任務(wù)前置——讓生物實驗教學(xué)順應(yīng)學(xué)生發(fā)展

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任務(wù)前置——讓生物實驗教學(xué)順應(yīng)學(xué)生發(fā)展

浙江省寧波市外國語學(xué)校翟德栓

一、案例

“探究2，4-D對插枝生根的作用”是浙科版生物教材必修三實驗教學(xué)內(nèi)容。教材在介紹植物生長調(diào)節(jié)劑的生理功能之后，安排了此項探究實驗。要求學(xué)生嘗試設(shè)置一系列不同濃度的2，4-D溶液，選擇適合的植物枝條用以實驗，在適宜條件下培養(yǎng)，每隔一段時間觀察記錄枝條生根情況。通過探究實驗，使學(xué)生直觀地認識不同濃度2，4-D溶液對枝條生根的影響，培養(yǎng)學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)的分析和處理能力，體驗及理解生長素及其類似物在使用時存在的二重性。筆者曾經(jīng)觀摩其他教師“探究2，4-D對插枝生根的作用”公開課。學(xué)生在課堂活動中時常出現(xiàn)：①在教師提供的幾種實驗材料中，不知道選擇哪種枝條實驗效果最好；②不清楚如何在合理區(qū)間內(nèi)設(shè)置2，4-D溶液濃度梯度才能使實驗結(jié)果準確；③知道數(shù)根的數(shù)目或計算根的長度去統(tǒng)計結(jié)果，未考慮枝條自帶葉芽的影響；④不知道枝條的培養(yǎng)會受到溫度、濕度等外界條件的影響；⑤在教師提供實驗數(shù)據(jù)之后，不能正確利用實驗數(shù)據(jù)反映實驗結(jié)果；⑥不知道實驗結(jié)束之后的廢液如何處置。實驗教學(xué)中學(xué)生暴露的問題，反應(yīng)了學(xué)生對生物實驗的理解、設(shè)計、操作、分析及結(jié)果處理存在紕漏。同時，教師應(yīng)思考在生物實驗教學(xué)中如何提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

二、實驗教學(xué)現(xiàn)狀

生物實驗教學(xué)其實質(zhì)就是圍繞某項生物學(xué)問題的解決而進行的一系列操作。近幾年的生物實驗教學(xué)發(fā)生了從“熱衷實驗結(jié)果感知”到“體驗實驗探究過程”的轉(zhuǎn)變。但教學(xué)中仍會出現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)主體地位被削弱的情況，從實驗?zāi)康脑O(shè)置、實驗材料選擇、變量控制到實驗結(jié)論得出，教師習(xí)慣用自己的思維牽制學(xué)生的學(xué)習(xí)。學(xué)生被動地接受教師傳授的知識和經(jīng)驗，不僅泯滅了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還導(dǎo)致學(xué)生對生物實驗的學(xué)習(xí)出現(xiàn)懶惰性和依賴性的情緒。有些教師習(xí)慣了對學(xué)生個體學(xué)習(xí)經(jīng)驗的忽視，導(dǎo)致教師的“教”與學(xué)生的“學(xué)”缺少針對性。在教學(xué)中出現(xiàn)：學(xué)生雖然模擬了孟德爾雜交實驗，對實驗流程及結(jié)果仍不清楚，更談不上對孟德爾雜交實驗的設(shè)計巧妙之處的感知；學(xué)生已經(jīng)嘗試用標志重捕法進行種群密度的調(diào)查，對于如何使調(diào)查結(jié)果更接近真實值，很多學(xué)生依然模糊。在生物實驗的學(xué)習(xí)中，由于很多學(xué)生處于形象思維的階段，往往通過圖像、語言、文字等認識生物世界，或者憑借直覺從表面現(xiàn)象去推斷生命現(xiàn)象，對于生物實驗的學(xué)習(xí)停留在表層認知上，缺少對生物實驗原理或?qū)傩缘纳羁陶J識。加之授課過程中有些教師提供給學(xué)生的有效信息不足，學(xué)生思維發(fā)展水平受到限制，缺乏對生物實驗知識學(xué)習(xí)的深度思考，常常對生物實驗的學(xué)習(xí)和理解走入誤區(qū)，甚至是背道而馳。于是在實驗教學(xué)中出現(xiàn)：學(xué)生在光合色素提取分離實驗的操作中將層析液沒及濾液細線，使色素?zé)o法成功提??；在探究溫度對酶活性的影響實驗中選擇過氧化氫作實驗材料，得出錯誤的實驗結(jié)論；在制作并觀察植物細胞有絲分裂的臨時裝片實驗中，很多學(xué)生認為滴加鹽酸是為了殺死細胞等與科學(xué)事實相悖的觀點。

