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高中生物新教材从内容方面看,它突出了科学性,加强了直观性,增强了趣味性,注重了灵活性,显示了实用性,特别是更好地体现了生物学的实验科学性质。新课程的实验内容对实验硬件(仪器、药品等)、实验软件(实验理念、教学方法、实验技能等)诸方面提出了新的、更高的要求,需要教师作深入的思考和研究。笔者拟从实验室管理的角度来谈一下自己的见解。新课程背景下的生物实验室管理主要应抓好两个方面,即实验室硬件管理和实验室软件管理。
一、生物实验室硬件管理
实验室硬件由实验场地、设施和实验器材等组成。新教材在硬件上的改变主要反映在实验器材和试剂上。首先是实验器材的种类及配置数量有了大幅度地增加;其次是实验试剂的种类大大增加,而且同一试剂往往有多种不同浓度的配比。
1.实验器材的管理
(1)器材的数量。为了适应新教材的要求,保证新教材教学的正常开展和实验教学的顺利进行,实验室必须配足相应数量和规格的器材。
试管、烧杯、滴管、量筒等玻璃仪器是实验室中必备的器材。在旧教材的实验教学中,在试管架上试管一般只放2~4只,烧杯只放2只。在新教材中,这些仪器配置是远远不够的,如在“实验十一DNA的粗提取与鉴定”中,仅烧杯就有三种规格,共6只。新教材中,试剂的用量大大增加。这一变化每一个实验教师都应做到心中有数,在实验器材的常规配置中要适当地增加数量。另外,根据生物实验中各种试剂的使用实际,滴瓶的使用频繁,所以在仪器配置中要适当增加滴瓶的数量。因此,笔者认为在进行生物必修第一册教学中,主要玻璃仪器配置量应达到或接近以下要求(以28组配置):50ml棕色滴瓶240只,100ml棕色滴瓶120只;50ml无色滴瓶240只,100ml无色滴瓶180只;50ml细口瓶300只,100ml细口瓶180只,500ml细口瓶10只(四棕六无);50mL广口瓶240只,100ml广口瓶120只,1000ml烧杯60只;100℃温度计30支。其它一些玻璃仪器在现有的实验室中一般都已配备,损坏的或缺损的适当配足即可。
(2)特殊器材的配备。在实验室中有些器材在旧教材中使用频率较低,或者长年不用。但在新教材里,这些器材的使用就显得十分的频繁,如电冰箱和水浴锅。电冰箱,在新教材中主要作用体现在实验材料的保存和实验条件的满足两个方面。在“实验十一DNA的粗提取与鉴定”中,有两处要用到电冰箱。一是可在无离心机的情况下,将鸡血与柠檬酸钠混合溶液置于冰箱内24h,通过自行沉降方式来获得鸡血细胞液。二是为提高对DNA的凝集效果,而对95%的酒精溶液进行冷却。再如水浴装置,在新教材中多处用到水浴加热,如“实验六探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用”用到“60℃水浴”和“沸水浴”;“实验七探索影响淀粉酶活性的条件”中也有“60℃水浴”等。一般采用的都是分散水浴的方式,但在实际的教学过程中分散加热有很多不便。首先,受到上课时间的限制,不利于课堂教学的有序进行;其次,因受酒精灯加热特点的制约,效率太低。在这种情况下,水浴锅的使用就显得很有必要。现在的实验室中一般没有配备水浴锅,为此有必要添置水浴锅或自制简易水浴锅。
2.实验试剂的管理
(1)试剂的配制。认清各种试剂的不同浓度表示。在新教材中,仅试剂的浓度就有著四种不同的表示。如体积分数:“95%酒精溶液”、“3%的过氧化氢溶液”;质量浓度:“0.01g/ml龙胆紫”、“0.1g/ml的柠檬酸钠”;质量分数:“15%的盐酸”、“3.5%的氯化铁溶液”;物质的量浓度:“2mol/L的氯化钠溶液”、“0.015mol/L的氯化钠溶液”。此外还有未标明浓度的试剂。上述情况的存在,要求有关教师在溶液配制时要弄清浓度体系及配制方法,特别是要控制好所配溶液的精度以及了解溶液配制的溶剂,如在配制苏丹Ⅲ染液时,需用酒精作为溶剂。
