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基于探究的高中生物實驗教學策略論文
[摘要] 科學 探究是學習生物學基本、有效的途徑之一,它有助于學生形成對生命世界的正確認識、對科學本質(zhì)的理解和對生物學 規(guī)律 的領(lǐng)悟,應(yīng)作為高中生物學教學的基本內(nèi)容和方法。設(shè)計一個基于探究的實驗活動對于一般的實驗教學來說,只要能在兩方面加以改變,就可以將驗證式的實驗轉(zhuǎn)變成開放性探究實驗。一是改變實驗活動在整個教學中的優(yōu)先次序,不要將實驗活動安排在教學的最后,讓學生在實驗前還不知道實驗的結(jié)果;第二是將以往只注重驗證課本理論的一些典型實驗項目,改變成比較重視探究過程的實驗讓學生加以探究。
以實驗為載體的探究是生物教學最顯著的特征,也是生物教師最常用、最擅長的手段。但是,在實踐中“實驗”與“探究”的結(jié)合并不象預想的那樣順暢�；谔骄康膶嶒灲虒W策略,是在吸收已往實驗教學改革中有益經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,探索一條有效、完整、開放的實驗教學方式,以回歸實驗教學在培養(yǎng)學生實證意識、思維品質(zhì)、質(zhì)疑精神等方面的作用和地位,為全面提高學生的科學素養(yǎng)服務(wù)。
一、問題的提出
從教學論的角度看,實驗教學是指在使用實驗儀器情景下的一種教學形態(tài)。高中生物實驗與其他理科實驗一樣,具有直觀、形象的特征,能高度濃縮地展示人們認識和發(fā)現(xiàn)某一知識、原理的過程,能幫助學生在較短時間內(nèi)認識和理解相關(guān)的科學知識。但這種對實驗和實驗教學的認識,在本質(zhì)上將它放在了知識教學的從屬地位,實驗教學的目標只是追求一個預設(shè)的結(jié)論。雖然在實驗教學的過程中,教師會注意對學生進行有關(guān)實驗技能、方法和探究思維等方面的訓練,但這些往往被放在次要的位置。
科學探究的提出給實驗和實驗教學以全新的視角�！渡镎n程標準(實驗)解讀》指出:“科學探究是生物學中不可缺少的、動態(tài)的部分”[1]。高中生物課程應(yīng)該反映生物科學的“完整畫面 ”,應(yīng)該將科學探究作為高中生物學教學的基本內(nèi)容和方法。科學探究活動也是學生學習生物學基本、有效的途徑之一,它有助于學生形成對生命世界的正確認識、對科學本質(zhì)的理解和對生物學規(guī)律的領(lǐng)悟。生物實驗作為教師轉(zhuǎn)變教學方式、實施科學探究的最有效的手段之一,具有強化學生實證意識、提升學生思維品質(zhì)、培養(yǎng)學生質(zhì)疑精神的重要作用,倡導基于探究的實驗教學策略,將學生置身于一種動態(tài)、開放、個性、多元的學習環(huán)境中,打破原有學科的封閉性和課程選擇的單一性,讓學生自主探索,主動求知,學會收集、分析和利用各種信息及信息資源,實質(zhì)上就是在提高學生的科學素養(yǎng)。
二、如何在一般實驗中體現(xiàn)探究的思想
美國學者施瓦布曾經(jīng)把科學實驗活動分成三個層次, [2]根據(jù)實際還可以加上一個層次,即將問題、方法步驟及答案均提供給學生,學生只要按此步驟去做實驗,驗證已知的結(jié)果,可稱之為零層次(見表1)。
探究也是分層次的,一些學者根據(jù)探究活動的難易程度以及學生參與探究程度的不同,將探究性實驗劃分了不同的層次(見表2)。[3]
至此,可以清楚地表明,驗證性實驗、演示實驗、學生實驗基本上屬于0水平探究,也就是沒有體現(xiàn)科學探究的基本精神,隨著有關(guān)實驗的問題確定、解決問題的程序和做結(jié)論等幾個方面學生參與程度的增加,探究的深度也不斷增加,直至開放式的研究。由此可見,隨著新課程將科學探究作為核心理念,實驗和實驗教學的作用得到了顯著的提高。
眾所周知,學科教學在知識的量上有明確的任務(wù),探究性學習要花費更多的時間。一些老師之所以在實驗教學中傾向于低水平的探究,一方面是觀念的問題,視課堂的“亂”為洪水猛獸,怕失去對課堂的控制;另一方面是技能的問題,試問,從小到大,我們有多少教師有過探究性學習的經(jīng)歷?
事實上,在實際教學中,教材已充分考慮到了這些因素,高層次、開放性探究實驗活動是十分有限的。學生在更多的時候需要從多種多樣的不同層次的探究實驗活動中學習各種科學探究方法和科學探究技能。因此,如何在一般實驗中體現(xiàn)探究的思想是教師的必然選擇,也是推進探究教學的必由之路。
那么,怎樣設(shè)計一個基于探究的實驗活動呢?
