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生物学是一门实验性学科,实验能使学生直接接触生物,并能仔细地研究生命现象,调动学生学习的积极性,培养学生对实验原理的理解能力、积极思维能力、对实验结果做出理论上的分析和解释的能力,培养学生实事求是的科学态度。因此,生物实验是培养学生创新精神的最好机会。而研究性学习则是指学生在教师指导下,以类似科学研究的方式获取知识,培养能力的一种学习方式。
一、从实验原理出发设计研究性实验
教师提出需学生研究的问题——学生设计实验——实验验证——得出结论——填写报告。
以“细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验为例,本实验的原理是:一个成熟的植物细胞,放在一定浓度的溶液中,就可构成一个渗透系统,从而可以发生渗透作用。渗透系统建立的条件为:需要半透膜,且半透膜两侧具有浓度差(水势差)。学生通过大纲规定的实验得出结论:水分子总是从水势高处向水势低处移动。通过对实验原理的分析,我们从渗透系统建立的条件上思考,创设了一些研究性学习的情景。
二、从实验过程(步骤)出发设计研究性实验
教师对实验步骤提出建议——学生选择比较实验——分析对比结果——得出结论——填写报告。
以“叶绿体中色素的提取和分离”实验为例。本实验的步骤是:去除叶柄、粗叶脉的新鲜菠菜叶5g,剪碎放入研钵,加少量碳酸钙、石英砂,15ml无水酒精,研磨成匀浆后过滤,得叶绿体色素提取液。用毛细管吸取少量滤液,在干燥的滤纸条上划一细线,烘干后再次划线,重复多次,然后放入层析液中进行层析。在教学过程中,鼓励学生在实验过程中使用不同方法,通过对比实验来研究哪种方法能达到最佳的实验效果。如建议学生对所取的菠菜与酒精的量的比例作一研究(可以采用10g菠菜叶与5ml无水酒精组合、10g菠菜叶与10ml无水酒精组合、5g菠菜叶与5ml无水酒精组合、5g菠菜叶与10ml无水酒精组合等);也可对滤纸条的划线次数(可以是3次、5次、7次、10次等)、划线方法(可以是用毛细管、载玻片、铅笔、滤纸条折线等器材或方法)、取用碳酸钙的量(少量或较多)、是否需要过滤等实验步骤提出建议。学生在实验过程中,自己选择对比实验组,通过自己的实验,得出结论。在实验过程中,学生的兴趣很高,积极性与主动性得到充分体现,相互之间主动交流实验的结果与体会。同时,教师根据学生的实验对比结果,对实验的方法进行了一定的改进,如采用10g菠菜叶与10ml无水酒精组合,层析后色素带分层比较清晰;划滤液细线的方法可直接采用载玻片的一侧蘸取匀浆,压在滤纸条上,并称其为“敲图章”。此法可以节省实验时间,且滤液细线细而齐整;划线次数超过7次后对实验影响就不明显了。部分学生的研究结论被教师介绍给大多数学生,学生的研究直接参与进教学的研究,这对这些参与实验的学生是一种激励,反过来可以成为他们进一步学习的动力。
三、从允许学生故意出错的角度设计研究性实验
教师针对教材中某些“不许”、“不能”、“注意”等内容提出质疑——要求学生解释为什么——学生实验——得出结论。
如在“叶绿体中色素的提取与分离”实验中不能让层析液浸没滤液细线,否则色素会溶解在层析液中,影响实验结果;“植物细胞的有丝分裂”实验中根尖解离后必须经过漂洗,否则盐酸同染色剂反应,会影响根尖细胞内染色体的染色效果;“生物组织中蛋白质的鉴定”实验中蓖麻籽的薄片需用95q酒精洗去油脂,以免影响对蛋白质晶体的观察;“水质污染对生物的影响”实验中合成洗涤荆对生物的影响应使用普通的洗衣粉等。为什么要这样做呢?以往教学过程中,往往是教师把答案告诉学生,要求学生记住,实验中不能如此操作。但在开展研究性学习的实践与研究后,教师不再给出答案,而是建议学生不妨在实验时试一下,通过亲自进行“错误”操作,学生知道了此操作所造成的后果,其印象比教师口头的讲述要深得多,也更有说服力,其心理体验是前者无法相比的。也有一些“错误”操作的结果对实验并无多大影响,如“水质污染对生物的影响”实验中使用普通的洗衣粉与使用加酶的洗衣粉的实验效果是相同的,那么教师就应引导学生分析其原因,为什么教材中采用前者,由此让学生体会科学研究的严谨性。通过这一设计,能养成学生批判性的获取教科书知识的习惯,培养学生发现问题,并积极探索解决问题的精神,更能培养学生的逻辑思维能力。学生能更深入的认识科学的本质特点,加深对生物学知识的理解,超越现有知识,也有助于培养学生的科学态度和创新精神。
四、结合教材设计研究性的实验
教材中的知识点——教师、学生提出质疑——学生课外实验——得出结论。
现行生物教材中的学生实验以及演示实验,既有验证型的,又有探索型的;既有观察型的,又有操作型的。而这些实验,都为前人的科学研究过程中的一部分,学生对此进行重复操作,不仅有助于对有关知识的理解和掌握,同时也培养了学生的观察、实验操作和思维能力,从实践中体会科学实验的严谨性。因此,我们希望在教材中有更多的实验,但课堂教学受教学时间的限制,无法过多地开展研究性的实验,这就要延续到课外开展。我们的做法是结合教材中的知识点提出问题,也鼓励学生自己对知识点提出质疑,引导学生开展课外的研究实验,如“水污染”一节中提到热污染对生物的危害:“植物生命活动的调节”,植物去除顶端优势后,植物的侧芽如何生长?C02、光照等因素对光合作用的影响如何?如何用水培法培养植物,同时观察植物的缺素症状?孟德尔是如何进行杂交试验的?
