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  • 新教材生物实验教学的分类实施策略
  • 作者:江苏省徐州一中 郭军英 来源: 时间:2009-4-17 11:23:05 阅读次 【
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    摘要   在新教材实验教学过程中,要解决好课时紧张、实验内容广度、难度的把握、实验活动方式的选择、实验的有效性、开发与实验相关的资源等具体问题。本文通过对三年实施新课程进行实验教学的回顾与反思,提出解决这些问题的一些具体做法。

    关键词  新教材  实验教学  分类实施策略

    新课标对学生实验能力的要求进一步提高,新课标教材和原大纲教材相比具有实验多、探究性强的特点,再加上教材版本多样,各有千秋,为我们具体实施教学带来了新的问题。回顾三年来第一轮新课程实施过程中的实验教学,我们立足所用版本教材(苏教版),对实验进行了分类实施教学、整合资源、合理取舍,实现了实验教学的有效性,提高了学生的实验能力。

    我们所选用的江苏教育出版社的课标教材,体现了课标的要求,必修模块的实验共有36个,其中包括边做边学、课题研究等。实验内容的变化给生物教学带来了新的问题,课程标准要求用36个课时学完每个必修模块,在这36个课时中,如何发挥好实验在生物教学的作用,体现课程标准对实验教学的要求是我们老师首要解决的问题。在实际教学过程中,由于教师配备不足等原因,我校高一下学期才开始开设生物课,因此课时显得尤为紧张,再加上实验内容广度、难度的把握、实验活动方式的选择、开发与利用实验相关的资源等都是教师具体要解决的问题,下面就根据这些问题谈谈我们在教学中的一些做法。

    1.研读课标,整合资源,确定实验内容的广度和难度

    苏教版必修模块的教材,是依据课程标准编写的新教材,在实验内容的编写上,具有自己独特的思路。我们首先把教材和课标进行了比较。(详见表1苏教版必修教材的实验一览表)

    表1苏教版必修教材的实验一览表(2005年版)

    模块

    边做边学

    课题研究

    必修1

    1.观察池塘水中的“生命世界”   2.鉴定生物组织中的糖类  3.鉴定蛋白质  4.使用光学显微镜观察各种各样的细胞  5.使用高倍显微镜观察细胞结构  6.制作真核细胞模型  7.渗透实验  8.酶的特性  9.提取和分离叶绿体中的色素  10.观察植物细胞的有丝分裂  11.制作和观察植物器官的玻片标本

    1.洋葱根尖细胞中含有脂肪吗?

    2.如何判断细胞的死活?

    3.影响酶促反应速率的因素

    4.影响酵母菌无氧呼吸的因素

    必修2

    1.模拟哺乳动物精子和卵细胞的形成过程

    2.性状分离比的模拟实验

    3.模拟染色体结构的变异

    4.DNA的粗提取

    5.设计和制作DNA分子双螺旋结构模型

    6.先天智力障碍和染色体异常的关系

    1.种子植物花药中发生的减数分裂

    2.环境中化学物质对染色体结构变异的影响

    必修3

    1.尿糖的检测

    2.免疫失调引起的疾病调查

    3.蚂蚁是如何进行信息交流的

    4.乙烯对香蕉的催熟作用

    5.模拟动物种群密度调查的标志重捕法

    6.统计土壤动物的物种丰富度

    7.观察小型环境中生物群落的变化

    8.调查和分析一个生态系统

    1.探究酵母菌种群大小的动态变化

    2.不同生态位的植物是如何适应环境的

    3.化肥与池塘富营养化

    4.保持生态系统相对稳定的条件

    5.可持续发展的新进展

    注:表中所列的下划线部分与课标一致,斜体部分与课标有差异,正常体为苏教版特有,此外,表中没有列出教材中“继续探究”的内容。

    我们通过将苏教版教材和课程标准的比较,再结合人教版教材以及我们的实验条件,确定了我们所开设的实验和探究活动内容以及教学活动形式。(表2  实施实验活动内容及教学活动形式表)

