模块四模块四初中生物学实验教学策略文档格式.docx
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进而通过真实的实验进一步培养学生的科学态度,实验确实是一种非常重要的科学态度培养方式。
例如,在实验过程中,学生可能会遇到一些挫折和失败,在遇到这些问题之后,学生需要知道如何来解决这些问题。
另外,如果实验的结果与预期不一致,学生也需要知道如何来处理实验数据,思考确定是对数据做出修改,还是进行重新设计,进而感受实验研究的过程。
这两类问题,都是需要以严谨的科学态度才能解决的,因而,在实验过程中,学生就能逐步认识到严谨的科学态度的重要性。
实验教学还有助于学生情感的培养。
学生在分析资料的过程中,科学家的一些个人经历,包括他们如何解决问题,以及面对挫折时所呈现的精神和态度,能够给学生提供很多的感悟。
即如何思考问题和如何进行研究,如何从研究的角度,以及从科学的角度来衡量这些问题,进而激发对科学的向往,对科学探究的认同,这当然有助于学生情感的培养。
另一个方面,教师应该通过实验教学让学生体会到科学家之所以可以持之以恒,是因为他们对生物学发自内心的热爱。
教师可以通过一些科学史上重要的实验,让学生体会到科学发现的艰辛和艰辛中的乐趣。
这对于学生形成长久的学习兴趣和对生物学的热爱,对于学生将来的事业发展,以及对于学生成为生物学家的志向,甚至在研究方面,都具有非常重要的作用。
教师一方面要让学生认识到科学研究的艰辛,另一方面更要让学生体会到科学研究在艰辛之中的乐趣。
如果学生不具备学习兴趣,就很难持之以恒,也很难做出一些重要的成就。
实验教学还有助于培养学生的合作精神和交往意识。
在科学的发展过程中,很多重要的成就都是由科学家经过长时间的努力,通过共同合作来完成的。
在实验的过程当中,学生也要通过同伴之间的互相合作和交流,学会与他人进行合作,逐步具备合作的意识与技巧,学习处理人和人之间在某种情况下可能发生的矛盾。
这对学生将来走上工作岗位,走进社会,都具有非常重要的意义。
对于合作,教师应该让学生认识到,在科学研究的历史上,有一些科学家能够独立做出非常伟大的贡献,例如爱因斯坦和牛顿,但是现在更多的工作涉及到不同学科,需要大家来进行共同研究,进而合作完成。
教师要通过实验,让学生体会到合作的重要性、技巧,以及乐趣。
在实验的过程中,合作的乐趣与思维碰撞的灵光一现,有利于学生将来的发展。
学生需要学会听取他人的建议,不能固执己见。
许多科学家通过一系列相关实验,最终得到结果,这都与前人所做的努力紧密相连。
我们需要借鉴前人为我们提供的经验和教训,以及彼此之间的建议,这都属于与人合作的范畴,有助于我们在将来事业方面的成功。
随着课程改革的不断深入,广大教师逐步认识到实验教学是提升学生科学素养的重要手段。
应该说,2011版生物学课程标准更注重强调科学探究在生物学教学中不可替代的作用。
这意味着实验教学具有其他教学方式和手段所不可替代的作用,我们需要通过实验教学,切实发展学生的探究能力,并以此推动学习方式的变革。
专题二常规实验的种类和实验类型
对实验教学中常规实验的种类和实验类型,主要应把握以下两个方面。
第一方面,教师需要明确教材所涉及的学生实验,哪些是探究实验,哪些是模拟实验,以及哪些是继续探究的实验。
第二方面,在进行实验教学的过程中,不同类型的实验,涉及不同的目的和要求。
教师在备课时,需要对课本所列举的实验,进行整体性的分析。
教师应该明确在一个学段内,要培养学生的哪些能力,以及达成哪些教学目标,这是很重要的方面。
通过整体性的分析,教师才能明确哪些是必做实验,进而帮助学生理解概念,帮助学生形成最基本的实验技能。
所以教师在教学过程中,首先要进行整体分析,做出一个初步判断,这是教师在教学前应该进行的准备工作。
