从“简单”到“精致”

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  生物学科与物理、化学一样,同属于实验类学科,许多现象的呈现大都要通过实验探究,学生才能体会到真实的生命活动。笔者曾参与组织某地区面向高中生物教師的实验操作培训,下面结合整个培训过程,谈自己的几点思考。
  1 培训存在问题
  在对教师进行培训的过程中,发现有很多教师在仪器的使用上存在一定的误区。如在进行探究酵母细胞呼吸方式的实验中,基本上很少有教师会对组装后的实验装置进行气密性的检测;利用天平量取牛肉膏蛋白胨时,直接用手抓取砝码,在溶解过程中,并未将称量纸一起放入水中,而是用刀直接将纸上的物质挑入水中进行溶解;滴管、量筒、显微镜的的使用都存在着错误,制作切片时,切的方向就像用刀切菜那样竖着切;此外高压蒸汽锅的使用以及培养基和培养皿的灭菌、菌种的接种等操作都缺乏一定的规范性。这些问题的出现主要是因为高考取消了实验考查,再加上实验课时少与教学进度之间的矛盾,使得大多数学校以在黑板上讲实验取代了真正的实验操作,从而导致教师的实验操作随意性大。
  2 培训策略优化
  2.1 同一种实验需提供多种实验材料,以便教师对不同实验材料结果的比较
  在培训中发现,很多教师习惯性地选择教材中所提供的实验材料,简单地按照教材实验步骤进行重复,没有创新,很少会选择新材料进行探索。在实验过程中若提供一些教材中所没有的材料,会给教师一种新鲜感,激发其的探究欲,同时还可以提供一些需要进一步改造的材料。如探究生物膜的渗透作用,教材中给的是玻璃纸,只要注意漏斗与烧杯中所加溶液的种类即可,操作较为简单,然后用橡皮筋将玻璃纸紧紧地扎在漏斗下方,就可以静待漏斗中液面的上升,很难达到对教师实验操作技能的训练。实际上玻璃纸并不是生物膜,在实验过程中可提供生鸭蛋和熟鸭蛋两种鸭蛋让教师选择,用于剥离其中的蛋壳膜。有的教师将整个蛋壳去除后获取,但实际上却很难获得完整的蛋壳膜,大都会出现破损,几乎不能用于实验的进行;有的教师只是去除下面和上面的部分蛋壳,上面用于插入长颈漏斗,并用橡皮筋扎紧,这样效果就较为明显;有的教师选用醋酸泡一会鸡蛋,这样蛋壳就会融化,可获得完整的蛋壳膜,效果同样也较为显著;还有部分教师还利用熟鸭蛋来进行实验,以与生鸭蛋进行对比;有的教师所剥离的蛋壳膜部分损坏,于是利用良好的一部分进行实验,效果却不明显,为此还展开了激烈的讨论,分析影响实验成败的关键。还有部分教师刚开始认为剥离鸭蛋的蛋壳膜是一件很容易的事情,结果一连剥了多个也未成功,其中不乏教学、科研较为成功的名教师,改变操作之后,才获得了一定的成功。通过这样的探究,一方面可锻炼教师对新材料的操作能力,还可以提高其分析和探究能力。
  2.2 不给出具体的实验步骤,只是给出实验目的,让其自己探索
  纵观历年高考试题,实验题是一种不可或缺的题型,其中有很多题目是给出实验目的和众多的实验材料和器材,要求学生设计实验步骤,并对实验结果的预测和结论进行归纳,这样的试题学生得分率可以说非常低。因此,在对生物学教师进行实验培训的过程中,完全可以按照高考试题的设置,给出一定的实验材料、试剂和器材,并提出实验的目的,要求教师自己设置实验步骤,并利用所提供的材料进行实验。这样就会出现不同的教师因实验步骤不同而带来不同的实验结果。并可对此展开讨论,寻找出现不同结果的原因,继续修改实验步骤,从而达到很好的培训效果。如2010年浙江省高考试题:
  为研究兔红细胞在不同浓度NaCl溶液中的形态变化,请根据以下提供的实验材料与用具,写出实验思路,设计记录实验结果及原因分析的表格,并填入相应内容。
  材料与用具:兔红细胞稀释液、质量分数为1.5%的NaCl溶液、蒸馏水、试管、显微镜等。(要求:答题时对NaCl溶液的具体配制、待观察装片的具体制作不作要求)
  实验思路:
  (1) 。
  (2) 设计一张表格,并将预期实验结果及原因分析填入该表中。
  答案:(1) 实验思路:① 用1.5%的NaCl溶液和蒸馏水,配出质量分数分别为0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%的NaCl溶液;② 取6片载玻片,标记为1~6,滴加适量且等量的红细胞稀释液滴在1~6号玻片上,再分别滴加等量的蒸馏水、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%的NaCl溶液;③ 制成临时装片持续观察红细胞的形态变化,并做好记录。