三、對“任務(wù)前置”的思考

對于多數(shù)學(xué)生而言，生物實驗學(xué)習(xí)的難點在于，由于缺乏相關(guān)行為體驗而無法完成對生物實驗知識的學(xué)習(xí)及其能力的形成。因此教師在生物實驗教學(xué)中應(yīng)盡可能讓學(xué)生通過參與探究活動或經(jīng)歷探究思維來體驗生物實驗知識的生成，從而提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。北師大肖川教授認為：“教學(xué)可是為學(xué)生的素養(yǎng)服務(wù)，教師教學(xué)不局限于學(xué)科本位中，才能培養(yǎng)視野開闊、才思敏捷的人才?！苯處熆稍趯嶒炚n堂教學(xué)之前將生物實驗的原理、方法、步驟、儀器的使用及涉及的探究問題等，通過班級QQ群提前發(fā)給學(xué)生，幫助學(xué)生在課前自學(xué)知識及初步開展探究活動，引導(dǎo)學(xué)生投入生物實驗學(xué)習(xí)之前便養(yǎng)成理解知識、熟悉操作、深度思考的習(xí)慣。同時使教師課堂教學(xué)目標明確，學(xué)生有序討論，促進學(xué)生生物實驗思維方向、品質(zhì)、方法、能力的多向發(fā)展。

1.編制學(xué)案

浙科版生物選修一“大腸桿菌的培養(yǎng)和分離實驗”“亞硝酸鹽的測定實驗”等注重培養(yǎng)學(xué)生動手實驗操作的教學(xué)內(nèi)容，教師提前編制好學(xué)案發(fā)給學(xué)生，可使學(xué)生在課前對實驗操作步驟一目了然，便于學(xué)生在課堂上進行操作，有利于學(xué)生動手實踐能力的培養(yǎng)，也有利于幫助教師達成學(xué)生認知模式教學(xué)目標。美國學(xué)者克羅韋爾指出：“教育面臨的挑戰(zhàn)是發(fā)現(xiàn)新的思維方法?！苯處煂ⅰ澳M孟德爾雜交實驗”教學(xué)內(nèi)容編制成學(xué)案，學(xué)案中突出人工去雄、套袋、人工授粉、再套袋幾個關(guān)鍵步驟，請學(xué)生思考關(guān)鍵步驟對實驗成功有何重要影響？利用學(xué)生熟知的實驗操作提升學(xué)生科學(xué)思維方式，幫助學(xué)生課前對實驗的理解達到一定高度，加深學(xué)生對實驗原理的認知，知其然也知其所以然。學(xué)案的前置，使學(xué)生明確學(xué)習(xí)任務(wù)，幫助學(xué)生提前做好學(xué)習(xí)準備，有利于教師與學(xué)生課前交流。教師了解學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的困難之后再進行課堂教學(xué)，提高了實驗教學(xué)的針對性，有利于培養(yǎng)學(xué)生獨立思考的能力。