要判断哪些实验是必做实验,还要根据学校、班级和年级的情况,做到具体问题具体分析。
同时,在实验的统筹安排方面,做好充分准备。
例如一些实验材料在某个季节会出现短缺的情况,教师需要事先做出准备。
另外,实验的实施要与教学目标紧密相连。
如果教师将实验设置为探究的形式,就要做出整体的统筹安排,进而侧重于某一方面的内容。
例如,一些实验适合于应用全程探究的形式,一些实验适合于应用部分探究的形式。
教师需要对教材内的所有实验进行一个全面的了解,以此为后面的实验教学做出充分准备。
有些实验是在课上完成,有些实验则是在课下完成。
教材上的实验,并不完全属于课上必做实验,有些实验仅仅属于建议性的实验,学生可以在课下完成。
所以在整个的课程设置上,在制订学习计划之前,教师需要对这些实验有所了解。
对于不同类型的实验,例如观察性实验和探究性实验,以及模拟性探究的实验,尽管它们具有不同的类型,但是这些实验的根本目的都是让学生通过实验的途径,来获得关于生物学的概念知识,以及形成重要的认识,从而让学生真正学会学习,学会获取知识。
在教学过程中,教师应该明确实验目的,明确设计思想,知道实验的重点是培养学生的何种学习能力。
教师不能设置过于开放的问题,要注重实验的目的和细节。
教师在设计模拟性的探究实验时,一定要考虑它和真实实验之间的距离,并且进一步与学生一同分析模拟实验与实际实验的异同。
这有利于学生在科学方法论方面的培养,促使学生在以后的研究过程中能够用模拟的方法,来研究真实的生物学原理。
观察实验除了能够训练学生的观察习惯和观察技巧之外,还能训练学生对于现象的记录水平和表述能力。
这种语言的表述能力,即准确地表述现象的能力,对于学生将来真正从事科研具有重要的意义。
此外,关于探究的问题,教师要特别注意学生对实验的实施不一定完全等同于探究。
如果教师把所有的实验材料和实验操作流程都提供给学生,学生依此进行实验,这个过程就不属于探究,而是属于关于操作层面的实验。
教师要让学生在操作实验的同时,进行更多的思维活动,让学生真正实施探究实验,而不是进行一种单纯的操作。
对于学生需要在课下完成的实验,教师应该明确具体的要求和目的,同时提醒学生关于实验安全性的问题。
另外,教师要安排好学生课下的实验,以防造成学生的课业负担。
教师不能安排过多的实验,也不能安排不切实际的实验。
在安排课下实验时,教师应该做到以下几点。
首先,应该注意安排一些非常有价值的实验。
其次,应该安排一些大部分学生感兴趣的愿意实施的实验。
第三,要特别注意不能占用学生过多的课余时间。
教师一定要注意学生课下实验的安全性问题,例如关于发酵食品的实验,学生品尝时一定要特别注意安全,防止中毒。
另外,对于课上实验,以及校内的实验室安全问题,也是实验安全性的重要方面。
例如关于叶片正反两面在热水中冒气泡的速率问题的实验,在学生做完实验以后,在学生移动实验装置的过程中,有的学生直接用手去拿三脚架,结果造成烫伤。
教师一定要特别注意实验的安全性问题,充分考虑到各种不安全的因素,以保证实验教学的顺利进行。
另外,关于环境保护的问题,学生在课下进行探究实验时不能破坏环境,教师和学生要具有保护环境的意识。
总之,教师要明确初中生物学教学中常规的实验种类和类型,进而在制订学习计划时,做到明确实验目的,从而充分落实我们的实验教学。
专题三实验教学的设计
本话题从三个方面阐述实验教学的设计问题:
实验设计的原则,定量实验教学的设计,实验仪器的选择和制取。
1.实验设计的基本原则
实验教学设计首先应遵循实验设计的基本原则:
科学性原则、平行重复原则和单因子变量原则。
(1)科学性原则。
对于实验设计的基本原则,教师首先需要明确的是关于科学性的问题。
科学性的问题不仅与实验密切相关,它还涉及到整个科学研究的过程。
