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摘 要: 生物学是一门以实验为基础的科学,生物实验教学是中学生物学教学的重要组成部分,是学生学习生物学课程的基本方式之一,生物学科学素养的培养在很大程度上有赖于生物实验教学。本文在分析高中生物学实验教学现状的基础上,阐述了影响生物实验教学质量的主要因素,并就如何化解中学生物实验教学的困境,促使生物教学与生物新课程接轨,提出几个应对策略:加强生物学实验室建设和巧妙利用资源;合理安排实验,有效解决课时紧的问题;改进实验教学评价方法。
关键词: 生物实验 教学困境 应对策略
生物学是一门以实验为基础的科学,生物实验教学是中学生物学教学的重要组成部分,是学生学习生物学课程的基本方式之一,生物学科学素养的培养在很大程度上有赖于生物实验教学[1]。生物实验教学对培养学生的观察能力、思维能力、动手能力和创新能力等综合素质有着不可替代的作用,因此加强实验教学,在提倡素质教育的今天,显得更加突出,尤为重要。我对我区多所中学的生物学实验教学现状进行了调查,对调查的有关数据、资料进行了归纳、分析,阐述了影响高中生物实验教学质量的主要因素,并就这些影响因素提出了应对策略。
一、高中生物实验教学的现状分析
(一)实验教学装备缺乏,实验员不够专业。
实验室条件、实验仪器设备、实验材料、实验经费等是完成好实验教学的必备硬件条件。但是由于近几年的新课程改革,中学生物教材发生极大变动,不仅对原有的实验进行了改动,同时还增加了许多探究实验,导致各校实验室原有的实验教学必备的硬件及仪器设备,无法满足现行教材对实验设备的需要。
另外,生物实验员不够专业也是影响实验开設的主要原因之一。据调查我区除了个别重点中学所配备的生物实验员比较专业,能协助任课教师准备实验外,大部分学校所配备的生物实验员并不具备丰富的生物实验知识和熟练的实际操作技能,仅相当于仪器保管员。
(二)教学课时紧,教学任务重。
教学课时紧,教学任务重,教学内容难以完成,是影响实验开设的主要原因。大部分学校高一、二年级生物课每周只有2个课时,少数学校为3课时,按照这样的课时安排要完成教学内容,是非常紧迫的。
(三)实验教学评价方法单一。
实验教学评价不仅支配着教师采用何种教学模式、教学方法和教学方向,而且制约着学生的实验动机、实验态度和进行实验所采取的策略,它已成为影响实验教学实效的重要因素。
在对学生的评价方面,多数教师只是让学生实验后上交实验报告即可,因为这样简便、省时,但其局限性也是显而易见的,无论在形式上如何改进、在内容上如何调整,它都不能全面反映出学生的能力水平和实验态度、习惯,这就造成学生做与不做实验得到的评价差异不大。这种单一的评价方式极易导致学生养成投机取巧、不踏踏实实做实验的坏习惯。
以上各因素直接把生物实验教学逼入困境,使生物实验教学始终处于低效运行状态,因此,我大胆地进行了尝试,找到了一些对策,巧妙化解了生物实验教学的困境。
二、新课改下高中生物实验教学实施对策
(一)加强生物学实验室建设和巧妙利用资源。
随着新课程改革,原有的实验条件远不能满足实验教学的需要。因此,加强生物学实验室的建设迫在眉睫。
1.加强生物学实验室建设。
第一,必须争取教育主管部门和学校领导的重视、理解和支持,投入一定的经费购买必要的仪器、设备、药品等。
第二,各学校要加强生物实验员专业技能的培训,丰富生物实验员的相关科学知识,提高生物实验员的基本理论水平、实验准备和操作能力水平,努力建设一支基础扎实、技术精湛、服务意识强、乐于奉献的实验技术人员队伍,以便协助任课教师准备实验,为生物实验教学的开展做好铺垫。
2.巧妙利用资源。
第一,关于生物学实验材料的来源问题,可以通过带领学生利用综合实践课或课余时间创建自己的生物园,让生物园为生物学实验课提供材料。这样既解决了实验材料的经费问题,又丰富了学生的生活经验,陶冶了学生的情操。我校利用学校场地的闲置角落,自主规划,建成可以与重点中学相媲美的生物园。师生在生物园里建设了蔬菜区、果树区、水生生物区、动物饲养区等功能区。有的班级开展了生态农业的模拟实验,有的班级开展了“校园生态绿化方案设计”、“校园植物资源调查”等设计调查活动。
