理学
普通生物学实验
36
化学
生物化学实验
36
化学
开设的实验项目有270项,其中验证型试验占44.3%、综合型实验占46.3%,设计型实验7.0%,演示型实验张2.4%。
新《课程标准》要求实验的主要价值应体现培养学生科学探究方法和创新思维,发展学生的能力,养成尊重事实,探索真理的科学态度。
在教学中实施开放性实验有利于达到以上目标。
本文论述了生物实验的目的、开放性生物实验教学的特征及意义、实施开放性生物实验教学的措施和应注意的问题。
一、生物实验的目的和作用
实验是学习科学必要的手段。
生物实验是让学生形象地认识生物体的结构层次、了解生命活动规律;能为学生提供感性认识和直接经验,培养他们观察思考、动手动脑、分析总结的能力,激发他们不断探究的兴趣。
新的《生物课程标准》更是强调“倡导探究性学习,力图改变学生的学习方式,引导学生主动参与、乐于探究、勤于动手……突出创新精神和实践能力的培养”。
二、开放性生物实验的特征及意义
开放性生物实验应具有的特征:
器材选择的自主性;步骤、过程的多样性;结论的非唯一性;实验设计、操作的独立性。
开放性实验的意义在于:
有利于培养学生的创新思维和创新能力。
开放性实验注重探究式学习,这有利于学生体验科学探究的一般方法,养成科学探究的态度,学习科学探究的方法。
在开放性生物实验中,学生有选择实验器材的余地,设计的实验方案和操作过程也多种多样性,这大大拓展了学生思维的空间,从而使学生的创新思维和创新能力不断提高;开放性实验也需要教师积极参与,这促进了相互交流,加深了师生友谊,达到教学相长。
三、实施开放性生物实验的措施
实验之前教师要认真研究每个实验,结合学生的知识结构和学校的实际情况来确定实验所要探究的具体内容,确立开放性的侧重点。
(一)设计方案的开放性
鼓励学生设计多种实验方案。
例如,在学习了种子的呼吸作用后,让学生设计《种子泵》的实验方案,学生可以从不同学科的不同角度去考虑:
可从生物学科出发,利用种子萌发要吸收氧气、放出二氧化碳的原理(还可联系种子萌发的条件);也可从化学知识的角度了解氢氧化钠溶液能吸收二氧化碳的知识;还可以学习物理学中气体压强的有关知识。
通过这样的设计,学生的思路拓宽了,知识间的联系加深了,也就为创新思维的形成创造了条件。
实验结束后请各组交流实验设计方案。
笔者在七年级《生物学》的《探究气孔的分布和数目》这一节的教学中,先让学生设计了一些探究方案,再让他们相互交流。
之后,教师给予恰当的评价,再让他们进一步修改方案,但并不固定他们的方案。
同学们在以小组为单位的基础上,分别设计出了自己方案,比如:
用凡士林堵塞气孔的方法、用石蕊试纸放在叶片上,再用透明胶粘住的办法等等。
(二)操作过程的开放性
通过开放的实验操作,学生会出现各种奇思妙想,这就大大激发了他们动手做实验的兴趣,使学生的创新思维和创新能力得到进一步升华,从而更积极进行实验和探究。
如在学习《生物体的结构层次》这一节内容时,除完成教材规定的实验内容外,还可让学生准备其它实验材料,尽可能多的观察各种动物组织。
多数同学准备了不同的实验材料,比如活的小鱼、自己的头发丝、活蜘蛛、鸡血、猪小肠等等。
他们兴趣盎然地在显微镜下“乱”做一通。
有的学生很惊奇地发现:
“呀,蜘蛛身上有这么多的毛!
