學(xué)科教育論文-基于探究的高中生物實驗教學(xué)策略.doc

學(xué)科教育論文-基于探究的高中生物實驗教學(xué)策略摘要科學(xué)探究是學(xué)習(xí)生物學(xué)基本、有效的途徑之一，它有助于學(xué)生形成對生命世界的正確認(rèn)識、對科學(xué)本質(zhì)的理解和對生物學(xué)規(guī)律的領(lǐng)悟，應(yīng)作為高中生物學(xué)教學(xué)的基本內(nèi)容和方法。設(shè)計一個基于探究的實驗活動對于一般的實驗教學(xué)來說，只要能在兩方面加以改變，就可以將驗證式的實驗轉(zhuǎn)變成開放性探究實驗。一是改變實驗活動在整個教學(xué)中的優(yōu)先次序，不要將實驗活動安排在教學(xué)的最后，讓學(xué)生在實驗前還不知道實驗的結(jié)果；第二是將以往只注重驗證課本理論的一些典型實驗項目，改變成比較重視探究過程的實驗讓學(xué)生加以探究。關(guān)鍵詞科學(xué)探究；生物實驗；教學(xué)策略以實驗為載體的探究是生物教學(xué)最顯著的特征，也是生物教師最常用、最擅長的手段。但是，在實踐中“實驗”與“探究”的結(jié)合并不象預(yù)想的那樣順暢。基于探究的實驗教學(xué)策略，是在吸收已往實驗教學(xué)改革中有益經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，探索一條有效、完整、開放的實驗教學(xué)方式，以回歸實驗教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生實證意識、思維品質(zhì)、質(zhì)疑精神等方面的作用和地位，為全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)服務(wù)。一、問題的提出從教學(xué)論的角度看，實驗教學(xué)是指在使用實驗儀器情景下的一種教學(xué)形態(tài)。高中生物實驗與其他理科實驗一樣，具有直觀、形象的特征，能高度濃縮地展示人們認(rèn)識和發(fā)現(xiàn)某一知識、原理的過程，能幫助學(xué)生在較短時間內(nèi)認(rèn)識和理解相關(guān)的科學(xué)知識。但這種對實驗和實驗教學(xué)的認(rèn)識，在本質(zhì)上將它放在了知識教學(xué)的從屬地位，實驗教學(xué)的目標(biāo)只是追求一個預(yù)設(shè)的結(jié)論。雖然在實驗教學(xué)的過程中，教師會注意對學(xué)生進(jìn)行有關(guān)實驗技能、方法和探究思維等方面的訓(xùn)練，但這些往往被放在次要的位置?？茖W(xué)探究的提出給實驗和實驗教學(xué)以全新的視角。生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）解讀指出：“科學(xué)探究是生物學(xué)中不可缺少的、動態(tài)的部分”1。高中生物課程應(yīng)該反映生物科學(xué)的“完整畫面”，應(yīng)該將科學(xué)探究作為高中生物學(xué)教學(xué)的基本內(nèi)容和方法?？茖W(xué)探究活動也是學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)基本、有效的途徑之一，它有助于學(xué)生形成對生命世界的正確認(rèn)識、對科學(xué)本質(zhì)的理解和對生物學(xué)規(guī)律的領(lǐng)悟。生物實驗作為教師轉(zhuǎn)變教學(xué)方式、實施科學(xué)探究的最有效的手段之一，具有強(qiáng)化學(xué)生實證意識、提升學(xué)生思維品質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑精神的重要作用，倡導(dǎo)基于探究的實驗教學(xué)策略，將學(xué)生置身于一種動態(tài)、開放、個性、多元的學(xué)習(xí)環(huán)境中，打破原有學(xué)科的封閉性和課程選擇的單一性，讓學(xué)生自主探索，主動求知，學(xué)會收集、分析和利用各種信息及信息資源，實質(zhì)上就是在提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。