《提高生物实验教学实效性的研究》课题中期小结.docx
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《提高生物实验教学实效性的研究》课题中期小结
《提高生物实验教学实效性的研究》课题中期小结
一.课题介绍
新课程标准明确提出,高中生物要“倡导提高学生的生物科学素养、实施探究性学习”等课程理念。
《新教材》中安排了大量实验和探究活动,以强化学生科学素养教育和培养科学探究能力。
生物实验是生物学教学的一种重要途径,它向学生提供生物界的感性认识,培养学生基本技能和观察、分析综合运用生物学知识等能力;可以激发学生学习生物学的兴趣,培养实事求是的科学态度,是提高生物教学质量的重要环节。
《新教材》加大了实验、探究、技能训练、模型构建等各种活动性课程的分量,为培养学生的基础科学能力提供了非常好的平台。
通过实验,学生能够掌握实验的一般方法和规律、技能和手段,能够提高对生物学原理的认识和理解,能够培养分析问题、解决问题的自主意识和能力。
“授之以鱼,不如授之以渔”,学生向老师要的不是“鱼”,而是“渔”。
发展学生科学实验、探究能力,不是一朝一夕的工作,要始终坚持、合理地安排。
本课题顺应了生物科学的发展,对实验设计与实验操作进行了深入的研究,注重与现实生活的联系,强化学生科学素养教育和培养科学探究能力。
让学生能够掌握实验的一般方法和规律、技能和手段,能够提高对生物学原理的认识和理解,能够培养分析问题、解决问题的自主意识和能力。
通过本课题的研究,可为生物实验教学的有效教学提供一整套的实效性策略,具有创新意义和实用价值。
二.课题研究管理及研究主要研究措施
本课题研究主要以实验法和行动研究法为主,辅之以文献资料法、调查法相结合的手段,通过必修1《分子与细胞》中分组实验和探究实验,在一定的范围内系统地、科学地解决实验过程中存在的实际问题。
课题研究的措施:
1.创造条件,确保实验
必修1《分子与细胞》中分组实验和探究最多,有9个分组实验和4个探究。
我们进行了6个分组实验,分别有第一章“使用显微镜观察几种细胞”、第二章“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”、第三章“用高倍镜观察叶绿体和线粒体”、第四章“比较过氧化氢在不同条件下的分解”、第五章“绿叶中色素的提取和分离”、第六章“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”。
另外“细胞大小与物质运输的关系”、“观察DNA和RNA在细胞中的分布”和“体验制备细胞膜的方法”三个实验,由于实验条件材料和仪器限制,确实无法开设,我们也想办法让学生观看视频资料。
教材上的4个探究活动,其中“植物细胞的吸水和失水”、“影响酶活动的条件”和“探究酵母菌细胞呼吸方式”三个活动在课堂上分组探究,“环境因素对光合作用强度的影响”探究活动在教师的指导下进行课外探究。
这样,确保了每个实验和探究都能正常进行。
2.认真预习,明确目标
做好实验不是件容易事,工作量大,而且一旦安排不妥就会事倍功半,经常出现学生到实验室图个热闹新鲜,而学不到任何东西的现象。
所以进行一节实验课一定要做好两个非常重要的环节----实验前的预习引导和实验后的总结交流。
为了提高生物实验教学实效性,要做到以下几点:
(1)、实验前介绍实验背景资料和相关知识,拓宽学生的视野。
(2)、复习对照实验遵循的原则。
(3)、加强对实验设计中的变量和控制变量的方法的点拨。
(4)、加强对设置对照组的理解,需要注意的几个问题。
(5)、预习好实验原理和实验目的,并在实验过程中对学生进行引导和指导,让他自己发现问题解决问题。
进行实验前,学生脑子里一定要有这两个问号,即这个实验的目的是什么的?
这个实验怎样作才能成功?
3.科学准备,反复演练
有的实验材料现成没有,应科学地提前准备好。
如观察洋葱根尖的有丝分裂,需提前培养根尖;观察酵母菌的细胞形态,要事先培养好酵母菌,得到酵母液:
将一已发酵的面团,溶于清水中,置于35℃-38℃的环境中培养2-3天,而后,转移少量的面团液至20%的葡萄糖溶液中于相同温度下继续培养2-3天即可。
在上课前,我们老师要进行1-2次的提前实验,经过亲自实验会清楚地知道哪些实验易获得成功?
哪些实验不易获得成功?