一、从实验原理出发设计研究性实验
教师提出需学生研究的问题——学生设计实验——实验验证——得出结论——填写报告。
以“细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验为例,本实验的原理是:一个成熟的植物细胞,放在一定浓度的溶液中,就可构成一个渗透系统,从而可以发生渗透作用。渗透系统建立的条件为:需要半透膜,且半透膜两侧具有浓度差(水势差)。学生通过大纲规定的实验得出结论:水分子总是从水势高处向水势低处移动。通过对实验原理的分析,我们从渗透系统建立的条件上思考,创设了一些研究性学习的情景。
二、从实验过程(步骤)出发设计研究性实验
教师对实验步骤提出建议——学生选择比较实验——分析对比结果——得出结论——填写报告。
以“叶绿体中色素的提取和分离”实验为例。本实验的步骤是:去除叶柄、粗叶脉的新鲜菠菜叶5g,剪碎放入研钵,加少量碳酸钙、石英砂,15ml无水酒精,研磨成匀浆后过滤,得叶绿体色素提取液。用毛细管吸取少量滤液,在干燥的滤纸条上划一细线,烘干后再次划线,重复多次,然后放入层析液中进行层析。在教学过程中,鼓励学生在实验过程中使用不同方法,通过对比实验来研究哪种方法能达到最佳的实验效果。如建议学生对所取的菠菜与酒精的量的比例作一研究(可以采用10g菠菜叶与5ml无水酒精组合、10g菠菜叶与10ml无水酒精组合、5g菠菜叶与5ml无水酒精组合、5g菠菜叶与10ml无水酒精组合等);也可对滤纸条的划线次数(可以是3次、5次、7次、10次等)、划线方法(可以是用毛细管、载玻片、铅笔、滤纸条折线等器材或方法)、取用碳酸钙的量(少量或较多)、是否需要过滤等实验步骤提出建议。学生在实验过程中,自己选择对比实验组,通过自己的实验,得出结论。在实验过程中,学生的兴趣很高,积极性与主动性得到充分体现,相互之间主动交流实验的结果与体会。同时,教师根据学生的实验对比结果,对实验的方法进行了一定的改进,如采用10g菠菜叶与10ml无水酒精组合,层析后色素带分层比较清晰;划滤液细线的方法可直接采用载玻片的一侧蘸取匀浆,压在滤纸条上,并称其为“敲图章”。此法可以节省实验时间,且滤液细线细而齐整;划线次数超过7次后对实验影响就不明显了。部分学生的研究结论被教师介绍给大多数学生,学生的研究直接参与进教学的研究,这对这些参与实验的学生是一种激励,反过来可以成为他们进一步学习的动力。
三、从允许学生故意出错的角度设计研究性实验
教师针对教材中某些“不许”、“不能”、“注意”等内容提出质疑——要求学生解释为什么——学生实验——得出结论。
如在“叶绿体中色素的提取与分离”实验中不能让层析液浸没滤液细线,否则色素会溶解在层析液中,影响实验结果;“植物细胞的有丝分裂”实验中根尖解离后必须经过漂洗,否则盐酸同染色剂反应,会影响根尖细胞内染色体的染色效果;“生物组织中蛋白质的鉴定”实验中蓖麻籽的薄片需用95q酒精洗去油脂,以免影响对蛋白质晶体的观察;“水质污染对生物的影响”实验中合成洗涤荆对生物的影响应使用普通的洗衣粉等。为什么要这样做呢?以往教学过程中,往往是教师把答案告诉学生,要求学生记住,实验中不能如此操作。但在开展研究性学习的实践与研究后,教师不再给出答案,而是建议学生不妨在实验时试一下,通过亲自进行“错误”操作,学生知道了此操作所造成的后果,其印象比教师口头的讲述要深得多,也更有说服力,其心理体验是前者无法相比的。也有一些“错误”操作的结果对实验并无多大影响,如“水质污染对生物的影响”实验中使用普通的洗衣粉与使用加酶的洗衣粉的实验效果是相同的,那么教师就应引导学生分析其原因,为什么教材中采用前者,由此让学生体会科学研究的严谨性。通过这一设计,能养成学生批判性的获取教科书知识的习惯,培养学生发现问题,并积极探索解决问题的精神,更能培养学生的逻辑思维能力。学生能更深入的认识科学的本质特点,加深对生物学知识的理解,超越现有知识,也有助于培养学生的科学态度和创新精神。
四、结合教材设计研究性的实验
教材中的知识点——教师、学生提出质疑——学生课外实验——得出结论。
现行生物教材中的学生实验以及演示实验,既有验证型的,又有探索型的;既有观察型的,又有操作型的。而这些实验,都为前人的科学研究过程中的一部分,学生对此进行重复操作,不仅有助于对有关知识的理解和掌握,同时也培养了学生的观察、实验操作和思维能力,从实践中体会科学实验的严谨性。因此,我们希望在教材中有更多的实验,但课堂教学受教学时间的限制,无法过多地开展研究性的实验,这就要延续到课外开展。我们的做法是结合教材中的知识点提出问题,也鼓励学生自己对知识点提出质疑,引导学生开展课外的研究实验,如“水污染”一节中提到热污染对生物的危害:“植物生命活动的调节”,植物去除顶端优势后,植物的侧芽如何生长?C02、光照等因素对光合作用的影响如何?如何用水培法培养植物,同时观察植物的缺素症状?孟德尔是如何进行杂交试验的?