科学性问题是一个首要问题,只有在保证科学性的前提下,我们才能实施实验,以及进行具体的操作和设计。
科学性的问题包括实验设计本身方法的科学性和取材的科学性,以及实验结果处理的科学性等多个方面。
我们在实验中经常会遇到关于取材的科学性问题,它需要教师在课前进行一些实验,以保证材料的可行,进而能够得到相应的结果。
对于方法的科学性,举例如下。
在模拟实验中,例如模拟生男生女,我们应用黑白棋子分别进行关于XY和XX的搭配,以此得到性别结果。
在这个模拟的过程中,比如第一次任意取出两颗白色棋子,在取出这两颗棋子以后我们得到结果,为了保证实验的随机性和概率,我们还要把这两个棋子放回到原来的口袋中,再进行下一次的抓取,这就是关于方法的科学性。
实验结果处理的科学性也是我们在实验教学中经常遇到的问题,尤其对于一些定量化的实验。
例如关于光对鼠妇生活的影响,我们准备20只鼠妇来进行研究,我们将鼠妇置于黑暗与光照的中间分界线上,经过一段时间以后,观察它们在两种环境中的分配数量。
如果黑暗的环境中存在12只鼠妇,光照的环境中存在8只,我们这时就不应轻易论断鼠妇喜黑暗的环境。
对于数据的处理,我们不能通过多和少的简单对比来得到结论,我们需要明确如何来处理这些数据,思考这些数据是否具有统计意义,以及是否存在显著性的差异。
(2)关于平行重复的原则。
实验在设计过程中,要经过对照,同时要保证随机性,平行重复是我们进行实验设计和实验教学的一个基本的原则。
我们在初中实验中经常涉及到平行重复的原则,例如在早春时,教师让学生采摘不同的枝条,验证哪一种扦插方法能够成活,从而进行培植。
学生摘取的枝条多种多样,有的枝条生根的时间快,有的枝条生根的时间慢,不同的枝条通过扦插的方法都能生根。
但我们不能以一根枝条的情况来说明问题,因为这个过程中存在偶然性。
所以我们在设计实施平行重复的实验时,要遵循相应的平行重复的原则。
对于平行重复的原则问题,学生还要明确实验的对象,明确重复量的多少。
教师在进行实验时,应该给学生提供关于这个方面的指导。
例如关于小动物的饲养,学生在对小动物进行生理过程的研究时,教师需要给学生提供一定的重复量的指标。
对于平行重复的原则,学生在进行具体实施和设计实验时,可能会存在各种不同的理解。
例如,教师让学生设计一个关于药物有效性的实验,然而病人的数量特别大,因此学生在研究的过程中很难来实施。
这种重复在设计的原理方面可以存在,但不具备实际操作的可行性。
学生无法找到相当数量的病人,而且某种遗传病的存在数量特别的少。
因此在实验设计的角度方面,教师要让学生具备这种通识性,即平行重复的思想原则,还要让学生考虑到不同方面的问题。
又如对于植物的实验和动物的实验,样本的大小和平行的次数就可能不同。
另外,教师还要考虑到时间和周期性的问题,这些都会影响到平行和重复的数量。
(3)关于单因子变量原则。
在初中阶段,很多实验都涉及到单因子变量原则。
例如关于环境因素对种子萌发影响的探究实验,很多教师都把相应的种子数量、湿度和空气的养分、氧气的量等其他因素控制在一定的条件下,进而只根据温度的不同来观察环境因素对种子萌发的影响。
但是在初中阶段,学生的理解水平不高,教师有时很难控制氧气的因素,比如抽真空方法的使用,以及涉及到的湿度问题,在这种情况下如果变量不是唯一的,那么我们在分析问题时,就会影响到最后得出的结论。
各个因素紧密相连,一个因素的变化可能会引起其他因素的改变。
由此可见,单因子变量原则所涉及到的操作具有一定的难度。
此外,单因子变量原则所涉及到的创意具有一定的挑战性。
例如关于植物得失水分的实验,实验中我们会应用到萝卜条和萝卜块,它们的浓度梯度不同。
除此之外,不同萝卜条的大小、质量和湿度具有一定的差异。
我们如何获得规格一样的实验材料,来保证实验结果的精确性呢?