第二,广大生物教师应充分发挥自己的聪明才智,对实验材料、实验方法、实验过程等进行合理的改进,创造条件,进行实验。
例如:必修1“探究影响酶活性的影响”的实验中,需要用到α—淀粉酶来配制溶液,但该试剂在一般小城镇不易买到,所以部分学校没有开设该实验。经过多次试验,我发现,麦芽片、多酶片及干酵母片等都可以达到同样效果,而且以麦芽片效果最好。取麦芽片一片,研磨成细粉状,溶解在10ml蒸馏水中即可,制作过程方便,且为无色的液体,便于观察实验的结果。
又如:在“叶绿体色素的提取和分离”实验中,教材采用纯二氧化硅来增加摩擦力,但因为纯二氧化硅呈粉末状,颗粒过细,摩擦力比较小。我采用纯净的细河沙代替,可使研磨更加迅速充分,还可节约实验成本。另外教材安排的“毛细吸管”进行画线,因为学生第一次使用,力度把握不准,其结果往往不是画粗了就是画弯了,再不就是画线吸管碎裂(产生不安全因素),给实验造成极大难度。我们采用盖玻片代替“毛细吸管”醮取滤液画线,从而保证画出的滤液线既细又直,还节约了购买“毛细吸管”的费用。
第三,对于实验中一些比较昂贵药品试剂,由于各学校实验进度差不多,以及实验用量较少,因此可以联合其他中学一起购买,共同利用,降低实验成本;对于实验中难以买到的实验材料,可以积极与附近的高校、医院、农科所等单位建立联系,争取得到援助。
(二)合理安排实验,有效解决课时紧的问题。
由于新课程中实验的内容和数量明显增多,导致实验课时相对紧张。如何有效地解决这种课时紧、实验内容多的矛盾?这需要教师对教材中众多的实验进行认真规划、合理安排,尽量为学生自己动手做实验提供更多的机会。 1.采用统筹规划,调整实验顺序。
例如:必修1中“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验中包括三个小实验,若按教材实验顺序,从学生实际操作来看,做得非常紧张、忙乱,因为第一个实验须加热才能观察到现象,第二个实验涉及高倍显微镜的使用。学生在初中阶段只是用过低倍显微镜而已,难免在实验时对高倍镜的使用非常生疏。根据由易到难、由简到繁的原则,可把三个实验的顺序做调整:先做第三个,再做第一个,后做第二个。实际效果非常好,学生都能按实验要求做完三个实验,并且有足够的时间熟悉高倍镜的使用。
2.合理安排,培养学生的动手操作能力。
大部分学校实验课与理论课一样都是大班上课,五六十人在一起做实验,往往是三四个学生做一个实验,看得多、做得少。由于人多,教师一人辅导和管理都比较困难,只能是走马观花地指导实验,经常是学生还没明白怎么回事,就快下课了。一次实验课下来,教师累得够呛,学生却没学到什么,实验效率偏低。
我还尝试在实验教学中采取了采用分组分工管理制:分组时让学生自由组合,教师只是参与协调,然后由学生推选出责任心强、对生物有兴趣的同学担任小组长,并根据组内成员各自特长进行分工,使每个学生在实验中都有“地位”、都有动手的份、都有所承担的职责,充分培养学生的动手操作能力。教师在课前对小组长进行培训,小组长全面负责该组操作指导、课堂纪律、清洁卫生、结果分析,以及对小组内的同学进行实验技能的考核等。教师则时刻关注各组的实验进展情况,并在学生碰到困难时,适当给予学生帮助与指导。这样在有限时间内,每个学生都能动手操作,大大提高了实验效率。
例如:在做“观察根尖分生组织的有丝分裂”的实验时,为了增强实验的效果先安排课前培训的小组长,在每个小组里示范,其他学生观看,然后小组进行分工合作,有的同学负责溶液配制,有的同学负责制作装片,有的同学负责显微镜下寻找到各个分裂时期的细胞,并让每个小组成员都仔细观察后绘出简图。最后,小组长对小组内的同学进行实验技能的考核,通过检查绘制出来的植物细胞各个时期有丝分裂简图的特征给予评分,这样一分工,激发了同学们的操作的积极性,大大提高了他们的实验操作技能。
3.课内实验转变为课内外结合实验。
对于一些实验时间比较长,操作过程比较简单的实验,可以采取让学生以课余时间去进行操作,实验完成后课堂展示的方式处理[2]。例如:必修3“设计并制作生态瓶”实验中所用材料器具在生活中唾手可得,但该实验结果不是在一节实验课就能体现的。教师可安排学生结合生态系统的结构和功能知识,利用身边的材料,自行设计和制作一种模拟淡水生态系统或陆地生态系统,观察这个密闭的微型生态系统中动植物的生存状况,并写好观察日记。两周后安排一次作品展示,进行评价。这样既有助于理解生态系统稳定性的原理,又能培养学生的动手能力、思维能力、解决问题的能力。学生从模仿走向创造,从被动接受转为自主探索,培养了独立研究能力和终身学习能力。
