充分利用生物實(shí)驗(yàn)課堂提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力

黃　玲

培養(yǎng)學(xué)生的生物實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?是中學(xué)生物教學(xué)大綱明確提出的培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、思維能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰妥詫W(xué)能力等四種能力之一,而生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力既是實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ闹匾獌?nèi)容,也是實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ淖罡邔哟?

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題能拓寬學(xué)生的思維空間,有利于學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng).當(dāng)前學(xué)生對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍重視不夠,學(xué)生缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練,因此學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力較差.為盡快而有效地提高學(xué)生的生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力,應(yīng)加強(qiáng)該方面的教學(xué)實(shí)踐.

一、加強(qiáng)教學(xué)實(shí)踐,挖掘教材中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)理論知識(shí)

著名教育學(xué)家布魯姆認(rèn)為,決定教學(xué)效果有三個(gè)主要因素:認(rèn)知的前提能力(基礎(chǔ)知識(shí))、情感的前提特性(參加學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)情感)、教學(xué)的質(zhì).它們對(duì)學(xué)習(xí)速度的影響分別是50%、25%、25%,雖然有了知識(shí)不等于就有了能力,但沒有知識(shí)則不可能提高能力,由此可見基礎(chǔ)知識(shí)的重要地位,因此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)之前必須深諳實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原理.

1.拓展教學(xué),明確實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理

在現(xiàn)行的教材中對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則和方法等內(nèi)容沒有專門的系統(tǒng)闡述,而是把它們隱含在教材的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和生物學(xué)史的內(nèi)容之中,這就要求教師應(yīng)善于發(fā)現(xiàn)并挖掘出教材中的隱含信息,幫助學(xué)生了解和掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理論知識(shí).例如復(fù)習(xí)“唾液淀粉酶對(duì)淀粉的消化作用”實(shí)驗(yàn)時(shí),通過對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、操作步驟的細(xì)致分析,幫助學(xué)生形成科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想;通過比較對(duì)照組實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)過程中的重要作用,使學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性原則——設(shè)立對(duì)照組;通過實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的剖析,使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性原則——設(shè)立多因子變量.通過分析生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)歷程和孟德爾遺傳規(guī)律的揭示過程使學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本方法和步驟.

2.補(bǔ)充經(jīng)典實(shí)驗(yàn),優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)理論知識(shí)

分析教材中的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)內(nèi)容少且缺乏系統(tǒng)性的方法指導(dǎo),這對(duì)于學(xué)生全面了解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理論知識(shí)是不夠的.因此,在教學(xué)中可以適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)充生物學(xué)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)(如傘藻的嫁接實(shí)驗(yàn)、童弟周培育單尾鰭金魚實(shí)驗(yàn)等),著重讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)者的實(shí)驗(yàn)意圖,認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)的形成過程,分析實(shí)驗(yàn)中設(shè)置的實(shí)驗(yàn)條件的目的.這對(duì)于學(xué)生進(jìn)一步理解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則,掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法,都是十分重要的.

二、強(qiáng)化訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立完成研究型設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力

強(qiáng)化生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)訓(xùn)練,是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的必經(jīng)之路.學(xué)生在明確了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原理后,只有通過必要的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)訓(xùn)練,才能真正掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法,提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力.

1.課本實(shí)驗(yàn)的重新設(shè)計(jì)——樹立實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的信心

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的初期,學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的思路模糊,存在畏懼的心理.此時(shí)教師可采取由淺入深、循序漸進(jìn)的策略,幫助學(xué)生樹立實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的自信心.課本實(shí)驗(yàn)是學(xué)生既熟悉又親切的知識(shí),教師在課本實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)中可靈活地改變實(shí)驗(yàn)的某個(gè)條件,讓學(xué)生模仿課本實(shí)驗(yàn)的程序進(jìn)行簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),使學(xué)生從中獲得成功感,增強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的興趣;同時(shí)在“模仿”的過程中訓(xùn)練學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思維方式,使學(xué)生初步形成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路.在學(xué)習(xí)“還原糖的鑒定”后,讓學(xué)生練習(xí)由相關(guān)的課本實(shí)驗(yàn)重組、改編的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題型.例如,讓學(xué)生練習(xí)2001年上海高考生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題.