有些学校通过使用打孔器,来获得规格一样的萝卜条。
单因子变量原则非常重要,在操作层面上,值得师生进行深入分析。
这就需要我们在实验教学的设计上,进行深入思考。
除此之外,我们还要遵循一些其他的原则。
例如关于低成本、高效率的原则,尤其体现在实验材料和仪器的选用方面。
另外在设计实验的过程中,我们既要重视可能呈现的结果,又要重视实验过程中可能暴露的问题。
当然我们在做实验时,还要强化环境意识和低碳原则。
最后,在设计实验的过程中,我们提倡探究式的教学方法,但并不是一定要采用这种方法,我们要找到最佳、最有效的方法,进而运用到实验教学的设计中。
2.关于定量实验教学的设计
在设计学生实验时,教师要意识到定量实验和定性实验是两个完全不同层次的实验。
在初中阶段,绝大部分实验是定性实验,但是在实验研究价值的方面,定量实验更有价值。
因此教师在设计实验时,应该呈现出一些能够量化的操作,例如部分地区的学校所进行的一些实验特别注重量化,对于萝卜条吸水,有些实验涉及到硬度的方面,不仅仅通过语言来进行描述,已经呈现出量化的思想,使之定量化,进而分出层次。
教师在设计实验时,应该进一步明确量化思想的重要性。
生物学科属于科学的范畴之内,科学首推实验,科学的另外一个基石便是数学。
如果涉及到的实验能够量化,在学生可以接受的情况下,教师有必要对其进行量化。
此外,教师在进行单因子变量实验时,一定要注意对照的问题,明确如何来判定对照组和实验组,以及如何来设计对照组。
这是教师在进行实验教学设计时,一定要特别重视的方面。
3.选择和自制实验仪器
由于地区差异的存在,一些地区的学校不能完全具备教材上所呈现的材料和实验仪器。
在进行实验设计时,教师可以根据自己地区的特殊环境选择适宜的实验材料,或者自制一些实验仪器,来弥补在实验教学中硬件设备和实验仪器方面的不足。
教师可以改装和设计一些实验仪器,以利于实验教学的开展。
例如一些学校不具备教材上呈现的关于收集氧气装置的仪器,教师可以带领学生一起进行制作。
我们可以将喝过的可乐瓶子剪去一半,使之相当于底下的烧杯,然后将可乐瓶子的上半部分作为倒扣的漏斗,进而继续模拟教材上的仪器,在瓶嘴的部分扣上棒冰的软包装,最后就地取材,搜集一些水藻,至此完成制作,我们可以用这个自制装置进行氧气的收集。
总之,教师可以改造和组装一些实验装置,力所能及地开展实验活动。
此外,教师可以根据学生情况和授课内容,进行一些演示实验。
例如教师在课堂上带领学生,进行关于酵母菌发酵产生二氧化碳的实验,然后来验证二氧化碳气体的产生。
又如一位教师自己设计出一个实验装置,管中的血液一个连通氧气,一个连通二氧化碳。
通过这个装置,学生明显看到在含氧量较多的情况下血液的颜色,以及含二氧化碳较多的情况下血液的颜色。
教师可以根据教学内容来增加演示实验,以利于学生对相关知识的理解。
教师还可以充分利用一些所在学校的资源。
例如北京101中学位于圆明园的区域,圆明园的所在区域存在丰富的植被资源,教师可以充分利用这些资源,进行相关实验的教学活动。
又如对于研究食物消化的实验,需要应用到蛋白酶、脂肪酶等制剂,而纯正的酶制剂非常昂贵,我们可以选取多酶片,即治疗消化不良的药物,来进行代替,不仅购买方便,而且比较便宜。
总之,教师在设计实验教学时,首先需要明确应该注意的问题,同时要让学生明白实验的目的,以及相应的实验原理。
第二,教师要注意选取简单易行的实验方法。
第三,教师在实验的设计过程中,要注意相关实验的安全教育。
最后,生物学作为一个讲究实证的学科,教师应该采取相应的实验手段。