4.开放实验室,为课外探究提供实验条件。
目前大部分学校的实验室只是学生有实验课时才开放,平日都是关闭的,这种现象在很大程度上限制了学生的实验发展。学生对课本中的知识产生疑问,或者头脑中产生了新思路、新方法时,往往不能及时到实验室进行探究。所以实验室应对学生最大限度开放,可以采用白天对学生实行全面开放或预约开放、定时开放等不同的形式,这样不但可以弥补实验课时不足的现象,还能使学生成为实验室真正的主人,放手学生自行设定实验目标、自行设计实验方案、自行进行准备工作、自行完成实验并分析处理实验结果。这样有利于培养学生的创新思维能力。
(三)改进实验教学评价方法。
教学评价是教学过程中不可缺少的环节,是教师了解教学过程、调控教学行为、激励学生学习热情的重要手段。教学评价对生物实验教学起着重要的导向和质量监控作用[3]。要运用多种评价方法、评价手段和评价工具综合评价学生的知识与技能、情感态度与价值观、创新意识和实践能力等方面的进步。
根据学生实验目标的不同,可将学生参与的实验活动分为三类。
1.以实验操作技能训练为主的技能性实验。
2.以检验已知的事实、概念或原理的真实性为主的验证性实验。
3.以引导学生通过探究获得新知和接受科学方法训练的探究性实验。
另外还有模型制作和课外的研究性学习活动,如野外的实地考察、实习活动、参观、调查活动。因此我们对生物实验教学的评价也主要根据不同的实验课型采用不同的方式和评价标准进行评价。以下是我校实施的一些具体的评价方案。
高中生物实验评价类型、评价方式一览表
作为高中生物教师,我们必须在加深对新教材和课程改革的认识的基础上,按新课程的理念发掘实验中蕴含的深层次功能,扎扎实实搞好生物实验教学,为促进学生的全面发展,将他们培养成為合格的具有生物科学素养的公民而努力。
参考文献:
[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准.北京:人民教育出版社,2003.4.
[2]丘仲兴.实验教学改革与探索(二)[M].广州:中山大学出版社,2001.
[3]黎奇.新课程背景下的有效课堂教学策略[M].北京:首都师范大学出版社,2006.
关键词: 生物实验 教学困境 应对策略
生物学是一门以实验为基础的科学,生物实验教学是中学生物学教学的重要组成部分,是学生学习生物学课程的基本方式之一,生物学科学素养的培养在很大程度上有赖于生物实验教学[1]。生物实验教学对培养学生的观察能力、思维能力、动手能力和创新能力等综合素质有着不可替代的作用,因此加强实验教学,在提倡素质教育的今天,显得更加突出,尤为重要。我对我区多所中学的生物学实验教学现状进行了调查,对调查的有关数据、资料进行了归纳、分析,阐述了影响高中生物实验教学质量的主要因素,并就这些影响因素提出了应对策略。
一、高中生物实验教学的现状分析
(一)实验教学装备缺乏,实验员不够专业。
实验室条件、实验仪器设备、实验材料、实验经费等是完成好实验教学的必备硬件条件。但是由于近几年的新课程改革,中学生物教材发生极大变动,不仅对原有的实验进行了改动,同时还增加了许多探究实验,导致各校实验室原有的实验教学必备的硬件及仪器设备,无法满足现行教材对实验设备的需要。
另外,生物实验员不够专业也是影响实验开設的主要原因之一。据调查我区除了个别重点中学所配备的生物实验员比较专业,能协助任课教师准备实验外,大部分学校所配备的生物实验员并不具备丰富的生物实验知识和熟练的实际操作技能,仅相当于仪器保管员。
(二)教学课时紧,教学任务重。
教学课时紧,教学任务重,教学内容难以完成,是影响实验开设的主要原因。大部分学校高一、二年级生物课每周只有2个课时,少数学校为3课时,按照这样的课时安排要完成教学内容,是非常紧迫的。
(三)实验教学评价方法单一。
实验教学评价不仅支配着教师采用何种教学模式、教学方法和教学方向,而且制约着学生的实验动机、实验态度和进行实验所采取的策略,它已成为影响实验教学实效的重要因素。