不易获得成功的应注意哪些问题或做哪方面的改进,以便对学生实验进行合理指导,提高效率和质量。
4.精心设计,提高质量
教师在设计实验教学程序时,应认真构思好学生观察过程中的每一个环节和符合学生实际的教学方法,对实验中出现的问题、现象、失败的原因要尽可能考虑细致,尽可能多设置几个“为什么”,以激发学生思维。
三.阶段性研究成果
近一年来,我们通过开展《提高生物实验教学实效性的研究》这课题的实验研究,付出了艰辛的劳动,也取得了阶段性的成果
1、组织探究,培养能力,提高实效
《分子与细胞》中有4个探究、1个模型构建、5个技能训练、1个课外制作和若干的资料分析。
通过探究性活动能促进学生主动获取知识,有效地驱动学生针对现实的事物或现象提出问题,并最终达到解决问题的目的。
万事开头难,对于这些没有定路可循的探究活动,一开始的确费了不少脑筋,但是经过一段时间的摸索和尝试,我们初步有了一些经验,总结起来可以概括为两条:
一是设置恰当的情境,引发有价值问题的课堂交流;二是营造复合型、多元化的课堂交流氛围。
比如说“植物细胞的吸水和失水”这个探究的题目就很贴近生活,对于农村来的孩子,我设置了“烧苗”情境,对于城里的孩子,我又设置了夏天拌凉菜“出汁”情境。
学生对生活中的问题很感兴趣,迫不及待地想找出问题的答案,第一步引导提出问题的目的已经达到。
有了问题之后教师不能直接给出答案,而是引导学生通过搜集资料或者设计探究方案,自己寻找问题的答案。
在这个过程中,通过一些资料调查、搜集、实验探究和分析,培养学生处理信息的能力。
2.科学准备,反复演练,提高实效
如:
“绿叶中色素的提取和分离”实验
《新教材》中,是用10ml的乙醇来提取色素。
课前,我按要求一连做了好几次实验,最终都没有分离出清晰的四条色素带。
是什么原因呢?
经分析既不是绿叶中所含色素太少,也不是画滤液细线次数太少,而是提取的色素液浓度太低。
后来改为用4ml的乙醇来提取,效果很好。
如:
“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验。
过去,本实验获得成功的机率很低。
因此,实验的目的只是让学生感受过程,训练技能,而观察有丝分裂各个时期细胞的特征大多利用永久固定装片。
现在我经过反复的实践,做了如下改进,成功率可达80%以上。
①洋葱根尖的培养。
教材认为洋葱根尖的根长到1cm~5cm为最佳,但笔者在实际教学中发现取材0.5cm~1cm的根尖效果最好。
因为幼根中生长点细胞分裂很旺盛,在显微镜下很容易区分,并且在做装片时,剪取0.2cm左右根尖很容易把握。
如根长到1cm~5cm或以上,既延长了培养时间,又影响了学生实验观察(学生难以区分生长点细胞与伸长区细胞)。
②剪取根尖。
要严格按照要求去剪取0.2cm左右的根尖,因为剪取的根尖过长,不利于后面的制片。
③解离、漂洗、染色操作的处理。
由于剪取的根尖过于短小,对于解离、漂洗、染色操作过程很不方面,可改镊子为滴管操作。
具体过程是:
解离完,用滴管将根尖转移至清水中漂洗,而后,再用滴管将之转移至龙胆紫染液,染色结束后,再转移至清水中。
④制片过程的处理。
取一洁净的载玻片,用滴管直接将染色后转移至清水的根尖置其中央(因为如果用镊子,一来是不易操作;二来是容易将整个视野中细胞弄散,特别是生长点细胞的支离破碎,极易错位。
另外滴管中已有清水,也省去了往载玻片滴一滴清水的操作),盖上盖玻片,用笔头轻轻敲打盖玻片,生长点细胞即可均匀散开,这样既解决了生长点细胞严重重叠现象,又减轻了压片时用力过大造成的细胞核和染色体的变形和错位,这样实验效果好。
3.设计问题,激发思维,提高实效
如在“绿叶中色素的提取和分离”这个实验中,我设置了如下问题的引导:
问题1、为什么选用菠菜叶,而不是白菜叶作实验材料?
学生马上想到菠菜叶颜色深,含有色素多。
问题2、为什么提取色素的第二步中要加入二氧化硅和碳酸钙?
学生能从课本上找到答案,二氧化硅帮助研磨,碳酸钙保护色素,但这样学生还是很容易把二者弄混。
此时引导学生分析二氧化硅是沙石的主要成分,所以就像沙粒一样,起研磨的作用。
而碳酸钙可以调节PH值,防止色素被氧化,这样学生就能把二者区分开。
同时,注意加入的碳酸钙不宜过多,否则会影响色素的提取。
问题3、为什么提取和分离操作后都要用棉塞将试管口塞住?
