基于“探究素养”的生物学实验教学的误区与改进

作者:未知

  《中學生物学》2016年10期、2017年第5期先后发表了笔者的文章“浅谈高中生物实验教学的误区”“再谈高中生物实验教学的误区”。读后意犹未尽,再撰此文,作为该文的姊妹篇,以引导教师研读教材,合理地处理教材实验,促进学生科学探究素养的提升。当前,以实验为载体的探究是高中生物实验教学最显著的特征,实验的设计、操作、分析及评价能力,是历年高考生物考查的重要考点。教师若用科学探究的思维开展实验教学,学生对实验原理的理解、实验过程的探究、实验数据的处理能力将会不断提升。但在实际教学中,教师对探究方式的选择、探究问题难度的把握、结果分析的方式等缺乏深入细致的思考,不能有效促进学生探究素养的提升,常陷入认识误区。
  1误区一:实验设计同一化,忽略了学生的个体差异性
  教师对实验方案的预设、思路、框架等都源于教师自身的教学理念和想法。无论教师如何努力,探究方案编写得如何尽善尽美,其内容和预设必然蕴含着整齐划一的教学要求,无法满足教学情境的多样化和个性化的需要。若以学生为主体来设计实验探究方案,教师必须根据学生的能力水平对学生进行分组,尽可能使小组内学生的学习能力、水平基本接近。根据各小组学生的实际状况,教师为他们施行不同的实验预设方案,各小组探究的问题要具有层次性,要启思培能,符合各小组学生的能力水平,达到培养学生探究素养的目的。
  如“低温诱导植物染色体数目的变化”的实验,教材以洋葱、葱或蒜为实验材料,对其根尖进行低温(4℃)或秋水仙素处理后,即可在低倍镜下寻找到染色体形态较好的分裂相。第一小组学生能力有限,可以洋葱根尖为材料引导学生实验,实验观察阶段可通过观察固定装片即可。第二小组学生能力较强,可引导学生观察比较视野中正常的二倍体细胞、染色体数目加倍的细胞的差异性。第三小组的学生能力更强,教师可引导学生增加实验材料(葱或蒜)对比观察,同时引导学生观察视野中除了正常的二倍体、染色体加倍的细胞外,还发现了大量的染色体异常或异常分裂的细胞。教师要从实际入手,对学生的认知能力与水平进行理性的分析,根据学生个体认知能力与水平的差异性,对教材内容、教学要求、教学方法进行整合或取舍,从而促进不同水平的学生稳中有升。
  2误区二:探究过程复杂化,忽视了学生的能力水平
  教师过分追求一节课中实验探究环节及步骤的完整性,实验设计步骤复杂,耗时又多,使探究过程匆忙,问题探究肤浅,走马观花成为实验探究的真实写照。这种超越了学生能力水平的探究,无助于学生探究素养的培养。
  如在“低温诱导植物染色体数目的变化”的实验中,有教师将学生分成3人一组,各小组自行设计实验步骤,从大蒜、洋葱、豌豆和百合等中随机选择实验材料,分别用低温、秋水仙素、射线处理等方法处理材料,在多倍体的解离中,要求分别实行不同的解离时间,如10min、15min、20min、25min、30min和1h等。实验方案完成后,各小组选派代表在课堂上展示实验过程,师生对各小组设计的实验方案和步骤进行讨论与完善。确定实验方案后,各小组从根尖的选择入手、按照实验方案的具体要求进行诱导处理、材料固定、制作装片并进行观察比较。学生忙于实验材料的选择、不同诱导方法的处理、各种实验材料的装片制作与观察,在45 min的课堂中疲于应付。这样会使实验探究的目的被冲淡,实验分析不足,学生对实验中观察到的现象缺少理性的分析,实验探究变成了实验材料的简单罗列或实验流程的重复回放,实验探究不深入,教学目标很难达成。
  3误区三:实验分析结果化,忽视了探究实验的过程性
  实验教学应让学生经历真实的学习过程,享有愉悦的情感体验,有部分教师在实验教学中只注重结果分析,把是否获得课前预设的实验结果作为评判实验成功与否的唯一条件。这种忽视实验过程的结果预判无助于学生探究素养的培养。
  如在“观察洋葱根尖细胞的有丝分裂”的实验教学中,有教师用洋葱、大蒜根尖为实验材料,要求学生比较两种材料有丝分裂中期染色体的形态、数量,DNA含量的差异性。可在实际教学中,发现部分小组没有观察到细胞的分裂图像,教师便认定这些小组实验失败,没有继续探究的必要了。相反,教师若以未观察到细胞的分裂图像为切入点,引导学生对实验过程进行反思,寻找未观察到细胞分裂相的原因。教师根据具体的教学情境对教学目标及操作步骤进行动态的分解与修正,引导学生继续实验,既有助于学生实验顺利达标,又促进了学生科学探究素养的提升。
  4误区四:注重课前预设,忽视问题生成
  实验方案的设计是实验教学中相当重要的一环,是实验得以顺利进行的蓝图和指针,教师重视课前实验方案的预设是必要的。但探究性实验课堂的开放性、生态性和生成性特征,注定了探究性实验教学既要讲究课前预设,又要考虑问题的生成。教师在教学实践中要留出充足的时间,引导学生集中处理课堂中开放性或生成的问题,判断并筛选出有效的生成,组织学生在课堂上讨论,促进学生探究水平的提升。
  如在“探究影响酶活性的因素”的实验教学中,有学生提出:除了温度、pH等影响因素外,重金属、有机磷等物质是否也影响酶的活性。学生提出的问题很有创意,若实验条件允许,教师应顺势利导,组织学生在课堂上讨论,创设相应的实验条件,组织学生进行探究,得出正确的结论。由此可见,课堂生成是客观存在的,恰恰是课堂上有了生成,才使课堂显得更加精彩纷呈。课堂生成激活了学生的求异思维,开发并创造了学生的探究潜能,促进了学生探究素养的提升。
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