(2)试剂的保存。新教材中生物实验中用到的试剂的种类大增,这给试剂的保存提出了新的要求。笔者认为以下三个问题在试剂保存过程中必须加以注意:①试剂的保存方式。不同的试剂的理化性质不同,混置会造成某些试剂的交叉污染而导致试剂变质,所以要分柜保存或将试剂柜进行一定的分隔。②试剂的分装量要进行控制。在实验中所需的试剂,在用量上有较大的差异。过多会导致浪费,而过少则会对正常的实验教学产生干扰。如在“实验十一DNA的粗提取与鉴定”中,每一组实验需2mol/L氯化钠溶液60ml,一般需用100ml细口瓶备80ml:而0.015mol/L氯化钠溶液只需5ml。另外如苏丹染液的用量更少,只需用10ml滴瓶即可。③试剂的预备。目前各校都有平行班,每节实验课结束后要及时地添加有关试剂,所以应预先用500ml或1000ml试剂瓶装好相关试剂备用。
二、生物实验室的软件管理
生物实验室的软件管理主要包括实验教学的制度和规范,实验教法的研究与落实和教师实验技能的培训与考核等。
在当前的中学生物实验教学中,一般是任课教师与实验教师分设,再加上平行班的增多而出现了由多名任课教师组成的学科备课组。这种现状在新教材实验中既有负面影响,又有巨大的潜在教学优势。所谓负面影响主要是指实验教学中的“教、实”脱节,即实验教师与任课教师之间或同学科任课教师之间因缺少必要的沟通与交流,而导致实验教学的重点得不到落实,难点得不到解决,出现实验教学质量低下。所谓教学优势,是指通过加强教师的合作、交流和学习,集思广益,促进教师教学能力的提高和学科教学质量的上升。这其中的关键是一方面要在平时的教学活动中以制度的形式将教师交流学习活动加以规定;另一方面是要创设一些有利于教师交流和学习的活动或平台。为了进一步搞好当前生物实验室的软件管理,笔者认为应着重从三个方面着手。
1.建立健全与新教材要求相适应的实验教学规范和制度
首先,要做到“三定三落实”,即“定小组落实负责人”、“定位置落实讨论圈”、“定器材落实保管制”。把实验中的人、物、空间等要素和实验、讨论、保管等学生活动以制度的形式加以整合和保证。其次,落实实验教师管理制度,提出对生物实验教师学历及业务进修的具体要求,规定生物实验教师必须参加教研组活动,为实验教师参加业务培训创造条件。再次,在学生中认真地落实《实验室守则》和《生物实验注意事项》,严格遵守实验室的纪律,确保实验过程的顺利进行和实验安全。
2.确立与新教材相适应的实验教法,不断创新,提高生物实验教学质量。
要提高生物实验教学质量,首先要提高实验教学水平,因此,笔者认为可以建立每个实验的“联席会议制”,即每做一个实验之前,实验教师与所有任课教师开一个“碰头会”。这种做法的好处是:一方面实验教师把实验准备的情况及实验中可能出现的问题向每一个任课教师作一交代;另一方面大家一起按实验的步骤预做实验,边做边相互评价,可以促进教师实验操作能力的提高。从教法的角度来看,新教材最大的变化是讨论式教学的大量引入,许多生物实验重点的落实建立在引导并组织学生讨论的基础上。正因为如此,在生物实验教学中必须根据学校和学生的实际设计“自主实验”,尽可能地以实验来支持讨论。另外新教材中实验活动形式多样,有实验、实习、探究等,因此在实验过程中加强实验方法的教学,不仅要学习传统的验证法,还要学习对比、设计、探索等新颖的实验方法。
3.强调教师之间的合作,努力形成教学合力。
新教材在实验的改进中始终体现出培养学生的集体观念和协作精神的理念,在新课程实验教学过程中也同样需要教师有较强的合作意识。要提高学科教学质量和教学水平必须依靠集体的力量,集众人之长。我认为应做好以下两件事:一是加大学科教学研究的力度,提高教研活动质量。新课程的教学过程,特别是实验教学过程中,会遇到一系列的困难和问题。对此,要根据问题的特点,或进行专题研究和讨论,依靠集体的智慧解决难题;或将其作为重要课题,组织力量攻关解决。二是要形成与新教材相适应的实验教学常规,包括实验备课常规和实验课堂教学常规。从实验备课的角度来看特别要加强实验操作备课。通过实验操作的准备和动手实验,来理解实验的要求,发现实验中的规律。如在“实验一生物组织中可溶性还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定”中,在还原性糖的鉴定时,斐林试剂的配制必须是用10%氢氧化钠溶液和2%的硫酸铜溶液,而不能是双缩脲试剂中的A液,即0.1g/ml氢氧化钠。在实验中我们发现用后一种氢氧化钠溶液,虽然也在反应过程中出现蓝色沉淀,但在加热时没有出现红色沉淀,相反出现了黑色物质。原来还原性糖与斐林试剂反应必须在碱性条件下进行,才能出现砖红色的氧化亚铜,否则氢氧化铜直接受热分解生成黑色的氧化铜。这一问题一经发现使得教师在指导实验时会从容不迫,对学生在实验中的错误能一一指出并加以纠正。