    表2  实施实验活动内容及教学活动形式表

    模块

    活动内容

    教学活动形式

    必修1 分子与细胞

    1.练习使用光学显微镜观察池塘水中的“生命世界”和永久切片

    学生分组实验

    2.检测生物组织中的糖类、蛋白质、脂肪

    学生分组实验

    3.使用光学显微镜观察各种各样的细胞和叶绿体

    学生分组实验

    4.制作真核细胞模型

    小组课外活动课堂交流

    5.通过模拟实验探究膜的透性

    教师演示实验

    6.观察植物细胞的质壁分离和复原

    学生分组实验

    7.探究影响酶活性的因素

    学生分组实验

    8.提取和分离叶绿体中的色素

    学生分组实验

    9.探究酵母菌的呼吸方式和影响无氧呼吸的因素

    小组课外活动慢性实验

    10.观察植物细胞的有丝分裂

    学生分组实验

    必修2 遗传与进化

    1.模拟哺乳动物精子和卵细胞的形成过程

    多媒体辅助

    2.观察种子植物花药中发生的减数分裂

    学生分组实验

    3.性状分离比的模拟实验

    学生分组实验

    4.模拟染色体结构的变异

    多媒体辅助

    5.探究影响染色体结构或数目变异的因素

    小组课外活动慢性实验

    6.DNA的粗提取

    学生分组实验

    7.设计和制作DNA分子双螺旋结构模型

    小组课外活动课堂交流

    8.先天智力障碍和染色体异常的关系

    小组课外活动课堂交流

    9.调查人类常见遗传病

    小组课外活动课堂交流

    必修3 稳态与环境

    1.尿糖的检测

    教师演示实验

    2.免疫失调引起的疾病调查

    设计实验方案课堂交流

    3.探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用

    设计实验方案课堂交流

    4.模拟动物种群密度调查的标志重捕法

    小组课外活动课堂交流

    5.探究酵母菌种群大小的动态变化

    教学案辅助

    6.统计土壤动物的物种丰富度

    设计实验方案课堂交流

    7.观察小型环境中生物群落的变化

    小组课外活动慢性实验

    8.不同生态位的植物是如何适应环境的

    设计实验方案课堂交流

    9.调查和分析一个生态系统

    小组课外活动课堂交流

    10.化肥与池塘富营养化

    设计实验方案课堂交流

    11.制作生态瓶,探究保持生态系统相对稳定的条件

    小组课外活动慢性实验

    12.可持续发展的新进展

    小组课外活动课堂交流

    2.分类实施策略

    根据我们制定的实验活动内容和教学活动形式,主要从一下几个方面进行实际操作。

    2.1以新课程理念指导学生分组实验

    学生实验是手脑并用的实践活动,通过学生分组实验,学生的思维和兴趣被极大地调动起来,从而促使他们积极、主动地学习,更有效迅速地掌握基础知识和基本概念,还能培养他们的观察能力、思维能力、操作能力等。在三年的实验教学中,我们在必修1设置了比较多的学生分组实验,目的是让学生在起始年级的学习中,提高学习兴趣并为以后的学习培养实验意识和实验能力。

    传统的实验课教学模式基本上可以归纳为:①教师布置实验课题,发放实验指导手册;②学生对实验进行预习;③按照实验指导手册和教师的要求,按部就班地做实验;④完成实验报告。这种实验课教学,实验课纪律良好,实验节奏整齐划一,实验结果统一,但是学生在实验中的创新意识薄弱,完全是为了做实验而做实验,实验的兴趣也大打折扣,自然也就不能培养出优秀的实验能力。

    新课程强调,教学是教与学的交往、互动。传统的严格意义上的教师教和学生学,将不断让位于师生互教互学,彼此将形成一个真正的“学习共同体”。新课程倡导探究性学习,实验课教学是践行这一理念的主阵地。在新课程理念指导下,我们改进实验课的教学模式为:①教师布置实验课题,学生自行设计实验方案;②师生共同对学生的实验方案进行商讨、修改;③师生准备实验材料和器材;④按照学生的实验设计方案进行个性化的探究实验;⑤课后反思实验课得失,完善实验报告。

    例:必修1“检测生物组织中的糖类、蛋白质、脂肪”的实验。提前一周教师布置实验课题,学生分组自行设计实验方案;提前半周,学生上交实验方案,师生共同对学生的实验方案进行商讨、修改;实验的前一天,学生准备了丰富的实验材料,如苹果、梨、橘子、番茄、牛奶、果汁、蛋清、花生、黄豆等,并根据已有的理论知识讨论该实验中应如何注意材料的选择和处理,如对花生和黄豆的浸泡;教师根据学生实验需要进行相关实验器材的准备;实验课上,按照学生的实验设计方案进行个性化的探究实验;由于有个别学生坚持使用橘子、果汁等实验材料,实验现象不理想,课后认真反思实验课的得失,完成富有个性的实验报告。