例如,关于绿色植物光合放氧的实验,因为放氧的速度比较慢,有些教师可能会借鉴化学的方法来制氧,这种做法是否合适,值得广大教师做出进一步的思考。
专题四实验教学的基本策略、组织及实施
在这个话题里,我们主要讨论以下两项内容:
第一,实验教学的基本策略;
第二,实验教学的组织与实施。
1.实验教学的基本策略
生物学实验教学的基本策略主要有先讲解后实验、边讲解边实验、边示范边实验、边实验边指导等策略以及混合使用的随机应变策略,我们分别来探讨。
(1)“先讲解后实验”策略。
教师的启发讲解主要聚焦在以下几个方面:
①引导和指导学生正确理解实验目标;
②启迪和辅导学生按照规范操作要求把握实验要领;
③提示和引导学生进行定向观察和有序操作;
④适时、随机纠正学生的操作错误和解答学生的疑问;
⑤引导学生根据实验事实和现象进行科学总结概括。
教师在上课的时候,到底应该使用哪种策略,这要根据具体情况进行具体操作。
可依据教师自身的习惯、学生的情况或教学内容来定。
对一些比较繁杂的内容,老师在上面讲,学生在下面可能跟不上,这时就适合先讲解后实验。
使用哪种实验策略,也和老师驾驭课堂的能力有关。
我们知道,在生物实验室里上课难度比较大,除了实验结果能不能很好地顺利地出现,还有一个难度就是课堂组织教学,初一的学生有一些习惯还没有养成,到了实验室,还需要老师费很大的精力来维持课堂纪律,这时可能先讲解后实验更有利。
教师选择的实验策略和实验的性质也有一定的关系,比如验证性实验,验证绿叶在光下合成淀粉,难度不是很大,教师可以给学生先讲解清楚,然后再让学生进行操作。
学生在操作的时候,也能够比较容易地按照老师的讲解去做。
(2)“边讲解边实验”策略。
适用条件是:
安全系数较大的实验,课堂纪律较好,老师驾驭课堂能力较强;
尤其对实验难度不大,但内容较生僻又较分散的实验。
比如,给初一的学生第一次上实验课,上显微镜这一课的时候,学生很好奇,尤其是男同学按捺不住心中的激动,老师在上面讲,他们可能在下面鼓捣显微镜。
在这种情况下,如果老师先讲解后实验,对学生来说可能是一种煎熬,对整个实验教学的课堂组织,可能也不利。
这时可以用边讲解边实验的办法,因为显微镜比较安全,没有太大的危险,可以放心地让孩子们接触。
(3)“边示范边实验”策略。
能为学生提供视觉形象和模仿的模板,对学生实验操作的规范化,以及形成严谨的学风和良好的实验态度都有较大的影响。
因此演示或示范必须做到:
①操作规范、准确无误,动作协调、快慢适中;
②操作力求严谨,尽量与教材内容一致,若是创新之处,需要加以说明;
③要照顾到所有学生的观察;
④配以简单的语言、和蔼可亲的语气、和谐轻松的氛围;
⑤保持演示台面的整洁干净。
对于另一些操作比较困难、对技术要求高的实验,比如临时装片的制作,它的步骤就比较繁琐,要求准确度相对来说也高一些,这就需要老师给学生一定的示范,带着学生去做。
当然这个示范也是有具体要求的,因为载玻片、盖玻片、镊子等器材都很小,如果老师只是单纯地现场动手去演示,去示范,可能效果不是特别好,需要走到学生中间进一步去做细微的示范。
或者为了保证课堂效率,老师提前做好录像,把动作比较小的操作放大,通过视频的形式让学生观看老师是怎样一步步进行操作的,像这样的教学内容,用先示范再操作或边示范边实验的策略比较好。
再比如讲到观察种子的结构,如何去解剖种子,分成各个不同的部分,便于我们去观察,比如观察菜豆的种子,怎么去切开,包括观察玉米的籽粒,如何纵向剖开和横向剖开,这都可以给学生做一些简单的示范,有些老师可能会用一张大图告诉学生什么叫纵切,什么叫横切。
