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关于高中生物开放性设计实验若干问题探讨

来源:不详  作者:作者__  更新时间:2005-11-18 10:54:47   

                    湖北省大冶一中       胡建华

随着近几年高考制度改革的不断深入,对学生综合分析问题能力考查的生物设计实验越来越呈现多样化、综合化、情景化。这种可喜的变化有利于改变目前学生死记实验结论的现象,有利于培养学生科学的思维方法,更有利于学生创新能力的培养,同时对教师的教学提出了更高的要求,面临如何更有效地培养学生把握设计实验的切入点困惑。下面就结合我校生物教学的实际,谈四点看法。

首先,把握生物设计实验的切入点是解决问题的关键,也是设计实验的难点,需要培养学生认真分析题目所给的各种条件和情景因素,又要严格遵循科学实验的基本原理,做好设计实验的归类,只有这样才有利于学生容易找到设计实验的切入点。就目前设计实验来看,可以将其分为两大类:(1)验证某实验受多种条件因素影响。例如:验证唾液淀粉酶活性受温度和PH的影响;验证光合作用受光照强度、温度和CO2浓度的影响等实验。此类实验的切入点是:应按照某一条件发生变化,而其它条件均不发生变化,在同一条件下,利用对照实验组所发生的变化来得出本实验的结论和要说明的问题。一般对照实验组有四种形式:有些实验要作空白对照;有些实验要作相互对照;有些实验要作条件对照;有些实验要作自身对照,其目的是使实验可靠性更强。(2)根据已有的科学实验的基本原理和实验目的à实验步骤à实验结果à实验结果分析。例如:验证Ca2+在血液凝固中的作用;验证不同地点空气中的细菌数量存在差别;ƒ验证土壤中存在微生物;验证生长素的运输具有方向性的特性等实验。此类实验的切入点应先弄清该实验的实验原理,不同的实验,实验原理不同,这种类型的实验学生是最难把握的。上述四个实验的切入点分别是:利用Ca2+是血液中激活凝血酶原的一种因子来切入;利用细菌数量多寡使亚甲基蓝溶液褪色快慢性质来切入;ƒ利用土壤中存在好气性的微生物产生CO2的性质来切入;利用生长素存在极性运输的特性来切入。这方面的知识要靠平时积累,只有实验类型清楚,设计思路正确,多做这方面积极探索,实验设计能力会有较大的提高。

其次,把握生物设计实验的科学性,应包括原理是科学的、过程是科学的、结论是科学的。为了保证实验的科学性,一定要保证实验条件的一致性和严谨性,任何一个环节不正确,实验就没有说服力。因此,科学性是设计实验成功的前提。要善于运用生物学方面的科学原理,有些实验还要运用化学方面有关的知识应用到生物设计实验当中去。对于学生:要有扎实的基本功,要有热爱大自然和关注大自然的兴趣,要关注人类自身的发展,要弄清科学原理的内涵和外延。对于教师:应重视把科学原理运用到解释自然界生命现象和生命活动本质中去,做到理论和实际相结合,亲自带领学生做开放性实验,而不是在黑板上来讲实验,让学生参与到实验的全过程,我们进行了这方面探索。例如:在验证不同地点空气中的细菌数量存在差别的实验中,让学生分组自己设计实验过程,并实施其方案,正确的步骤如下:把放有煮沸过的、冷却的洗碗水的四个培养皿分别同时放置学校的小树林、体育运动场、教室、寝室;放置二天时间后,加盖取回;ƒ分别取上述四个培养皿中的液体等量放入四支试管中,并滴几滴亚甲基蓝溶液;将四支试管放置温暖的地方;观察颜色的变化。这五个步骤中,有的小组却忽视了第一步骤中的“同时放置”和第二个步骤中的“加盖取回”这两个最为关键性环节。如果这两个关键步骤遗漏了,所得的结果就不严谨,要反复强调这些关键步骤,使学生认识到了这些关键步骤所起的作用,避免今后再出现类似的失误。实验结果使学生认识到教室和寝室细菌数量最多,小树林中的细菌数量最少。实验结果使学生维护教室和寝室的环境卫生自觉性提高了,环境保护的意识提高了。为了强化学生的科学意识,我们给学生讲了1967年前苏联发射联盟一号宇宙飞船在降落时,降落伞不能打开,其原因是设计时仅一个小数点造成的误差,最后导致船毁人亡的历史悲剧,对于树立科学的思想取得了积极的效果。

其三.把握好设计实验的合理性,包括设计过程要合理、程序要合理、步骤要合理。因为给学生的实验是开放性的,不同学生设计方案可能不同。一方面充分发挥了学生的主观能动性,培养了学生科学的思维方法,对推动素质教育是有好处的;另一方面增加了学生做题的难度。那么怎样做到在科学性的同时,又做到合理性呢?下面举例来说明:验证NPK三要素是植物生长必需元素。实验步骤如下:取四株生长状况基本相同的大豆幼苗,分别移栽到甲、乙、丙、丁四个培养缸中;甲培养缸培养液中含NPK三种元素正常;ƒ乙、丙、丁三只培养缸中的培养液分别缺乏NPK三种元素中的一种;将四只培养缸分别放到光照强度、温度、湿度等条件基本相同的环境放置一段时间后;观察结果是:甲培养缸的大豆幼苗正常生长,乙、丙、丁三只培养缸的大豆幼苗均不能正常生长;实验结论:NPK是植物生长的必需元素。这个设计实验过程就存在不合理的方面,应在第四步之后,在乙、丙、丁三只培养缸中加入适量的NPK完全培养液,放置上述条件下一段时间后观察,结果乙、丙、丁三只培养缸中大豆幼苗又开始正常生长,并且和甲培养缸中的大豆幼苗生长状况一样,这样才能得出可靠的结论。因此要重点加强这方面的强化训练。

其四.把握好设计实验的实用性,任何设计实验的目的是通过实验全过程得出一个科学的正确结论,要求实验过程简单和实验现象明显,能说明问题就符合要求。为了确保设计实验实用,可以将同一个实验题目的不同设计方案交给学生,让学生比较和综合评价;也可以将设计实验交给学生,让全体学生来设计,然后再将学生中有代表性的不同方案交给学生,让学生比较最优方案、较好方案、一般方案、较差方案;并且要找出最优方案优在什么方面?较差方案差在什么方面?只有这样充分发挥学生参与性、积极性和主动性,对学生求异思维的发展有很大的促进作用,我所谈的实用性,并不是要求所有设计方案是一个模式,可以是多种方案。

总之,开放性的设计实验是一个全新的课题,怎样使学生在短的时间内掌握其方法,均在积极探索之中,但实验设计总的基本原则是不变的。就是要把科学性、合理性、实用性、严谨性、一致性、可重复性等有机结合起来,设计实验可多样化。要打破定势,使学生的思维具有开放性,体现出创新意识和创新能力。从而促进学生的思维的发展和创新能力的培养。因此在生物教学中必须大胆地去探索尝试丰富生物教学内容和形式,实施素质教育。


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