2.制作微課

以知識接受為任務(wù)的實驗教學(xué)，學(xué)生缺少思維的再加工。教師將實驗學(xué)習(xí)的重難點知識或探究活動所需要的背景知識制成微課，可以使學(xué)生在生物實驗學(xué)習(xí)中有更多的思維介入。例如學(xué)生開展“測定植物細胞液濃度范圍及如何選擇植物細胞進行質(zhì)壁分離及復(fù)原實驗”探究活動，教師將各小組學(xué)生收集的資料匯總，提前制作成微課傳給學(xué)生，學(xué)生在開展探究活動中會產(chǎn)生：①如何使測定的細胞液濃度接近真實值；②溫度如何影響細胞質(zhì)壁分離；③不能發(fā)生復(fù)原的細胞一定是死細胞嗎等疑問，讓學(xué)生帶著迫切渴求答案的心理走進實驗課堂。對于學(xué)生生成的疑問，教師組織小組之間討論解決，有利于小組之間合作學(xué)習(xí)的開展。教師再組織深度教學(xué)，使學(xué)生的科學(xué)思維逐步養(yǎng)成，學(xué)生的知識學(xué)習(xí)與思維能力實現(xiàn)同步發(fā)展。研究“細胞呼吸的實驗”裝置，實驗設(shè)備安裝比較復(fù)雜，實驗現(xiàn)象產(chǎn)生需要較長時間，實驗數(shù)據(jù)記錄比較繁瑣。課前，教師和學(xué)生完成實驗裝置的安裝，教師將實驗過程拍攝下來制作成微課，課堂上將實驗過程通過視頻播放給學(xué)生，使學(xué)生課前進行初步實驗，會產(chǎn)生：①如何檢測酵母菌呼吸產(chǎn)物；②如何測定呼吸速率；③環(huán)境因素如何影響呼吸速率等淺層疑問，通過微課的學(xué)習(xí)，學(xué)生會產(chǎn)生深度探究的欲望，此時教師再設(shè)置一系列有深度的思考討論問題：①改變什么條件可以使呼吸現(xiàn)象明顯；②如何更加準確測定呼吸速率；③對實驗裝置如何進一步改進等問題，引導(dǎo)學(xué)生進一步探究，有利于學(xué)生對細胞呼吸原理知識的理解。淺層知識與深度思維的融合教學(xué)，突出了實驗教學(xué)的邏輯體系，幫助學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)。生物學(xué)科知識運用于現(xiàn)實生活，突出培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力?！巴ㄟ^數(shù)學(xué)計算討論種群中基因型頻率和基因頻率的變化”教學(xué)中，教師將實驗需要的數(shù)學(xué)知識制成微課，學(xué)生已經(jīng)在課前以小組為單位學(xué)習(xí)了微課中的內(nèi)容，教師在組織教學(xué)中讓每個小組互相設(shè)置問題，使全體學(xué)生積極參與到實驗內(nèi)容的學(xué)習(xí)中，小組之間互相評分，學(xué)習(xí)熱情高。教師挖掘?qū)W生自主學(xué)習(xí)的意識和能力，培養(yǎng)學(xué)生分工合作，取長補短的學(xué)習(xí)智慧。

3.改進實驗

教師和學(xué)生對實驗材料、裝置、設(shè)備、研究方法進行改進，讓學(xué)生原有的認知結(jié)構(gòu)同化新的信息，提高學(xué)生對生物學(xué)實驗知識的思考與理解。教師與學(xué)生對實驗內(nèi)容進行改進，可在創(chuàng)新中拓展學(xué)生動手能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物知識的興趣，從而幫助師生突破學(xué)習(xí)的難點。“環(huán)境因素對光合作用的影響”實驗，實驗原理簡單，操作容易，但是改變溫度或光照等自變量后通過單位時間內(nèi)產(chǎn)生氣泡的數(shù)量反映變量的變化，學(xué)生不容易測量。教師和學(xué)生經(jīng)過多次研究，想到將傳感器與實驗裝置相連，傳感器再與計算機相連，通過電腦直接讀出單位時間內(nèi)產(chǎn)生氣泡的數(shù)量，使學(xué)生對光合速率的變化認識得更加直觀。在“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化”實驗中，教師和學(xué)生課前進行酵母菌的培養(yǎng)，但是出現(xiàn)酵母菌死亡的情況，影響實驗計數(shù)的準確性。教師和學(xué)生嘗試在計數(shù)時利用伊紅染液對酵母菌進行染色的方法，排除死亡酵母菌對實驗結(jié)果的干擾，使實驗結(jié)果更加準確。

四、反思

“探究2，4-D對插枝生根的作用”實驗教學(xué)，教師采用任務(wù)前置的教學(xué)策略，師生課前做預(yù)實驗，學(xué)生有了預(yù)實驗的數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，便會合理設(shè)置2，4-D溶液濃度范圍。教師將2，4-D溶液使用條件，不同植物具有不同的生理特性等知識通過學(xué)案或微課等方式前置給學(xué)生，學(xué)生自然會排除溫度、濕度等無關(guān)變量的干擾，同時會選擇合適的實驗材料。實驗課堂的教學(xué)效果將更接近教學(xué)目標的要求。在生物實驗教學(xué)中，教師應(yīng)更關(guān)注學(xué)生的認知規(guī)律，圍繞提高學(xué)生的生物學(xué)素養(yǎng)改進自身的教學(xué)方法，才能突破教學(xué)難點，幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)困難，適應(yīng)學(xué)生發(fā)展需要。教師采用的生物實驗教學(xué)方法，不僅能使學(xué)生獲得生物學(xué)知識，學(xué)生在學(xué)習(xí)中的思維品質(zhì)、實驗技能、處理數(shù)據(jù)、解決問題能力也會得到培養(yǎng)和提升。

編輯/丁俊玲

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