这就需要用边示范边实验的策略。
(4)“边实验边指导”策略。
教师着重对学生在实验的中期、后期遇到的问题或出错的环节,进行针对性比较强的指导。
前期的讲解已经很到位了,但在实验的过程中,学生又遇到了新的问题,这时就需要老师在实验的过程中进行适时的指导。
这种教学策略适用于难度系数较小、安全系数较大的实验,以及学生组织纪律较差,组织教学困难,但学生对生物学实验兴趣较浓的班级。
(5)“随机应变”策略。
是将以上几种策略交叉在一起使用,或随着学生在实验中的状态变化,实验完成的情况等,而分别采用的不同策略的变通。
总之,尽管在实验教学中设计了许多实验教学策略,但在具体的实施中,学生的个体差异和教师的教学风格以及实验教学环境等,也会对教学策略的选择产生影响。
虽说不同的教学策略,都能达到教学的某个目标,但不同的学校、班级或教师,使用同一种教学策略,其效果肯定是不同的,所以,在教学策略的选择中,我们要充分考虑学生的个体差异和教师的教学风格,选择那些更适应学生接受知识的教学策略,形成自己的教学风格。
2.实验教学的组织与实施
上面我们提到,很多因素决定了我们选择哪一种最佳的教学策略。
除了决定实验教学的策略外,在具体的实施过程中,还必须明确实验前的一些准备、实验中要注意的一些事项以及实验后的一些相关措施。
这些都属于教学组织和实施方面,对此,我们应该切实注意以下各个方面。
(1)实验教学的组织应该注意的地方
①实验前的准备,包括实验小组的建立,实验安全教育、实验材料准备、完成预实验和培训学生。
实验教学和理论教学有一些不一样的地方,它对于实验的一些最基本的操作、材料的选择,包括一些实验的效果,都要作一个预先的探讨。
所以我们在实验教学之前,需要考虑到实验材料的问题,要做预实验。
首先我们对实验要有一个整体的计划,什么时候该做什么,列出一个详细的计划,按照这个计划去准备材料,去摸索实验条件。
有的老师可能觉得已经做过很多遍了,就不用做预实验了,但有的时候这个材料不是当初你选的材料,它生长的环境不一样,可能会影响到它的一些生理条件,效果就会不太一样。
我在教学当中也遇到过这种问题,就是教初中生用天竺葵来做绿叶在光下合成淀粉这个实验,一切按照书上的要求去做,但是结果却是,用碘液处理了以后,用清水清洗,它却没有变完,当时我很惊讶。
因为我们的预实验还是按照要求很严格去操作的,但是为什么会出现这样的结果?
我们当时就觉得很困惑,又做一次,结果还是没有变完。
后来我们就分析这个问题,可能最主要的原因在于材料本身,虽然选的同样是天竺葵,因为当时做这个实验的时候是在南方,在长沙做的,和我们在北京的环境条件不一样。
可能天气也有一些影响,包括有的时候,甚至有一些品种的因素,都可能影响到实验的结果,使得它产生的淀粉类型不一样,所以导致它没有变完。
这就是说,我们的预实验还是非常有必要的,不能说我以前很有教学经验,这个实验做了很多遍了,就可以不做预实验了,但是换个环境,或者同样一个材料,你可能选的部位不一样,有时候结果都会不一样。
刚才说天竺葵的品种可能是不一样的,那它是不是合成有机物的品种也不一样呢?
有可能是,我们鉴定的这种方法,加碘,这只是鉴定淀粉的,那也有可能是单糖,它有的时候是直链淀粉,有的时候是支链淀粉,这两种淀粉,它的变色情况是不一样的。
所以在这些方面,老师在设计实验的过程中,有可能面对一个新的材料,如果按
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