在生物实验教学中培养学生的创新探究能力
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作者: 刘晓丽
新课标提倡探究性学习,它将科学探究引入义务教育阶段生物课程的内容标准,就是为了促进学生学习方式的改变,使学生能主动地获取生物科学知识,体验科学过程与科学方法形成一定的科学态度与科学价值观,培养创新精神。学生的科学探究能力的形成和对科学探究的理解都是在探究性学习过程中逐步提高的,所以我们要尽量利用一切现有的条件创造机会让学生亲自尝试和实践探究活动。我认为应从下面五方面来体现。
1.创设问题情景,激发探究兴趣
生物是一门以实验为基础的科学,各种生物实验以其直观性、形象性为学生提供了丰富的感性材料,使其充满着趣味性、思维性、探索性和创造性,能有效地激发学生的好奇心和求知欲。例如在探究植物细胞吸水和失水的独立实验中,我和学生一起在课前准备萝卜、胡萝卜、马铃薯、黄瓜、天平及砝码、烧杯、清水、10%的盐水、30%的盐水、刀、菜板等,然后做演示实验:两块萝卜洞中分别放入清水和盐水。在上课时,我先请准备实验的学生汇报实验过程,再让他们观察实验台上的两个萝卜块:(1)看一看这两块萝卜洞中液体有什么变化;(2)用手摸一摸两块萝卜的软硬,再向全班汇报。通过这个小实验,你能得出什么结论?问:水进入萝卜的什么结构?水是从萝卜的哪个结构出来的?再引导学生联想:生活中你见过哪些植物体吸水和失水的现象?这时,学生很有兴趣地回答:“买来的菜放两天就蔫了,但泡在清水中一段时间就又变硬挺了;切完的凉菜加了盐后就渗出好多水……”这时再提问:“植物细胞在什么条件下吸水?在什么条件下失水?”这样利用学生的生活经验,引起学生争论并激发他们的探究热情,鼓励他们用实验验证的方法证明自己的观点,有利于培养学生的创新意识和提出问题的能力,更能激发学生的探究热情。
2.分组设计方案,培养探究方法
有了前面的兴趣后,学生就会根据上面的问题自主提出问题:细胞吸水和失水的前提条件是什么?这时有学生作出假设:植物得失水分的多少与外界溶液浓度的大小有关系?这时我要求学生按照提出的假设(按以前的小组)来自行设计实验方案来验证。在设计实验方案时,教师应给学生充分的时间进行实验设计,以保证实验方案的有效性。在引导学生讨论实验方案时,我提醒学生设置试验对照,还需提示用什么方法知道细胞吸水和失水?你的设计分几个步骤?实验中应注意什么问题?在这个过程中教师要充分信任、鼓励学生设计实验方案:看哪组同学能集思广益,实验设计得又快又好。这样问题设置循序渐进,与学生对话亲密无间,善于鼓励学生发表见解,创造了一个平等、民主的教学氛围,同时也能培养学生的探究方法。
3.交流设计方案,锻炼严谨思维
小组(1)的设计:取等量浓度分别为10%、30%的盐水,装入烧杯中,另一烧杯中装入等量的清水,将三块等大的萝卜条分别称重,记录数据后依次放入三个烧杯中,五分钟后观察萝卜条的形态变化,并取出萝卜条分别称重,测量烧杯中水的体积变化,记录数据,对数据进行处理分析。其他组学生的建议:萝卜条要一样,实验时间要适当延长。我提示:萝卜的形状对实验有没有影响?萝卜的重量一样,但表面积不一样行吗?取出萝卜用几把镊子?直接放到天平上吗?量筒要用几个呢?讨论后学生提出减小实验误差的因素,如:①萝卜块的质量是否一样?②控制表面积:萝卜块的形状,萝卜的块数,萝卜块的皮是否去掉了?③萝卜块是否同时放入烧杯中,同时取出的?④萝卜块在不同食盐水中放置的时间是否一样?放置多长时间?⑤是否想到要多做几次重复实验?⑥萝卜块在纱布上擦的次数是否一样?⑦不同的盐水浓度产生的浮力是否相同?
各组完善自己的设计,自由选择材料,自行设计方案。通过交流完善方案和思维,教师应鼓励学生在完成探究活动过程中,提出不同的假设、设计不同的实验方案、采取不同的数据处理方法,使用不同的实验仪器。思维和实验操作中有较大的自由度,为训练学生的发散性思维提供了良好的氛围;设计实验方案、分析误差原因,为训练学生严谨的思维提供机会。
4.实施活动方案,分析实验结果
以小组为单位,密切配合,完成试验操作、记录数据,处理数据,教师巡视指导。小组(2)的分析:我们组根据数据得出的结论是:外界溶液浓度大,细胞就失水,外界是清水,细胞就吸水。我适当提示:“我们知道,植物体是由细胞构成的。成熟植物细胞有大液泡,而液泡中有细胞液,细胞液是有一定浓度的。”此时,学生把细胞液的浓度与细胞周围溶液的浓度联系起来。我问:“请同学们进一步想一想,为什么萝卜放在高浓度的盐水中细胞会失水呢?为什么清水中的萝卜细胞会吸水呢?还是从细胞液有一定浓度这方面来考虑。”经思考,有学生回答:“因为盐水的浓度大于萝卜细胞细胞液的浓度,所以细胞液中的水跑到外面了;而清水的浓度小于萝卜块中的细胞液的浓度,所以外面的水跑到细胞液中了。”最后分析出结论:细胞得失水分取决于细胞液浓度与周围溶液浓度的差。通过这些活动,学生在探究过程中如实地记录实验数据,认真细致地进行实验操作,有助于培养学生严谨、求实的工作态度。以组为单位汇报,其他组学生倾听,相互交流。在这一过程中,我做到了少发言,多参与;少讲解,多指导,多观看,多与学生合作,所以课堂气氛融洽,轻松愉快,学生愿意上这样的探究实验课。
5.灵活应用理论,拓展延伸生活
各学科有各学科的特点,对于生物实验来说与现实生活紧密联系。我们可以根据实验结论,让学生课外自己设计各种口味不同的黄瓜小菜,请家人品尝,并说出其中的道理;并腌制糖醋蒜,想一想其中的道理。这样将课堂教学向课外延伸,指导学生开展相关的课外实验,既能体现生物学科的特点,又能丰富教学内容,达到了理论联系实际生活的目的,还能培养学生热爱劳动、热爱科学的情感。
实验以课堂形式常见,学生很喜欢,按理说,实验应是启迪学生创新思维、提高学生创造力的有效途径。但实际上,大多数教师总是把实验课当成了理论验证课,这种验证的实验,我认为是一种被动的、应付式的教学。成功的实验课应该走“引导―探索―实验―掌握―运用”的路子,即上面提到的五方面,这样才能充分发挥教师的引导启迪作用,突出学生的主体地位,启发学生的思维能力,才能最大限度地调动学生自主学习的积极性和主动性,培养他们的创新意识。
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