生物新课程的推行,已从教学制度上为高中生物学科教学质量的提高提供了必要的保证。在此背景下,进一步提高生物实验室管理的质量,无疑将会对学科质量的提高起到积极的促进作用。
一、生物实验室硬件管理
实验室硬件由实验场地、设施和实验器材等组成。新教材在硬件上的改变主要反映在实验器材和试剂上。首先是实验器材的种类及配置数量有了大幅度地增加;其次是实验试剂的种类大大增加,而且同一试剂往往有多种不同浓度的配比。
1.实验器材的管理
(1)器材的数量。为了适应新教材的要求,保证新教材教学的正常开展和实验教学的顺利进行,实验室必须配足相应数量和规格的器材。
试管、烧杯、滴管、量筒等玻璃仪器是实验室中必备的器材。在旧教材的实验教学中,在试管架上试管一般只放2~4只,烧杯只放2只。在新教材中,这些仪器配置是远远不够的,如在“实验十一DNA的粗提取与鉴定”中,仅烧杯就有三种规格,共6只。新教材中,试剂的用量大大增加。这一变化每一个实验教师都应做到心中有数,在实验器材的常规配置中要适当地增加数量。另外,根据生物实验中各种试剂的使用实际,滴瓶的使用频繁,所以在仪器配置中要适当增加滴瓶的数量。因此,笔者认为在进行生物必修第一册教学中,主要玻璃仪器配置量应达到或接近以下要求(以28组配置):50ml棕色滴瓶240只,100ml棕色滴瓶120只;50ml无色滴瓶240只,100ml无色滴瓶180只;50ml细口瓶300只,100ml细口瓶180只,500ml细口瓶10只(四棕六无);50mL广口瓶240只,100ml广口瓶120只,1000ml烧杯60只;100℃温度计30支。其它一些玻璃仪器在现有的实验室中一般都已配备,损坏的或缺损的适当配足即可。
(2)特殊器材的配备。在实验室中有些器材在旧教材中使用频率较低,或者长年不用。但在新教材里,这些器材的使用就显得十分的频繁,如电冰箱和水浴锅。电冰箱,在新教材中主要作用体现在实验材料的保存和实验条件的满足两个方面。在“实验十一DNA的粗提取与鉴定”中,有两处要用到电冰箱。一是可在无离心机的情况下,将鸡血与柠檬酸钠混合溶液置于冰箱内24h,通过自行沉降方式来获得鸡血细胞液。二是为提高对DNA的凝集效果,而对95%的酒精溶液进行冷却。再如水浴装置,在新教材中多处用到水浴加热,如“实验六探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用”用到“60℃水浴”和“沸水浴”;“实验七探索影响淀粉酶活性的条件”中也有“60℃水浴”等。一般采用的都是分散水浴的方式,但在实际的教学过程中分散加热有很多不便。首先,受到上课时间的限制,不利于课堂教学的有序进行;其次,因受酒精灯加热特点的制约,效率太低。在这种情况下,水浴锅的使用就显得很有必要。现在的实验室中一般没有配备水浴锅,为此有必要添置水浴锅或自制简易水浴锅。
2.实验试剂的管理
(1)试剂的配制。认清各种试剂的不同浓度表示。在新教材中,仅试剂的浓度就有著四种不同的表示。如体积分数:“95%酒精溶液”、“3%的过氧化氢溶液”;质量浓度:“0.01g/ml龙胆紫”、“0.1g/ml的柠檬酸钠”;质量分数:“15%的盐酸”、“3.5%的氯化铁溶液”;物质的量浓度:“2mol/L的氯化钠溶液”、“0.015mol/L的氯化钠溶液”。此外还有未标明浓度的试剂。上述情况的存在,要求有关教师在溶液配制时要弄清浓度体系及配制方法,特别是要控制好所配溶液的精度以及了解溶液配制的溶剂,如在配制苏丹Ⅲ染液时,需用酒精作为溶剂。
(2)试剂的保存。新教材中生物实验中用到的试剂的种类大增,这给试剂的保存提出了新的要求。笔者认为以下三个问题在试剂保存过程中必须加以注意:①试剂的保存方式。不同的试剂的理化性质不同,混置会造成某些试剂的交叉污染而导致试剂变质,所以要分柜保存或将试剂柜进行一定的分隔。②试剂的分装量要进行控制。在实验中所需的试剂,在用量上有较大的差异。过多会导致浪费,而过少则会对正常的实验教学产生干扰。如在“实验十一DNA的粗提取与鉴定”中,每一组实验需2mol/L氯化钠溶液60ml,一般需用100ml细口瓶备80ml:而0.015mol/L氯化钠溶液只需5ml。另外如苏丹染液的用量更少,只需用10ml滴瓶即可。③试剂的预备。目前各校都有平行班,每节实验课结束后要及时地添加有关试剂,所以应预先用500ml或1000ml试剂瓶装好相关试剂备用。