学生从教室里充满汽油味(层析液改用为93#汽油),就知道是为了防止这些有机溶剂挥发。
问题4、为什么剪滤纸条时,要剪去下端的两个角呢?
引导学生做没有剪去两角的滤纸条作为对照。
通过实验现象的对比,发现没有剪去角的滤纸条上层析出来的色素带呈两边上翘的弧形(边缘效应),而不是一条直线,不利于观察色素。
问题5、为什么画滤液细线时要笔直均匀,并且风干后再画两次?
目的是使色素带颜色深,而且形状规则,便于实验结果的分析。
经过这样一些问题引导,学生既掌握了实验原理和大致步骤,又能对实验中的细节加以重视。
4.在教学活动中,优质、高效地整合远程教育,教材与课件资源,建成一个可供师生“导”与“学”的生物实验课堂教学资源共享的平台。
开发与应用网络化,增加实验背景知识介绍、生物实验科学家简介、生物知识科学发展史介绍,让学生生更快捷、高效地明确实验目的、实验原理,发挥了教师和学生的“导学”功能,实现生物实验课堂教学的高效率、高效果、高效益等有效性。
5.课题成员注重理论学习,勇于实践,潜心研究本课题,积极撰写论文,制作课件,取得了较好的成绩,在省级刊物发表1篇。
林新建和陈元标老师分别开设了生物实验课堂教学的本课题的公开课。
四、存在的问题
1.当前生物实验教学存在一些薄弱环节,一是课改理念末深化,教师对实验教学的质量重视不够;二是课前准备与设计不够。
2、课题组成员的知识水平和业务素质参差各异,对本课题的实践探索、理论研究、经验总结和运用推广等,难于做到快捷、高效。
三、课题研究课教学设计
课题名称
提高生物实验教学实效性的研究
教学课题
比较过氧化氢在不同条件下的分解
作课教师(课题负责人)
作课班级
(含所在学校)
高一(7)班
作课时间
教学目标:
进行比较过氧化氢在不同条件下分解的实验。
研究目标:
说出过氧化氢在不同条件下分解的快慢,了解过氧化氢酶的作用和意义。
教学过程:
一、背景资料
1.相关知识
化学反应活化能在一个化学反应体系中,任何一个分子要发生化学反应,都必须先被活化,即增加能量。
分子从常态跃迁到容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量,称为化学反应的活化能。
酶在化学反应中的作用本质酶是一种有机催化剂,与无机催化剂相比较,其主要作用是高效性,即在常温常压下能显著地降低化学反应所需要的活化能,从而促进化学反应高效地进行。
2.实验原理
新鲜的肝脏中含有较多的过氧化氢酶,过氧化氢酶可以催化过氧化氢分解为水和氧气。
过氧化氢酶在不同的温度下催化效率不同。
FeCl3溶液中的Fe3+也对过氧化氢具有催化作用,但催化效率要低很多。
3.操作指南
1.材料 新鲜的质量分数为20%的肝脏(如猪肝、鸡肝)研磨液。
2.用具 量筒,试管,滴管,试管架,卫生香,火柴,酒精灯,试管夹,大烧杯,三脚架,石棉网,温度计。
3.试剂 新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液,质量分数为3.5%的FeCl3溶液。
4.操作要点
(1)取4支洁净的试管,分别编上序号1、2、3、4,向各试管内分别加入2mL过氧化氢溶液,按序号依次放置在试管架上。
(2)将2号试管放在90℃左右的水浴中加热,观察气泡冒出的情况,并与1号试管作比较。
(3)向3号试管内滴入2滴FeCl3溶液,向4号试管内滴入2滴肝脏研磨液,仔细观察哪支试管产生的气泡多。
(4)2~3min后,将点燃的卫生香分别放入这两支试管内液面的上方,观察哪支试管中的卫生香燃烧猛烈。
5.需要注意的几个问题
(1)一定要保证肝脏的新鲜程度。
新鲜肝脏中含有较多的过氧化氢酶,如果肝脏不新鲜,在微生物的作用下,过氧化氢酶可能被分解。
另外,肝脏一定要充分研磨,以保证肝细胞破裂,否则可能影响实验效果。
(2)试管壁一定要清洗干净,否则在温度不高的情况下,会在试管壁上形成小气泡,从而干扰实验结果的观察。
(3)生物学教师所教的班级一般较多,做实验时往往是连续使用实验室,一个班的学生做完实验,另一个班的学生紧接着做同一个实验。