此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟是以高二課本“實(shí)驗(yàn)一”為藍(lán)本,源于教材又高于教材,旨在考查學(xué)生利用課本實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)新情境材料的分析和探究能力.利用該題可引導(dǎo)學(xué)生比較“鑒定還原性糖”與生物課本中的步驟有什么不同、“鑒定淀粉”與化學(xué)課本中鑒定淀粉溶液有何不同.學(xué)生往往能從中得到啟發(fā),在對(duì)課本實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)過程中形成基本的實(shí)驗(yàn)技能.

2.典型習(xí)題的剖析——理順實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路

加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng),不但要重視分析、解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、結(jié)果以及推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)結(jié)論能力的培養(yǎng),更應(yīng)重視培養(yǎng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力.提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力,教師不但要讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理論知識(shí),更重要的是應(yīng)讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的正確思路,準(zhǔn)確完整地表達(dá)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的全過程,下面結(jié)合2005年廣東生物實(shí)驗(yàn)題對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路做簡(jiǎn)要分析.

研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在某電鍍廠排水口采集重金屬污染液100OmL.利用以下實(shí)驗(yàn)材料和器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),探究不同濃度重金屬污染液對(duì)水稻種子萌發(fā)和生長(zhǎng)的影響.

實(shí)驗(yàn)材料和器材:水稻種子、試管、培養(yǎng)皿、紗布、尺子(100mm)、蒸餾水、恒溫光照培養(yǎng)箱、溫度設(shè)定為28℃、光強(qiáng)度為200OLux(實(shí)驗(yàn)材料和器材的數(shù)量不限).

根據(jù)給出的實(shí)驗(yàn)材料和器材,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法和步驟、預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果并作出分析.

(1)方法和步驟:

(2)結(jié)果預(yù)測(cè)和分析:

該題是探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題,考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方法和步驟的設(shè)計(jì),分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),作出合理的結(jié)論.解題思路為:

1.首先認(rèn)真閱讀試題,明確實(shí)驗(yàn)探究目的:不同濃度重金屬污染液對(duì)水稻種子萌發(fā)和生長(zhǎng)的影響.然后仔細(xì)審查題目中提供的實(shí)驗(yàn)材料和用具,初步設(shè)想這些材料、用具在實(shí)驗(yàn)中可能起的作用.

2.實(shí)驗(yàn)原理:重金屬污染液對(duì)植物有毒害作用(生物學(xué)科知識(shí)定位),測(cè)定不同濃度重金屬污染液對(duì)水稻種子萌發(fā)和生長(zhǎng)的影響.如可用單位時(shí)間內(nèi)幼苗株高(或根長(zhǎng))或萌發(fā)率等任一種明確的、可量度的指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià).

3.確定實(shí)驗(yàn)思路.

(1)確定實(shí)驗(yàn)變量為:不同濃度的重金屬污染液.根據(jù)材料應(yīng)進(jìn)行配制,用蒸餾水將重金屬污染液逐級(jí)稀釋10、10²、10³、104倍等(稀釋過程中pH的變化可不作考慮),獲得多種不同濃度的污染液.不能忘記設(shè)空白對(duì)照組(變量為蒸餾水).

(2)保證實(shí)驗(yàn)條件的一致性.除處理因素(變量)外,其他實(shí)驗(yàn)條件必須保持一致.用等量(數(shù)量、質(zhì)量等)水稻種子,放入相同的用紗布鋪墊的培養(yǎng)皿中,給予相同的條件恒溫光照培養(yǎng)箱,溫度設(shè)定為28℃,光強(qiáng)度為200OLux進(jìn)行實(shí)驗(yàn).為保證實(shí)驗(yàn)過程科學(xué)性,要注意每天補(bǔ)充等量的相應(yīng)濃度重金屬污染液,對(duì)照組補(bǔ)充等體積的蒸餾水.

(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理.根據(jù)實(shí)驗(yàn)材料,要用尺子來測(cè)量幼苗株高(或根長(zhǎng)),計(jì)算其平均值,確定其萌發(fā)和生長(zhǎng)情況.最后,根據(jù)有關(guān)理論和原理對(duì)實(shí)驗(yàn)可能出現(xiàn)的結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè),并能科學(xué)合理地分析不同濃度的重金屬污染液對(duì)水稻種子的萌發(fā)和生長(zhǎng)是否有抑制作用,抑制程度如何.