對于一般的實驗教學來說,只要能在兩方面加以改變,就可以將驗證式的實驗轉(zhuǎn)變成開放性探究實驗。一是改變實驗活動在整個教學中的優(yōu)先次序,不要將實驗活動安排在教學的最后,讓學生在實驗前還不知道實驗的結(jié)果;第二是將以往只注重驗證課本理論的一些典型實驗項目,改變成比較重視探究過程的實驗讓學生加以探究。從實際上考慮,讓學生探究的必須是個難度不高而且沒有危險性的實驗,教師才能安心放手讓學生探究,而且實驗內(nèi)容要能與上課內(nèi)容直接相關(guān),并且適合學生的程度,又不需額外增加太多教學時間,如此老師才易于安排和融入原來的教學進度中。所以從現(xiàn)有的實驗項目中挑選一些單元,改變原有實驗教學方式再加一些巧思即可達到目的。
三、基于探究的生物實驗教學活動設(shè)計案例
“酶的催化效率—過氧化氫分解”是高中生物學的一個重要教學內(nèi)容,實驗的目的主要是,認識酶作為生物催化劑,與無機催化劑相比,有何特點?按照過去的方式,為了體現(xiàn)探究,教師通常把演示實驗改變成學生實驗,學生通過在兩支編號為1號和2號的試管中分別注入3mL2%過氧化氫溶液,然后在1號試管中加入雞肝勻漿或馬鈴薯勻漿少許,在2號試管中加入二氧化錳少許,作為催化劑,輕輕振蕩試管,觀察兩支試管中氣泡產(chǎn)生的多少和快慢來比較反應(yīng)的速率,推理出生物催化劑過氧化氫酶和無機催化劑二氧化錳催化效率的高低,從而得出酶的催化作用具有高效性的特點。
這樣的實驗活動,場面熱鬧,學生不定地按照教師的指令動手做實驗,實驗的成功率也很高�？墒�,如果仔細分析,學生的行為實際上是對教師指令的被動回應(yīng):把雞肝勻漿和二氧化錳分別加入到盛有3mL2%過氧化氫溶液的試管中,使之產(chǎn)生一種預定的變化。這樣做,看似在觀察與探究,實質(zhì)上仍然停留在“告訴事實、驗證結(jié)論”的水平,僅僅從過氧化氫酶和二氧化錳2個催化反應(yīng)實驗的比較,并不能推理出生物催化劑比無機催化劑具有高效性的特點,顯然,學生思維加工的投入量不夠充足。
針對上述情況的改進課,如果我們對實驗進行改進和拓展,實驗探究的水平就會明顯提高。
(一)提出問題
經(jīng)過日常生活的積累和化學課程的學習,學生已經(jīng)了解到很多地方都需要催化劑,比如說:汽車尾氣排放催化裝置、 工業(yè) 制硫酸、合成氨、酶催化生物大分子等。并且在課堂上也已經(jīng)學習了使用催化劑的幾個化學反應(yīng),如氯酸鉀催化受熱分解、雙氧水催化分解等。在理解元素周期律以后,還可引導學生分析討論“催化劑與化學反應(yīng)的關(guān)系”。
一般情況下,學生大多能提出如下問題:催化劑與化學反應(yīng)是否有一一對應(yīng)的關(guān)系?催化劑是如何改變化學反應(yīng)速率的?催化劑在化學反應(yīng)中的特點是什么?這種超學科的知識整合,對于激發(fā)學生的探究熱情是十分有效的。
(二)猜想與假設(shè)
首先要 總結(jié) 問題,經(jīng)過查閱資料、網(wǎng)上搜索、小組討論,在教師的引導下,學生提出自己的設(shè)想:催化劑與化學反應(yīng)不是一一對應(yīng)的關(guān)系,一種催化劑可以催化不同的化學反應(yīng),不同催化劑對同一反應(yīng)的催化效果可能不一樣。
(三)實驗準備
1.知識準備。要求學生在課外查閱過氧化氫、二氧化錳、三氧化二鋁、雞肝、馬鈴薯等的相關(guān)物理和化學性質(zhì),以及和催化劑相關(guān)的知識。
2.器材準備。試管,衛(wèi)生香,火柴,過氧化氫,二氧化錳,三氧化二鋁,雞肝勻漿(新鮮的和不新鮮的各一份),馬鈴薯勻漿(生的和熟的各一份)等。
(四)實驗探究
實驗探究過程如表3所示。
(五)實驗結(jié)論
1.二氧化錳,三氧化二鋁,雞肝勻漿,馬鈴薯勻漿,能加快過氧化氫的分解速率,故能作過氧化氫分解的催化劑。
2.新鮮的雞肝勻漿和生的馬鈴薯勻漿,催化效率大大高于二氧化錳、三氧化二鋁的催化效率。
3.不新鮮的雞肝勻漿、熟的馬鈴薯勻漿之所以催化效率降低,有可能是采購回來的肝臟不新鮮,或是制成的肝臟研磨液使用和存放時間過長而變質(zhì);熟的馬鈴薯勻漿可能是高溫導致過氧化氫酶失活,說明影響酶催化作用的因素很多。
基于探究的生物實驗教學策略是在提高學生 科學 素養(yǎng)課程目標指導下的實驗教學改進行動,它的亮點是挖掘課本實驗的內(nèi)涵、拓展課堂實驗的功能、提升實驗教學的品質(zhì),充分體現(xiàn)“自主、探究、合作” 新課程理念,對于推進“以探究為核心的、多樣化的生物教學方式”具有一定的指導作用。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 教育 部.普通高中生物課程標準解讀[S].北京:人民教育出版社,2003:28.
[2] 劉恩山.普通高中生物學課程與探究性學習[J].生物學通報,2004(1):27-29.
[3] 方紅峰.實驗教學在新課程中地位和作用的再認識[J]. 中國 教育技術(shù)裝備,2006(10):6.
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