如果试管没有清洗干净,可能出现的情况有:
①如果使用的是上一个班同学做的3号试管或4号试管,则不需要加热,在常温下就会有大量的气泡产生,从而难以观察到真实的结果;②如果使用的是1号试管或2号试管,在水浴加热的过程中会在试管壁上产生大量的附着在试管壁上的小气泡。
因此,每个班的学生做完之后,教师一定要求学生将试管清洗干净。
(4)在测定水浴的温度时,温度计的水银球不要接触正在加热升温的烧杯的底部,否则测出的水温会高出所需要的正确温度。
(5)在做“操作要点”的第3步和第4步时,注意不要用拇指堵住试管口并用力振荡,否则4号试管内会产生大量的气泡,而且气泡的体积很大,会在试管中堆积起来,一直堆到试管口,这时,如果将点燃的卫生香放入4号试管中,会将卫生香浸灭。
第3步的操作可以这样进行:
滴入催化剂后,将两支试管放在试管架上,仔细观察哪支试管产生的气泡多。
这样做的优点是,第3步的现象十分明显,可以看出4号试管明显比3号试管放出的气泡多。
同时,4号试管不会堆积大量的气泡,这时,再进行第4步的操作,效果会十分明显。
(6)不要混用滴管。
混用滴管的直接后果是实验的现象不一定真实可靠。
二、实验教学过程
一、在学生阅读实验指导的基础上,教师可以采取提出问题的方式,引导学生认真地分析和讨论。
1.在学生进行实验操作前,教师需要加强对实验设计中的变量和控制变量的方法的点拨,以帮助学生理解。
为此,可以组织学生讨论以下的问题。
(1)什么是自变量?
本实验中哪些变量是自变量?
如何控制自变量?
(答:
自变量是人为改变的变量。
本实验中FeCl3溶液和肝脏研磨液都属于自变量。
在本实验中要控制好自变量,最重要的是准确配制质量分数为3.5%的FeCl3溶液和质量分数为20%的肝脏研磨液。
)
(2)什么是因变量?
如何准确理解本实验中的因变量?
(答:
因变量是指随着自变量的变化而变化的变量。
本实验中过氧化氢分解速率就是因变量。
刚开始的一段时间,过氧化氢的分解速率越来越快,达到最高值并稳定一段时间后,随着过氧化氢的浓度逐渐减少,过氧化氢的分解速率会越来越慢。
)
(3)什么是无关变量?
本实验中哪些变量是无关变量?
如何控制无关变量对本实验结果的影响?
(答:
无关变量是指除自变量外,实验过程中可能还会存在一些可变因素,对实验结果造成影响,这些变量称为无关变量。
本实验中试管的洁净程度、是否准确滴加FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液等都是无关变量。
无关变量也可能对实验结果产生影响,要尽可能地排除无关变量对实验的影响。
例如,每次实验前一定要将试管清洗干净,在滴加FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液时,不要滴到试管壁上,等等。
)
2.加强对设置对照组的理解。
为此,可以设置下列的问题情境。
(1)比较1号和2号实验,谁是实验组?
谁是对照组?
从二者的比较中得出什么结论?
如果没有对照组能得出这个结论吗?
(答:
1号是对照组,2号是实验组。
从二者的比较中可以得出的结论是,过氧化氢的分解需要一定的温度条件,升高温度能加快过氧化氢的分解速率。
教师可以对此做进一步解读:
人体的体温约为36.5℃,这不利于过氧化氢的分解,但人体可以依靠酶来促进分解作用。
从而为后面讲解酶在人体体温下催化过氧化氢分解这一内容作好铺垫。
如果没有1号作为对照,是不能得出上述结论的。
)
(2)比较3号和4号实验,谁是实验组?
谁是对照组?
比较这两组实验可以说明什么问题?
(答:
3号是对照组,4号是实验组;也可以认为3号和4号实验是对比实验;如果将上述4个实验都作比较,则可以认为1号是对照组,2号、3号和4号是实验组。
比较3号和4号实验可以看出,过氧化氢酶这种有机催化剂在常温下比无机催化剂FeCl3溶液催化过氧化氢分解的效率高得多。
)
(3)上述四组实验中,哪一组实验更接近人体细胞内的实际情况?
这四组实验说明了什么问题?
