學科教育論文-初中生物探究性實驗的設計與教學.doc

學科教育論文-初中生物探究性實驗的設計與教學【摘要】探究性實驗的教學對于學生學習能力、解決問題能力的提高有著不可替代的作用。本文從探究性實驗論題的選擇、探究實驗的設計與指導、探究性實驗結果的分析三個方面分析新課標下初中生物探究性實驗的設計與教學。【關鍵詞】探究實驗選擇設計生物學是一門以實驗為基礎的學科，實驗教學在課堂教學中占有極其重要的地位。但由于在組織教學、結果控制等方面比較費神，且占用時間較多，很多教師不大愿意進行生物實驗教學，特別是探究性實驗的教學。那么，怎樣才能上好探究性實驗課呢？一、探究性實驗論題的選擇探究性實驗是一個尋求問題答案的過程，是一個挑戰(zhàn)未知領域的過程，這是探究性實驗能夠激發(fā)學生興趣的一個原因。探究性實驗論題應使學生能夠進行廣泛的聯(lián)系，讓學生們將他們與論題相關的知識或體驗顯現(xiàn)出來。這些論題還能使教師看到學生可能產生的錯誤想法及學生的理解差距，從而在教學中解決這些問題。1.要選擇學生感興趣的論題探究性實驗在選擇論題時，要盡量選擇學生感興趣的論題。論題不能吸引學生，即使它是專家們的寵兒，它的價值已經喪失了，因為學生不會去探究。如此，我們選擇探究性實驗論題時，要充分考慮論題與學生們目前的生活有什么聯(lián)系，我們怎么能讓學生對這個論題感興趣，等等。如探究種子萌發(fā)的條件、校園和社區(qū)綠化的設計等實驗論題的選擇，學生就很感興趣。2.要選擇容易獲得資料和資源的論題探究性實驗需要學生自己去探索，在探究過程中會遇到各種各樣的問題，他們需要去查找資料，需要去獲取各種實驗資源。這就要求我們選擇探究性實驗論題的時候，能夠引導學生找出這些資料和資源，甚至明確地指出是哪本書或是哪個博物館，以及如何獲得實驗需要的資源。當然，確認這些資源、資料并不是說在探究性實驗中一定會用到它，但是我們選擇探究性實驗時需要同時兼顧資源的豐富性和易用性，使學生選擇最好的資源。我們應通過確定和考慮大范圍里的各類資料和資源，讓學生在不同的環(huán)境、不同的場所中都能夠進行探究。3.要與學科內外眾多方面有豐富聯(lián)系探究性實驗論題要與學科內的知識以及其他學科有密切的聯(lián)系，與學生課堂外的生活有密切的聯(lián)系。我們使用這些聯(lián)系來幫助學生理解論題里的關鍵概念及其重要性。如“對白色污染的調查和處理辦法”實驗論題的選擇，不僅考慮到與學生生活有著密切的關系，而且涉及生物學中的生態(tài)學知識及一定的化學知識4.要充分考慮實驗的難度和實驗需要的時間我們選擇探究性實驗的目的是要提高學生學習生物的興趣和積極性。如果我們選擇探究性實驗的論題，需要學生花太長的時間去觀察和實驗，學生容易失去耐心，挫傷學生對實驗的興趣。難度過大的實驗，讓學生無法完成，容易讓學生失去信心，挫傷學生學習生物的積極性。二、探究實驗的設計與指導實驗是生命科學研究的基本手段，設計實驗是實驗研究的基本能力。教學過程中，教師必須科學地講解實驗的假設和目的，指導學生設計實驗。1.對照實驗的設立為了更科學、更有說服力地論證假說，生物學實驗常設置對照實驗，教師必須針對不同知識背景的學生，做出不同的教學處理，使學生充分認識對照組設置的必要性和科學性。探究肉湯變質的原因的實驗設計，就要準備兩個相同的耐熱玻璃瓶，分別裝入等量的肉湯，一個設法將瓶口密封，另一個不封口。將兩個瓶子中的肉湯都煮沸，取出并放置在溫暖的地方，靜置數天。可觀察到：密封的瓶子中的肉湯較長時間保持無菌，不密封的瓶子中的肉湯會較快變質。由此可以說明，引起肉湯變質的細菌來自空氣。再將密封瓶子的蓋子去掉，仍然放置在該處，幾天之后也發(fā)生變質，則進一步證明了所得結論。2.適宜條件的設定生物學實驗實質上是一種人為控制條件下的生命再現(xiàn)過程。實驗中所涉及的可能影響到生命活動的所有條件，除了控制條件，都必須盡量控制在最適宜的條件下，以充分再現(xiàn)生命現(xiàn)象。如探究光照對植物生存的影響的實驗設計，就要在適宜的溫度、適宜的水分條件下，設計不同的光照條件去觀察植物的生長情況。3.全面地考慮實驗有許多因素是實驗者并不關注的非研究因素，但它們照樣可能影響到生命活動，這些因素在實驗者不知情、無監(jiān)測的情況下影響甚至改變實驗結果。如：在探究不同植被對空氣濕度的影響的實驗中，選擇三種不同的植被環(huán)境（灌木叢、草坪、裸地）時，測試地附近就不能有水田、水池、池塘、河流和湖泊等，因為如果旁邊有水源，就會增加空氣中水分的來源，干擾對植物與空氣濕度的關系的測定。4.注意實驗設計的可操作性多數情況下學生設計的實驗方案形式多樣，各有優(yōu)點，但較普遍的問題之一是可操作性不強。為了確保實驗設計的可操作性，教學實踐中可以有2種處理方案：（1）圍繞同一個實驗課題的多個不同設計方案，讓學生比較、綜合并評價；（2）將實驗設計的目的和假說交給學生，讓全體學生來設計，再反饋有代表性的方案，通過討論評選出可行性方案和不可行方案，再在可行性方案中評選出最優(yōu)方案、較好方案和一般方案。最后還可以討論方案不可行的原因，找出最優(yōu)方案優(yōu)在哪些方面？這樣充分發(fā)揮了學生的參與性、積極性和主動性，對求異思維的發(fā)展有很大的促進作用。三、探究性實驗結果的分析探究性實驗完成之后，對于結果的分析是十分重要的，而這一方面學生很容易忽略，他們往往在實驗結束之后便草草下了結論。事實上，對于探究性實驗結果的分析、判斷，甚至比實驗的過程還要重要。如著名科學家弗萊明提取到了青霉素，并判斷它可能是一種抗菌素，但僅此而已。他沒有開展觀察青霉素治療效果的系統(tǒng)試驗，他只給健康的兔子和老鼠注射過細菌培養(yǎng)液的過濾液進行青霉素的毒性試驗，但從未給患病的動物注射過。如果當時他做了這方面的試驗，這種“神奇藥物”很可能會提早10年問世。對于實驗結果的分析，還要正確對待實驗結果的差異性。即使實驗步驟再準確，學生之間的實驗結果，是應該有差異的。為了減少實驗差距，實驗必須在相同的環(huán)境下，準備多于一次的測試，若有可能，應進行多次實驗，其用意是利用平均數，從而減少實驗中的結果差距。如探究水溫的變化對金魚呼吸次數的影響的實驗設計，教材要求設立的溫度有兩個：常溫下和升高10（或降低10）。不過，為了實驗尋求水溫與金魚呼吸次數之間的關系，可以在整個班級各個小組之間設置溫度梯度。假使常溫下為10，則可以讓各個小組在5、10、15、20、25、