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开放生物实验室 提高学生实验能力

[日期:2015-02-05] 来源:教学月刊·中学版(教学参考) 2015年1期  作者:赵苹 [字体: ]
   实验是生物教学的灵魂,传统的实验教学,学生只是在规定时间到特定的实验室,按照实验指导书上的步骤被动地模仿实验,限制了学生个性的发展和创造性的发挥。实施开放实验室既可充分发挥实验室资源的优势,又能给予学生自主安排实验时间、确定实验内容和方法的权利[1],学生在活动中能积极主动思考,改变学习方式,提高综合素质。
  一、更新实验理念   树立开放意识
   建构主义学习观认为,知识不是被动地接受,而是在学生认知的基础上与经验世界对话中建构起来的。细观当前生物实验教学,不难发现,教师中普遍存在“做实验不如讲实验”“讲实验不如背实验”的认识,由于教学课时的紧缺导致学生实验变成演示实验、演示实验变成不做实验的现象时常发生。
   确信实验教学与理论学习应同步并重、协调发展,才能树立以学生为主体的实验教学理念,改变传统实验教学的方法和手段,将实验室对学生开放。实验室的开放不仅是实验室场所的开放,还要有教学内容、教学手段、学习方法的开放,当然更重要的是观念意识上的开放。把实验时间、实验设备、实验资料等,向学生有目的地开放,学生不拘泥于课堂实验时空限制,利用课余时间走进实验室做自己喜爱的实验、教师的演示实验、课堂内失败的实验、自主设计的探究实验,甚至可将仪器借出校园进行家庭实验。实验室课程资源与学科课程的有效整合,能启发学生心智,提升其求知创新能力,让其拥有更多的自我发挥空间。
  二、精选实验内容   强化实验质量
  建构主义的教学策略强调以学习者为中心,最大限度地促进学习者与情境的交互作用,以主动地建构知识。开放实验室把学生推到实验的主体位置上。教师可根据教学目标和学生发展规划,优化整合实验范围或课题,让学生自己去选定实验内容、选择仪器设备、制定实验步骤、处理分析数据、得出结论报告。[2]只有这样,实验室才能行之有效地持久地开放下去。
  (一)立足基础性   激发学生实验兴趣
   实验室开放的程度取决于学生实验基本技能的高低。选择简单有趣的实验,就能有更多学生加入开放实验室的队伍,而在实验操作中培养的实验技能,又能为更高层次的探究提供保障。课本实验多为基础的经典性实验,重视课本实验的学习和操作,学生能明确每步规范操作的原因,理解实验注意事项,熟悉常规设备的正确使用,培养自己敏锐的观察能力,学会实验数据的处理归纳,养成良好的实验习惯和严谨的科研态度。
   整合优化课本实验内容,引导学生利用已有的实验知识,开发实验资源进行趣味实验、微型实验、家庭实验,激活学生的创新思维。如在做“观察植物细胞质壁分离和复原”的实验时,撕取的紫色洋葱外表皮常是厚薄不均、形状残缺、卷曲不平的,严重影响了实验操作时间和观察效果。要怎样才能撕取出符合实验要求的表皮细胞?教师适时设置悬念创设情境,激起学生的好奇心和求知欲。学生通过实验发现,三角形没有四边形卷曲,撕出圆形可能最好。如何获取圆形表皮?最后探索出用打孔器在洋葱外表皮上轻缓旋转即能快速获得不易卷曲的完整表皮。学生在享受成功感的同时,会产生澎湃的激情和实验欲望。
  (二)关注实效性   利于化解学习疑难
   开放实验室要快速开展实验,其实验内容应有利于解决学生学习的疑难点。有些教学难点只凭教师的口头讲解学生很难理解,如果用实验演示出来,学生就容易接受,如ATP的含量与转化速率、细胞呼吸的释放能量高低、静息电位与动作电位、雌雄配子的随机结合等知识抽象难懂,通过“萤火虫的发光”“热水瓶内温度的数学化测量”等实验能加深学生对知识的领悟。有些知识仅靠学生的直接经验也难理解,如基因工程中“单酶切”和“双酶切”与环化的关系,学生动手制作卡片将平时不容易观察到的现象呈现出来,对限制性核酸内切酶的理解就会更深刻,掌握更牢固,应用更自如。
   教学中发现有些习题学生一错再错,如“U形管中间用半透膜隔开,两侧分别装入等体积等质量浓度葡萄糖溶液和蔗糖溶液后,液面变化情况”等。这类习题,学生总是不能领悟教师单纯的讲解,如果用实验做出现象,学生观察后再分析,从感性认识提升到理性认识,理解就很透彻。对于学生存在争议的习题,教师可将不同观点挖掘出来,进行二次加工。如在探究“温度影响酶活性”的实验中,实验材料能否用过氧化氢替代淀粉、能否用斐林试剂代替碘液进行检测?可让学生自行设计实验,再到实验室通过探究找出最佳答案。在这个过程中,学生不仅知道了实验怎样做,还明白了为什么要这样做,怎样做才能更好,进而深化对原理和规律的理解,养成自主学习的习惯。
  (三)注重应用性   引导学生回归生活