(答:
4号实验更接近人体细胞内的真实情况。
由上述四组实验说明,人体细胞中每时每刻都在进行成千上万种化学反应,这些化学反应只能在常温、常压下进行,而且必须高效有序地进行,要完成这些化学反应,离不开酶的作用,所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行是至关重要的。
)
二、引导学生理顺实验步骤,在实验过程中认真观察实验现象,得出实验结果和结论,并填写下表。
1号试管
2号试管
3号试管
4号试管
操作
2mL过氧化氢溶液
2mL过氧化氢溶液
2mL过氧化氢溶液
2mL过氧化氢溶液
室温
90℃水浴
室温
室温
两滴FeCl3溶液
2滴肝脏研磨液
实验现象
实验结果
实验结论
(一)实验结果
1.90℃时过氧化氢分解释放氧气的速率大于常温下过氧化氢分解释放氧气的速率。
2.过氧化氢酶催化过氧化氢分解释放氧气的速率大于FeCl3催化过氧化氢分解释放氧气的速率。
(二)实验结论
加热能够促进过氧化氢的分解;酶的催化效率高于无机催化剂,酶的催化作用具有高效性。
四、课题研究课“教学反思”记录表
课题名称
提高生物实验教学实效性的研究
教学课题
比较过氧化氢在不同条件下的分解
作课教师(课题负责人)
作课班级
(含所在学校)
高一(7)班
作课时间
教学设计的理念
依据“面向全体学生,提高生物科学素养,倡导探究性学习”的课程理念,由如何改进实验的硬件条件转向如何培养学生的科学探究能力的观点。
该课题的目的转变教师的教育观念,探索新课程理念下的生物实验教学设计方案;所采用的主要方法是行动研究法培养学生科学探究能力的关键思路是提供机会,给学生做每一件能做的事情,发现和解决实验中的每一个问题。
从而提高生物实验教学实效性
学生学习效果分析
高一学生虽然在初中学了对照实验的基本知识,对于对照实验已有了初步的了解,但是学生对生物对照实验的认识仍停留在对原理、方法、步骤的简单识记水平,知其然而不知其所以然,难以建立起各变量的有机联系,无法形成整体认识。
本节课采用案例教学法,充分运用CAI课件,通过利用教材“比较过氧
化氢在不同条件下的分解”问题,充分发挥学生的主动性,教师积极引导组织学生如何设计实验,如何控制实验变量;这样既提升了学生的课堂主体地位,又训练了学生科学探究的思维能力。
另外,通过课堂练习巩固和课外拓展练习训练,进行理论联系实际培养,提高了学生学以致用等方面的能力,教学效果良好,教学目标顺利达成。
教学设计与课题研究的相关性分析
生物学作为一门以实验为基础的科学,课程倡导以观察、调查和实验为主的探究性学习方式。
生物实验是探究性学习的主要内容,它既是过程、又是方法,有助于培养学生的各种能力,提高学生的科学素养。
因此生物实验教学实效性是生物教学有效性的核心内容之一。
为了提高生物实验教学实效性,要做到以下几点:
1、实验前介绍实验背景资料和相关知识,拓宽学生的视野。
2、复习对照实验遵循的原则。
3、加强对实验设计中的变量和控制变量的方法的点拨。
4、加强对设置对照组的理解,需要注意的几个问题
评价反馈
教学目标具体、明确,充分体现了课题研究的目标;教学设计能紧扣课题研究的内容在学科教学中解决具体的问题,有鲜明的针对性,教学过程始终贯穿着“面向全体学生,提高生物科学素养,倡导探究性学习”的教学理念,反映了课题研究的思想、方法和过程。
教师的导学能紧扣研究目标和内容,方法灵活、恰当,师生互动有序、课堂气氛活跃、和谐,学生积极主动,参与度广。
基本实现了研究课的教学目标和研究目标,围绕研究内容所采取的方法、策略、措施、手段等有所改进和突破,教与学的效果较好。
所在教研组评审意见
本课题的研究是以课堂实验教学为主,依据“面向全体学生,提高生物科学素养,倡导探究性学习”的课程理念,该课题的目的转变教师的教育观念,探索新课程理念下的生物实验教学设计方案;所采用的主要方法是行动研究法,培养学生科学探究能力本节课采用案例教学法,充分运用
CAI课件,通过利用教材“比较过氧化氢在不同条件下的分解”问题,充分发挥学生的主动性,教师积极引导组织学生如何设计实验,如何控制实验变量;这样既提升了学生的课堂主体地位,又训练了学生科学探究的思维能力。
从而提高生物实验教学实效性。
因此,本课题具有较强的研究价值,课题组成员已能按照课题研究目标,有计划有步骤地进行研究。
所在单位审查意见
课题组成员能根据要求,有计划有步骤地进行课题研究,同意课题中期报告。
县进修学校审定意见
通过不通过
年月日
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