在对学生的评价方面,多数教师只是让学生实验后上交实验报告即可,因为这样简便、省时,但其局限性也是显而易见的,无论在形式上如何改进、在内容上如何调整,它都不能全面反映出学生的能力水平和实验态度、习惯,这就造成学生做与不做实验得到的评价差异不大。这种单一的评价方式极易导致学生养成投机取巧、不踏踏实实做实验的坏习惯。
以上各因素直接把生物实验教学逼入困境,使生物实验教学始终处于低效运行状态,因此,我大胆地进行了尝试,找到了一些对策,巧妙化解了生物实验教学的困境。
二、新课改下高中生物实验教学实施对策
(一)加强生物学实验室建设和巧妙利用资源。
随着新课程改革,原有的实验条件远不能满足实验教学的需要。因此,加强生物学实验室的建设迫在眉睫。
1.加强生物学实验室建设。
第一,必须争取教育主管部门和学校领导的重视、理解和支持,投入一定的经费购买必要的仪器、设备、药品等。
第二,各学校要加强生物实验员专业技能的培训,丰富生物实验员的相关科学知识,提高生物实验员的基本理论水平、实验准备和操作能力水平,努力建设一支基础扎实、技术精湛、服务意识强、乐于奉献的实验技术人员队伍,以便协助任课教师准备实验,为生物实验教学的开展做好铺垫。
2.巧妙利用资源。
第一,关于生物学实验材料的来源问题,可以通过带领学生利用综合实践课或课余时间创建自己的生物园,让生物园为生物学实验课提供材料。这样既解决了实验材料的经费问题,又丰富了学生的生活经验,陶冶了学生的情操。我校利用学校场地的闲置角落,自主规划,建成可以与重点中学相媲美的生物园。师生在生物园里建设了蔬菜区、果树区、水生生物区、动物饲养区等功能区。有的班级开展了生态农业的模拟实验,有的班级开展了“校园生态绿化方案设计”、“校园植物资源调查”等设计调查活动。
第二,广大生物教师应充分发挥自己的聪明才智,对实验材料、实验方法、实验过程等进行合理的改进,创造条件,进行实验。
例如:必修1“探究影响酶活性的影响”的实验中,需要用到α—淀粉酶来配制溶液,但该试剂在一般小城镇不易买到,所以部分学校没有开设该实验。经过多次试验,我发现,麦芽片、多酶片及干酵母片等都可以达到同样效果,而且以麦芽片效果最好。取麦芽片一片,研磨成细粉状,溶解在10ml蒸馏水中即可,制作过程方便,且为无色的液体,便于观察实验的结果。
又如:在“叶绿体色素的提取和分离”实验中,教材采用纯二氧化硅来增加摩擦力,但因为纯二氧化硅呈粉末状,颗粒过细,摩擦力比较小。我采用纯净的细河沙代替,可使研磨更加迅速充分,还可节约实验成本。另外教材安排的“毛细吸管”进行画线,因为学生第一次使用,力度把握不准,其结果往往不是画粗了就是画弯了,再不就是画线吸管碎裂(产生不安全因素),给实验造成极大难度。我们采用盖玻片代替“毛细吸管”醮取滤液画线,从而保证画出的滤液线既细又直,还节约了购买“毛细吸管”的费用。
第三,对于实验中一些比较昂贵药品试剂,由于各学校实验进度差不多,以及实验用量较少,因此可以联合其他中学一起购买,共同利用,降低实验成本;对于实验中难以买到的实验材料,可以积极与附近的高校、医院、农科所等单位建立联系,争取得到援助。
(二)合理安排实验,有效解决课时紧的问题。
由于新课程中实验的内容和数量明显增多,导致实验课时相对紧张。如何有效地解决这种课时紧、实验内容多的矛盾?这需要教师对教材中众多的实验进行认真规划、合理安排,尽量为学生自己动手做实验提供更多的机会。 1.采用统筹规划,调整实验顺序。
例如:必修1中“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验中包括三个小实验,若按教材实验顺序,从学生实际操作来看,做得非常紧张、忙乱,因为第一个实验须加热才能观察到现象,第二个实验涉及高倍显微镜的使用。学生在初中阶段只是用过低倍显微镜而已,难免在实验时对高倍镜的使用非常生疏。根据由易到难、由简到繁的原则,可把三个实验的顺序做调整:先做第三个,再做第一个,后做第二个。实际效果非常好,学生都能按实验要求做完三个实验,并且有足够的时间熟悉高倍镜的使用。
2.合理安排,培养学生的动手操作能力。
大部分学校实验课与理论课一样都是大班上课,五六十人在一起做实验,往往是三四个学生做一个实验,看得多、做得少。由于人多,教师一人辅导和管理都比较困难,只能是走马观花地指导实验,经常是学生还没明白怎么回事,就快下课了。一次实验课下来,教师累得够呛,学生却没学到什么,实验效率偏低。