   开展生活化的实验能推进实验室开放的前行。实验内容联系学生的生活和社会实际,既可以提高学生的实验兴趣,使学生感到身边处处有生物,又让学生在理解深奥知识的基础上,清楚知道所学的知识能在生活中干什么,二者相得益彰。引导学生到生活中挖掘实验资源,将实际生活中的问题和社会热点演变成实验。选取与生物有关的社会问题如“SO2对植物的伤害”“生活污水对水生生物的影响”“叶类蔬菜农药残留的检测与危害的研究”等作为实验内容,拓宽学生的视野,激发学生学习生物的欲望;选取生活中的生物现象如“自来水中的细菌数量”“削皮苹果变色原因的分析”“羽绒制品不能用普通加酶洗衣粉洗涤”等素材作为实验内容,紧扣学生的心弦,引导学生用实验去服务生活;选取学生身边的物品,如矿泉水瓶、注射器、砂糖等作为实验材料,拉近实验的距离,使学生产生亲切感,进一步拓展实验场所。
   用生活充实实验,用实验引领生活,运用课内外所做实验来研究和解释生活中的现象。如家庭养金鱼,大多数鱼死亡时间为什么在早晨?学生通过实验发现,金鱼藻夜里不能进行光合作用产生氧气,反而进行呼吸作用消耗大量氧气,导致早晨水中氧气浓度较低,而晚上捞出金鱼藻能降低金鱼的死亡率。许多农村学生发现,有的长势茂盛的果树挂果很少。组织学生实地调查,发现果园土壤肥沃,分析产生此现象原因是没有控制植物的营养生长和生殖生长,学生剪去部分枝条,控制了营养生长,促进了开花结果,学以致用。以社会生活为背景,用实验探究作载体,在解决问题的过程中,不仅能让学生所学的知识在实验中得到活化,还能充分发挥他们的独创性,验证自己的想法,享受实验的乐趣,培养和发展了创新能力。
  (四)突出探究性   促进学生持续发展
   开放实验室以自主、探究、合作为主要学习特征。如要更好地培养学生的探索思维,促进学生个性和智能的发展,就要将机械的验证性实验变为主动的探究性实验。教师由验证性实验中的主宰者、评论者转变成探究性实验中的咨询者、服务者和提问者。讨论辩证时,创造民主的气氛,故意持不同意见,诱导和促进学生去创造发现。实验选题时既可给学生制定探究的方向,也可给学生留出自主选题的空间。充分体现学生的自主性,思路让学生自主探究,方法让学生自主寻找,规律让学生自主发现,问题让学生自主解决。如能源危机是当今社会的突出问题,学生想到能否利用植物光合作用的生物质能?教师不是直接给出答案,而是由学生自己去查阅文献资料,最后确定“马铃薯能否作为电池”的探究课题,自由组建的实验小组设计出“用锌片和铜片分别插入4个土豆中,串联在一起,连接到卸下电池的电子闹钟或空调遥控器或音乐贺卡或电流计上,观察数字显示或音乐声”的实验方案,选取实验用品器材,独立进行实验操作,记录实验结果,撰写实验报告。真正让学生在主动中发展,在合作中增知,在活动中学习,在探究中创新。学生完成实验后,对实验中涉及的原理会有更深刻的认识和理解。开放性的探究实验步骤没有固定模式,学生既动手又动脑,发现问题和解决问题的能力得到提高,理论联系实际的能力得到锻炼。培养的实验技巧、数据处理、误差分析、故障排除等基本能力,为以后的探究性科学研究和学生的终身发展奠定了坚实的基础。
  三、探索开放途径   提高实验效果
   (一)完善各项开放制度
   与传统实验相比,开放实验室后管理难度会增加很多,建立健全的规章制度是实验室开放的前提。根据开放实验室的具体情况应制定《开放实验室管理制度》《开放实验室学生实验守则》等相关制度,认真及时做好开放实验室档案记录工作,强化实验室安全管理,努力提高实验人员的实验技术、服务意识和管理水平。
  (二)确保时间与空间的开放
   开放实验室在时间上主要采取全面开放(上课时间)、定时开放(主要周末)和预约开放相结合。学生做实验的时间长短没有限制,不同学生做实验的次数可以依据自己的实际情况确定。活动的空间不受课堂的限制,可到家庭、社会活动基地等进行实验。
  (三)推动资源与内容的开放
   实验室的开放应由易到难,由少到多。充分发挥实验室的资源效益,让学生参观标本模型,熟悉仪器的使用,参与实验的准备。开放课内实验,让学生选做教材涉及的演示实验;补做失败的学生实验;增做教材中的实践性实验;换思路与方法重做分组实验。开放课外实验,让学生自主确定课题解决自己的“奇思妙想”或具有个性特征的创新实验。实验内容的多样性,能满足不同层次的学生需求,因材施做,促进全体学生的发展。
  (四)构建开放的评价体系
   “以评促做”是促进学生主动实验的有效策略,开放实验室的评价也应具有开放性。定期展示学生实验的图片、制作的模型、撰写的报告等,积极推荐优秀的实验成果参加各类竞赛,使学生能看到自己的成功,从而激励他们更努力地进行实验探究。坚持评价指标多元化,让发展评价多于静止评价,积极评价多于消极评价。采用教师评价、学生自评、学生互评等多种评价方式,在激励性评价中提高学习的情感,在导向性评价中提升实验的能力。
   开放实验室是培养学生综合素质的有效途径。形式多样的实验不仅改变学生由“被动式实验”为“主动探索式学习”,而且培养了学生实事求是的科学态度,提高了学生的各种研究能力。
  参考文献:
  [1] 赵卫军,刘永真.开放式实验教学的含义与特点[J].课程教育研究,2013(9):220-221.
  [2] 侯凤才,张国华.高校实验室开放存在的问题与对策分析[J].实验技术与管理,2011,28(1): 177-179.
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