”、“我的头发这么粗”。
有的学生还取来池塘水观察。
有一个同学用解剖针把自己的手指刺破,取出血液来观察(教师发现后及时告诉了他不能这样做的道理)。
以前的教学把学生限制得很死,一定要按照教材或教师的指导去做。
在开放性实验教学中则应尽可能让学生大胆地做,如果没有成功,就请学生自己总结,再利用课外时间补做,直到成功。
通过这样的开放性实验,真正提高了学生的兴趣,他们带着成功的喜悦又投入到以后的学习中去,不断探究新的科学知识。
(三)处理实验结果或数据的开放性
鼓励学生自己设计记录表,通过对记录结果的分析、归纳、得出结论,这会对学生的创新思维的培养大有帮助。
比如,在学习《生物对环境的影响》一节时,对学生处理结果的方法没有加以限制,最后让每一个学习小组交流结论,教师再给予简要的总结。
这样做,可能个别组的结论会不恰当或不正确,但这并不重要。
在这一过程中教师也了解了学生的思维过程。
四、开放性生物实验教学应注意的问题:
做好多方面的准备。
首先是实验器材的准备,在开放性生物实验中学生实验方案设计多样化,实验器材多样,因此教师要充分准备实验器材,才能使学生的设计、想法得以实现。
当然更要鼓励学生自己制作实验装置。
其次是教师的知识准备,实验之前教师要尽可能地查阅与该实验有关的资料,预测可能出现的问题和现象,做到心中有数,才能与学生充分讨论、共同探究。
体现每个实验开放性的侧重点。
有的要求学生体验科学探究的一般过程,如:
光合作用需要光和叶绿体的实验;有的需要通过实验获得数据,然后对数据进行处理,分析总结得出结论,如:
生物影响环境的实验中测定温度和湿度;有的重在设计实验方案上,培养学生的创新思维,如:
探究叶片气孔的分布和数目的实验。
教师要针对不同的实验加以不同的引导。
重视实验的探究过程。
教材或教师提供给学生的实验,是想让他们去领悟科学的思想、体验科学家研究自然界所用的科学方法。
因此开放性生物实验中探究活动的教学过程具有创新教育意义,十分重要。
在教学中要花大力气组织好在生物探究实验中学生的分工合作、交流讨论、分析总结。
注意课堂内外实验的结合。
教材安排的实验,通常要求在课内完成。
但往往时间不够,要在课外时间才能完成,如:
《探究影响鼠妇的环境因素》、《光合作用需要叶绿体》等实验,需要课前收集材料、处理材料;有的探究活动需要组织学生外出参观、访问、调查等。
所有这些教师都要在学期教学计划中早有安排,真正做到开放性。
重视总结报告的撰写和交流。
培养学生通过文字描述、数字表格、示意图、曲线等多种方式完成实验报告,通过摄影、摄像,使报告更生动形象。
组织各种形式的交流活动,培养他们的合作学习的精神和语言表达能力,让他们体会到不同的实验方法,会有不同的实验结果,这也属于开放性的一个方面。
学生的很多感受和体会也得到了交流,同时有利于学生形成正确的情感态度价值观。
尊重、鼓励学生。
在开放性生物实验中,学生会有各种想法,会提出种种问题,会得到各种不同的结论、甚至会是错误的结论。
无论如何,教师都要应该尊重学生,爱护学生,善于发现他们的优点。
当学生在实验中遇到困难,有消极、畏难的情绪时,教师应及时找学生谈心,鼓励他们不畏艰难。
通过开放性的生物实验教学,学生有了充分想象和独立思考的空间,培养了学生主动探究科学知识的精神。
学生的个性、独立性、协作性得到充分发展。
学生的创新思维、创新能力不断提高,这才是真正意义上的创新教育和素质教育。
通过开放性生物实验教学,我校学生学习生物学的兴趣大大增加,生物学成为他们最欢迎的学科。
(三)加强和完善生物实验教学
实验教学既是一类探究活动,也是生物教学的基本形式之一。
《标准》的内容标准部分列举的一些活动建议中,相当部分就是实验。
1.学校应逐步完善生物实验室的建设、仪器设备和用具的配置,保证实验教学经费的投入。
生物教师也应创造条件,就地取材、因陋就简地开设好生物实验。
2.实验设计应该多样化。
例如,可以采用比较规范的实验仪器设备设计实验,也可以设计低成本实验;可以采用生物材料设计实验,也可以设计模拟性实验;有条件的学校还可以适当引入多媒体技术进行虚拟实验。
应鼓励学生参与设计实验。
3.在重视定性实验的同时,也应重视定量实验,让学生在量的变化中了解事物的本质。
教师应向学生提供机会学习量的测定,实事求是地记录、整理和分析实验数据、定量表述实验结果等。
4.要注意实验安全教育。
安全使用实验器具(如解剖器具、玻璃器皿、酒精灯等)和实验药品(酒精、酸、碱等)是生物学实验的基本技能,教师应强化安全教育,增强学生自我保护意识。
(一)提高贯彻课程目标的自觉性
(二)引导并组织学生进行探究性学习
(三)加强和完善生物实验教学
(四)落实科学、技术和社会相互关系的教育
图1生命科学实验教学体系框架
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