  (2) 实验结果见表1。
  像这样优秀的高考试题,本身就可以用于考查生物学教师的实验设计和实验结果的分析能力,在进行实验培训时可以完全或部分改编,用于生物学教师的实验培训。
  2.3 适当加大对试剂配制、规范化操作的考查
  生物学科与化学学科实验都需要进行一定数量试剂的配制,有的需要按照质量分数,有的需要按照体积分数,还有的需要按照mol/L、g/mL等单位来进行配制,而大多数的试剂是实验员事先配制好直接提供给学生的,很少需要任课教师亲自配制。因此,大多数生物学教师自己动手配制化学试剂的机会就很少了,甚至有些教师都不知道如何进行正确配制一定浓度的溶液。因而在进行实验培训的过程中,可适当考查教师的试剂配制和使用方法。如此次进行实验培训过程中对DNA粗提取和鉴定实验中,需要配制2 mol/L和0.14 mol/LNaCL溶液。有的教师在实验过程中发现:鸡血细胞液在加入蒸馏水之后,经过滤,再向滤液中添加自己配制2 mol/L的NaCL溶液,结果发现溶液呈现红色的黏稠物,过滤几乎不能进行,加水之后实验结果有了很大的改善。究其原因发现,其所配置的2 mol/L的NaCL溶液其实是过饱和的NaCL溶液。因为在其试剂瓶底部发现了大量的尚未溶解的NaCL颗粒,实际上最大的原因就是有些教师配制溶液时,就简单地误认为2mol/LNaCL溶液就是饱和的NaCL溶液,就在水中加入过量的NaCL,结果导致实验结果的失败。   2.4 加大对其实验结果分析与保存的考查
  结合各類高考与调研试题可知,对学生实验结果与结论的分析考查较多,要想让学生在解决这类试题中得心应手,教师必须自身分析透彻,学会从实验结果中分析成败的原因。因此,在实验培训过程中,需要培训的教师结合自己的实验情况,与他人展开分析讨论,并可尝试着通过实验对分析出的原因进行检测,并为用于自身今后命制特定的实验类习题积极准备材料。
  如在进行酵母细胞的固定化实验时,教师在教学实践中早已铭记凝胶珠各种形状形成的原因,但并未亲自利用实验加以进行验证。此次实验过程的操作中就发现,刚开始形成的凝胶珠带有长长的尾巴,培训教师一起寻找原因。首先从注射器的推进速度和高度来进行分析,排除之后,确定是由于所配置的海藻酸钠溶液浓度过高所致,于是向其中加入了两次蒸馏水,滴加后最终形成球形的凝胶珠。但并未到此结束,而是进行了探究凝胶珠形成小尾巴的其他原因,如在固定高度的情况下加快或减慢推进速度以及固定推进速度调整注射高度来进行分析,以判定注射器的高度和推进速度对所形成凝胶珠形状的影响。也有一些教师认为注射器的高度太大,可能导致凝胶珠呈现为椭球形的错误认识进行了实验认定。教师们还就呈漂浮或悬浮状态的凝胶珠形成原因也一一进行了分析。通过一系列的探究让教师意识到实践出真知的重要性,加强了广大生物教师进行实验教学的意识。
  此外,由于自己实验得出的现象较为真实,若及时保存下来,在今后的课堂教学中,还可以作为第一手的教学素材,甚至还可以成为命题的情景资料。由于是教师自身亲历的结果,向学生介绍的时候,会更具有说服力。对于实验结果的保存,通常可采用相机拍照,拍照的对象既可对肉眼可见的试管或烧杯中宏观图像,也可以对显微镜下观察的结果进行拍摄保存。若没有带相机,用分辨率较高的手机拍摄也可,此次实验培训过程中,大部分教师就是利用自己的手机进行拍摄的,拍摄之后要及时拷贝到自己的电脑上去,以便永久保存,随时应用。
  2.5 写出培训小结及反思
  反思是一种催化剂,能加速教师的专业成长,及时写出自己在实验培训中的思考,有助于在今后的实验教学中培养学生的操作意识和合作意识、积极参与意识和问题意识。培训教师可以及时写下自己在实验过程中所发现的新问题、探究的结果和过程以及对今后的实验培训提出更好的建议,还可以写下在实验过程中其他人更好的做法和技巧,以及更合理的分析,留待自己在今后的实验教学中,设置更多的情景,让学生进行探究。
  此外,还可以定期进行实验操作的竞赛,对参赛教师的实际操作进行及时评价,特别是针对于错误的操作,要展开讨论。
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