我还尝试在实验教学中采取了采用分组分工管理制:分组时让学生自由组合,教师只是参与协调,然后由学生推选出责任心强、对生物有兴趣的同学担任小组长,并根据组内成员各自特长进行分工,使每个学生在实验中都有“地位”、都有动手的份、都有所承担的职责,充分培养学生的动手操作能力。教师在课前对小组长进行培训,小组长全面负责该组操作指导、课堂纪律、清洁卫生、结果分析,以及对小组内的同学进行实验技能的考核等。教师则时刻关注各组的实验进展情况,并在学生碰到困难时,适当给予学生帮助与指导。这样在有限时间内,每个学生都能动手操作,大大提高了实验效率。
例如:在做“观察根尖分生组织的有丝分裂”的实验时,为了增强实验的效果先安排课前培训的小组长,在每个小组里示范,其他学生观看,然后小组进行分工合作,有的同学负责溶液配制,有的同学负责制作装片,有的同学负责显微镜下寻找到各个分裂时期的细胞,并让每个小组成员都仔细观察后绘出简图。最后,小组长对小组内的同学进行实验技能的考核,通过检查绘制出来的植物细胞各个时期有丝分裂简图的特征给予评分,这样一分工,激发了同学们的操作的积极性,大大提高了他们的实验操作技能。
3.课内实验转变为课内外结合实验。
对于一些实验时间比较长,操作过程比较简单的实验,可以采取让学生以课余时间去进行操作,实验完成后课堂展示的方式处理[2]。例如:必修3“设计并制作生态瓶”实验中所用材料器具在生活中唾手可得,但该实验结果不是在一节实验课就能体现的。教师可安排学生结合生态系统的结构和功能知识,利用身边的材料,自行设计和制作一种模拟淡水生态系统或陆地生态系统,观察这个密闭的微型生态系统中动植物的生存状况,并写好观察日记。两周后安排一次作品展示,进行评价。这样既有助于理解生态系统稳定性的原理,又能培养学生的动手能力、思维能力、解决问题的能力。学生从模仿走向创造,从被动接受转为自主探索,培养了独立研究能力和终身学习能力。
4.开放实验室,为课外探究提供实验条件。
目前大部分学校的实验室只是学生有实验课时才开放,平日都是关闭的,这种现象在很大程度上限制了学生的实验发展。学生对课本中的知识产生疑问,或者头脑中产生了新思路、新方法时,往往不能及时到实验室进行探究。所以实验室应对学生最大限度开放,可以采用白天对学生实行全面开放或预约开放、定时开放等不同的形式,这样不但可以弥补实验课时不足的现象,还能使学生成为实验室真正的主人,放手学生自行设定实验目标、自行设计实验方案、自行进行准备工作、自行完成实验并分析处理实验结果。这样有利于培养学生的创新思维能力。
(三)改进实验教学评价方法。
教学评价是教学过程中不可缺少的环节,是教师了解教学过程、调控教学行为、激励学生学习热情的重要手段。教学评价对生物实验教学起着重要的导向和质量监控作用[3]。要运用多种评价方法、评价手段和评价工具综合评价学生的知识与技能、情感态度与价值观、创新意识和实践能力等方面的进步。
根据学生实验目标的不同,可将学生参与的实验活动分为三类。
1.以实验操作技能训练为主的技能性实验。
2.以检验已知的事实、概念或原理的真实性为主的验证性实验。
3.以引导学生通过探究获得新知和接受科学方法训练的探究性实验。
另外还有模型制作和课外的研究性学习活动,如野外的实地考察、实习活动、参观、调查活动。因此我们对生物实验教学的评价也主要根据不同的实验课型采用不同的方式和评价标准进行评价。以下是我校实施的一些具体的评价方案。
高中生物实验评价类型、评价方式一览表
作为高中生物教师,我们必须在加深对新教材和课程改革的认识的基础上,按新课程的理念发掘实验中蕴含的深层次功能,扎扎实实搞好生物实验教学,为促进学生的全面发展,将他们培养成為合格的具有生物科学素养的公民而努力。
参考文献:
[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准.北京:人民教育出版社,2003.4.
[2]丘仲兴.实验教学改革与探索(二)[M].广州:中山大学出版社,2001.
[3]黎奇.新课程背景下的有效课堂教学策略[M].北京:首都师范大学出版社,2006.