    2.2课堂实验向课外拓展探究延伸

    由于课时紧张,再加上有些慢性实验无法在课堂40分钟内完成,我们采用小组课外活动课堂交流的做法,将课堂实验向课外空间拓展延伸。

    例:“探究酵母菌的呼吸方式和影响无氧呼吸的因素”的实验,首先由学生围绕实验提出要探究的问题。学生提出的问题很多,经过筛选,确立了各组探究的问题分别是:①酵母菌在有氧和无氧条件下都能生活吗?②酵母菌无氧呼吸也能产生气体吗?怎样鉴定有无CO2产生?③酸碱度对酵母菌无氧呼吸有影响吗?④温度对酵母菌无氧呼吸有影响吗?

    提前一天,学生根据教师准备好的实验器材:锥形瓶(也可用矿泉水瓶代替)、气球、干酵母、5%的葡萄糖液、橡胶塞、玻璃弯管、乳胶管、夹子、配置好的pH分别为6、7、8、9的缓冲液、注射器、液体石蜡、滴管若干个、水浴锅、温度计等。学生根据探究的问题,选择需要的器材,安装好自己的实验装置。

    实验课上,通过师生互动,共同探讨“各组实验的现象和结论是什么?”“实验设计的基本原则是什么?”“每一组的实验变量是什么?”“怎样控制酵母菌无氧的条件?”“如何比较哪支试管无氧呼吸速度最快?”“通过实验你有哪些收获?”等问题,通过对问题的讨论,学生更加深入地认识细胞呼吸的方式和影响细胞呼吸的因素,同时培养了实验探究能力、动手实验能力、科学思维能力等。

    此外,一些课外活动如“制作真核细胞模型”、 “设计和制作DNA分子双螺旋结构模型”、“先天智力障碍和染色体异常的关系”等,也采用小组课外活动课堂交流的形式。各小组同学们集思广益、巧妙取材、精心设计,制作出大量精美的模型,课堂交流也变得异常生动、精彩,充满着学生们的奇思妙想。

    2.3通过实验设计培养探究能力

    由于第一论开设新课程实验教学,许多新增实验不具备实验条件,导致无法开展实验探究活动。但是这些实验恰恰成为学生设计实验的素材,对此类实验我们采用学生设计实验方案课堂交流的方式,不仅要学生会做实验,而且还要让学生会设计实验,在设计实验方案、交流实验设计方案、修正实验方案的过程中,不断提高他们的科学素养。

    例:“不同生态位的植物是如何适应环境的?”探究活动,我们首先让学生发散思维,分析生态位的概念,提出不同的问题:①影响栎树叶中栅栏组织层数的因素是什么?②光照强度对植物叶片的形态结构有无影响?③光照强度不同的环境中栎树叶叶肉细胞中叶绿体数量有何变化?④湿度不同的环境中栎树叶栅栏组织的层数有什么不同?等等。各小组根据问题,完成实验设计方案的作业。

    再例:“探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用”实验,由于实验室一直没有买到生物素类似物,因此改为实验设计作业,以此来了解植物生长调节剂的作用和培养实验设计的能力。学生设计了不同的实验方案,通过课堂交流,相互之间对各个方案进行评析、修正、完善。例如一个实验方案如下:

    1.提出问题

    NAA促进插条生根的最适浓度是多少呢?

    2.作出假设

    促进插条生根的萘乙酸最适浓度是300 mg/L。

    3.预测实验结果

    经过一段时间后(约3~5 d),用适宜浓度的NAA处理过的插条基部会逐渐长出大量不定根;而用较低浓度、较高浓度或清水处理的枝条长出极少量的不定根或不生根。

    4.实验步骤

    (1)制作插条。选取生长良好的带有一芽一叶的半木质化枝条作插条,下端要削成斜面。

    (2)分组处理:将插条分别用不同浓度的萘乙酸溶液处理:浓度分别为100 mg/L、300 mg/L、500 mg/L、700 mg/。

    (3)进行实验:将处理过的插条下端浸在清水中,保持温度(25~30 ℃)。

    (4)观察记录:设计记录表格,每天观察记录实验材料的生根情况。

    5.分析实验结果,得出实验结论

    整理数据,绘制成表格或图形。最后分析实验结果与实验预测是否一致,得出探究实验的结论。

    6.表达与交流

    2.4采用教学案指导学生实验

    近年来,我们一直坚持进行“学案教学”,实践表明,教学案在教学中的导学功能突出,也成为师生交流的新平台。

    例如“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”,由于是慢性实验,再加上血球计数板的限制,我们采用教学案,来弥补无法开展实验的不足。