4.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟.思路清楚后,按順序把步驟和現(xiàn)象表述出來.表述時(shí)注意實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性和科學(xué)性,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表述要準(zhǔn)確,語言表達(dá)要簡(jiǎn)明.本題設(shè)計(jì)步驟如下:

由以上分析得出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本思路為:1.明確要求和目的;2.聯(lián)系理論原理;3.確定實(shí)驗(yàn)思路;4.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟;5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)期、分析和討論.

3.專題訓(xùn)練——深化對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理解

“實(shí)踐出真知.”學(xué)習(xí)的目的在于應(yīng)用,只有將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐,才能加深對(duì)知識(shí)的理解和鞏固,從而形成相應(yīng)的技能.學(xué)生在明確了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則和思路之后,一定數(shù)量的練習(xí)是必要的,它可培養(yǎng)學(xué)生綜合處理信息的能力、邏輯思維能力以及語言文字的表達(dá)能力等.為了使學(xué)生更好地掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法,提高運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力,可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的類型,采用專題訓(xùn)練的做法.專題訓(xùn)練的內(nèi)容有:(1)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案:如三支試管內(nèi)分別裝有紅眼雄性和兩種不同基因型的紅眼雌性果蠅,還有一支試管內(nèi)裝有白眼果蠅.請(qǐng)利用實(shí)驗(yàn)室條件設(shè)計(jì)最佳方案,鑒定并寫出上述三支試管內(nèi)果蠅的基因型(顯性基因用b表示).這種題型要求學(xué)生根據(jù)題目的要求和給出的條件,確定跟書本相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)涉及的實(shí)驗(yàn)原理,構(gòu)思相關(guān)的生物情景,爾后再設(shè)計(jì)便于操作的實(shí)驗(yàn)方案.這有利于培養(yǎng)學(xué)生的想象能力、設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)造能力.(2)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟:此類題目要求學(xué)生根據(jù)給定的器材和藥品以及實(shí)驗(yàn)提出的目的,設(shè)計(jì)或補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)步驟.這類題目體現(xiàn)了高考題強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)際結(jié)合、學(xué)以致用的特點(diǎn),有利于學(xué)生全面掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法、步驟.(3)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法:此類題目主要檢查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的嚴(yán)密性和科學(xué)性的把握,并以此為媒介,引出解決問題的思路方法,進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和思維能力.題型如1999年廣東省的生物高考第44題,驗(yàn)證pH對(duì)唾液淀粉酶活性的影響(題略).學(xué)生通過專題性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)練習(xí),對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原理有了更進(jìn)一步的理解,訓(xùn)練了思維的獨(dú)特性和文字表達(dá)的準(zhǔn)確性,創(chuàng)新能力得到極大的提高,同時(shí)使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的情感得到了升華,最終對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的興趣發(fā)生了質(zhì)的飛躍.

4.交流點(diǎn)撥——提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力

由于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題具有開放性的特點(diǎn),再加上每個(gè)學(xué)生自己獨(dú)特的思考方法和不同的解決問題的途徑,得出的結(jié)果是多種多樣的.所以,在進(jìn)行了一定數(shù)量的設(shè)計(jì)訓(xùn)練后,教師要及時(shí)給予點(diǎn)撥或引導(dǎo),讓學(xué)生交流設(shè)計(jì)成果,總結(jié)出生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的基本思路和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(科學(xué)合理、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)捷、效果明顯等),從而提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力.另外,通過學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的討論,可以互相取長(zhǎng)補(bǔ)短,完善設(shè)計(jì)方案,豐富設(shè)計(jì)內(nèi)容.同學(xué)的啟示和教師的點(diǎn)撥豐富了解題的思路,啟迪了思維,通過交流點(diǎn)撥使每個(gè)同學(xué)對(duì)問題的理解更加全面和深入,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力從本質(zhì)上得到了很大的提高.

參考文獻(xiàn):

[1]郭友等編著.教師教學(xué)技能[M].北京:首都師范大學(xué)出版社,2000.

[2]薛靜堯.高考理綜復(fù)習(xí)指南:教你設(shè)計(jì)生物實(shí)驗(yàn)[N].現(xiàn)代教育報(bào)-高考周刊,2004-04-28.

[3]王云香.高考復(fù)習(xí)中須注意的幾種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題型[J].生物學(xué)教學(xué),2006,(3).

(責(zé)任編輯:廖銀燕)