二、生物实验室的软件管理
生物实验室的软件管理主要包括实验教学的制度和规范,实验教法的研究与落实和教师实验技能的培训与考核等。
在当前的中学生物实验教学中,一般是任课教师与实验教师分设,再加上平行班的增多而出现了由多名任课教师组成的学科备课组。这种现状在新教材实验中既有负面影响,又有巨大的潜在教学优势。所谓负面影响主要是指实验教学中的“教、实”脱节,即实验教师与任课教师之间或同学科任课教师之间因缺少必要的沟通与交流,而导致实验教学的重点得不到落实,难点得不到解决,出现实验教学质量低下。所谓教学优势,是指通过加强教师的合作、交流和学习,集思广益,促进教师教学能力的提高和学科教学质量的上升。这其中的关键是一方面要在平时的教学活动中以制度的形式将教师交流学习活动加以规定;另一方面是要创设一些有利于教师交流和学习的活动或平台。为了进一步搞好当前生物实验室的软件管理,笔者认为应着重从三个方面着手。
1.建立健全与新教材要求相适应的实验教学规范和制度
首先,要做到“三定三落实”,即“定小组落实负责人”、“定位置落实讨论圈”、“定器材落实保管制”。把实验中的人、物、空间等要素和实验、讨论、保管等学生活动以制度的形式加以整合和保证。其次,落实实验教师管理制度,提出对生物实验教师学历及业务进修的具体要求,规定生物实验教师必须参加教研组活动,为实验教师参加业务培训创造条件。再次,在学生中认真地落实《实验室守则》和《生物实验注意事项》,严格遵守实验室的纪律,确保实验过程的顺利进行和实验安全。
2.确立与新教材相适应的实验教法,不断创新,提高生物实验教学质量。
要提高生物实验教学质量,首先要提高实验教学水平,因此,笔者认为可以建立每个实验的“联席会议制”,即每做一个实验之前,实验教师与所有任课教师开一个“碰头会”。这种做法的好处是:一方面实验教师把实验准备的情况及实验中可能出现的问题向每一个任课教师作一交代;另一方面大家一起按实验的步骤预做实验,边做边相互评价,可以促进教师实验操作能力的提高。从教法的角度来看,新教材最大的变化是讨论式教学的大量引入,许多生物实验重点的落实建立在引导并组织学生讨论的基础上。正因为如此,在生物实验教学中必须根据学校和学生的实际设计“自主实验”,尽可能地以实验来支持讨论。另外新教材中实验活动形式多样,有实验、实习、探究等,因此在实验过程中加强实验方法的教学,不仅要学习传统的验证法,还要学习对比、设计、探索等新颖的实验方法。
3.强调教师之间的合作,努力形成教学合力。
新教材在实验的改进中始终体现出培养学生的集体观念和协作精神的理念,在新课程实验教学过程中也同样需要教师有较强的合作意识。要提高学科教学质量和教学水平必须依靠集体的力量,集众人之长。我认为应做好以下两件事:一是加大学科教学研究的力度,提高教研活动质量。新课程的教学过程,特别是实验教学过程中,会遇到一系列的困难和问题。对此,要根据问题的特点,或进行专题研究和讨论,依靠集体的智慧解决难题;或将其作为重要课题,组织力量攻关解决。二是要形成与新教材相适应的实验教学常规,包括实验备课常规和实验课堂教学常规。从实验备课的角度来看特别要加强实验操作备课。通过实验操作的准备和动手实验,来理解实验的要求,发现实验中的规律。如在“实验一生物组织中可溶性还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定”中,在还原性糖的鉴定时,斐林试剂的配制必须是用10%氢氧化钠溶液和2%的硫酸铜溶液,而不能是双缩脲试剂中的A液,即0.1g/ml氢氧化钠。在实验中我们发现用后一种氢氧化钠溶液,虽然也在反应过程中出现蓝色沉淀,但在加热时没有出现红色沉淀,相反出现了黑色物质。原来还原性糖与斐林试剂反应必须在碱性条件下进行,才能出现砖红色的氧化亚铜,否则氢氧化铜直接受热分解生成黑色的氧化铜。这一问题一经发现使得教师在指导实验时会从容不迫,对学生在实验中的错误能一一指出并加以纠正。
生物新课程的推行,已从教学制度上为高中生物学科教学质量的提高提供了必要的保证。在此背景下,进一步提高生物实验室管理的质量,无疑将会对学科质量的提高起到积极的促进作用。