    在这个学案中,尽可能详尽地对学生进行实验方法的指导,帮助学生建构种群增长的数学模型。该学案包括实验目的、实验原理、推荐器材、研究指导、问题讨论、联系巩固等环节。此外,还附有详细的血球计数板的使用原理和方法。

    2.5实现信息技术与实验教学的整合

    信息技术与生物实验教学有机地整合,可以大大优化实验过程,拓宽实验教学渠道,提高实验教学效果。

    我们在实验教学中,有的实验过程太快,只能看到实验结果而无法观察到中间的过程;有的观察实验因难度较大,学生不一定都能达到预期的实验效果;有的实验因实验条件不具备,无法完成等问题。为此,我们巧妙运用了数码照相机、摄像机等获取实验过程、方法等素材,制成powerpoint课件,恰当地运用到实验教学中去。

    例:“生长素的发现过程”一节课,虽然不是实验课,但是我们组织部分有兴趣的同学,课前利用玉米幼苗胚芽鞘为实验材料,重温了科学家对生长素的发现过程并用数码相机拍摄下来,制成多媒体课件,向班级同学展示,并讨论分析,圆满地完成了对“植物生长素的发现”一节的教学。

    再例:一些显微实验,不少学生观察到的现象不明显,如“观察叶绿体及细胞质的流动性”、“细胞有丝分裂各时期的染色体行为特点”等,我们在学生实验的基础上,运用显微摄像技术使这些微小的形态结构以及生理现象以最佳效果呈现给学生,从而达到最好的教学效果。

    此外,我们在实验教学中还引入一些视频材料、flash课件等,展示一些无法做到的实验,如必修2教材中的“模拟哺乳动物精子和卵细胞的形成过程”和选修教材中的“血红蛋白的提取和分离”、“PCR技术的应用”等,较好地填补了没有做实验的缺憾。另外,互联网是一个巨大的资源库,我们可以很容易地找到丰富的实验素材,利用网络,我们还可以与各地互通信息,加强实验交流,从而真正实现资源共享,达到增长知识,开阔视野的目的。

    3.反思与讨论

    回顾三年来的实验教学,基本体现了新课程理念,尽量实现了实验教学的有效性,在2008年的高考中取得较理想的成绩。但是,毕竟是第一轮实施新课程教学,还有许多不完善、不科学的地方,需要在今后的教学中加以改进。仍然存在的问题有:

    3.1有些实验试剂和器材仍不能到位

    迄今为止,由于实验室建设和购物环境的限制,我们仍然没有买到甲基绿、吡罗红、健那绿等染料以及生长素类似物等试剂,血球计数板数量严重不足,数码实验室、植物组织培养室的建设还在论证中。

    3.2教师仍需转变教学观念

    教师在教学中尤其是实验教学中,不能自觉地用新课程理念指导教学实践活动,宁愿讲实验,不愿意做实验,这样不利于学生科学探究能力的培养。我们在实验教学中还是要尽可能地创造条件,改进实验,让学生亲自动手做实验,想方设法改进实验教学。

    3.3教材还需要进一步完善修订

    任何一种教材都需要有个不断完善的过程。很多教师认为苏教版教材不好用,估计是由于我们长期使用老的人教版教材,突然使用苏教版教材,而且还是新课标教材,总会感觉到有很多不适应。尤其是实验部分,教材和教师用书都没有明确的实验指导,给教学带来很大的不便,但这却给予教师们更大的自由发挥的空间。非常可喜的是,在新修订的苏教版教材中,我们发现又增加了“研究性学习”的板块,增添了一些课标中的“活动建议”,如“低温诱导染色体加倍”、“ 探究生长素类似物促进植物生长的最适浓度”等,使教材更贴近课程标准,更有利于学生的认知发展和实验探究能力的提高。

    主要参考文献:

    [1]中华人民共和国教育部制订.普通高中生物课程标准(实验).北京:人民教育出版社,2003年4月版

    [2]汪忠主编.生物1必修 分子与细胞. 江苏教育出版社,2005年6月第2版

    [3]汪忠主编.生物2必修 遗传与进化. 江苏教育出版社,2005年6月第2版

    [4]汪忠主编.生物3必修 稳态与环境. 江苏教育出版社,2006年2月第2版

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