二、如何在一般實驗中體現(xiàn)探究的思想美國學(xué)者施瓦布曾經(jīng)把科學(xué)實驗活動分成三個層次，2根據(jù)實際還可以加上一個層次，即將問題、方法步驟及答案均提供給學(xué)生，學(xué)生只要按此步驟去做實驗，驗證已知的結(jié)果，可稱之為零層次（見表1）。探究也是分層次的，一些學(xué)者根據(jù)探究活動的難易程度以及學(xué)生參與探究程度的不同，將探究性實驗劃分了不同的層次（見表2）。3至此，可以清楚地表明，驗證性實驗、演示實驗、學(xué)生實驗基本上屬于0水平探究，也就是沒有體現(xiàn)科學(xué)探究的基本精神，隨著有關(guān)實驗的問題確定、解決問題的程序和做結(jié)論等幾個方面學(xué)生參與程度的增加，探究的深度也不斷增加，直至開放式的研究。由此可見，隨著新課程將科學(xué)探究作為核心理念，實驗和實驗教學(xué)的作用得到了顯著的提高。眾所周知，學(xué)科教學(xué)在知識的量上有明確的任務(wù)，探究性學(xué)習(xí)要花費(fèi)更多的時間。一些老師之所以在實驗教學(xué)中傾向于低水平的探究，一方面是觀念的問題，視課堂的“亂”為洪水猛獸，怕失去對課堂的控制；另一方面是技能的問題，試問，從小到大，我們有多少教師有過探究性學(xué)習(xí)的經(jīng)歷？事實上，在實際教學(xué)中，教材已充分考慮到了這些因素，高層次、開放性探究實驗活動是十分有限的。學(xué)生在更多的時候需要從多種多樣的不同層次的探究實驗活動中學(xué)習(xí)各種科學(xué)探究方法和科學(xué)探究技能。因此，如何在一般實驗中體現(xiàn)探究的思想是教師的必然選擇，也是推進(jìn)探究教學(xué)的必由之路。那么，怎樣設(shè)計一個基于探究的實驗活動呢？對于一般的實驗教學(xué)來說，只要能在兩方面加以改變，就可以將驗證式的實驗轉(zhuǎn)變成開放性探究實驗。一是改變實驗活動在整個教學(xué)中的優(yōu)先次序，不要將實驗活動安排在教學(xué)的最后，讓學(xué)生在實驗前還不知道實驗的結(jié)果；第二是將以往只注重驗證課本理論的一些典型實驗項目，改變成比較重視探究過程的實驗讓學(xué)生加以探究。從實際上考慮，讓學(xué)生探究的必須是個難度不高而且沒有危險性的實驗，教師才能安心放手讓學(xué)生探究，而且實驗內(nèi)容要能與上課內(nèi)容直接相關(guān)，并且適合學(xué)生的程度，又不需額外增加太多教學(xué)時間，如此老師才易于安排和融入原來的教學(xué)進(jìn)度中。所以從現(xiàn)有的實驗項目中挑選一些單元，改變原有實驗教學(xué)方式再加一些巧思即可達(dá)到目的。三、基于探究的生物實驗教學(xué)活動設(shè)計案例“酶的催化效率過氧化氫分解”是高中生物學(xué)的一個重要教學(xué)內(nèi)容，實驗的目的主要是，認(rèn)識酶作為生物催化劑，與無機(jī)催化劑相比，有何特點(diǎn)？按照過去的方式，為了體現(xiàn)探究，教師通常把演示實驗改變成學(xué)生實驗，學(xué)生通過在兩支編號為1號和2號的試管中分別注入3mL2過氧化氫溶液，然后在1號試管中加入雞肝勻漿或馬鈴薯勻漿少許，在2號試管中加入二氧化錳少許，作為催化劑，輕輕振蕩試管，觀察兩支試管中氣泡產(chǎn)生的多少和快慢來比較反應(yīng)的速率，推理出生物催化劑過氧化氫酶和無機(jī)催化劑二氧化錳催化效率的高低，從而得出酶的催化作用具有高效性的特點(diǎn)。這樣的實驗活動，場面熱鬧，學(xué)生不定地按照教師的指令動手做實驗，實驗的成功率也很高?？墒?，如果仔細(xì)分析，學(xué)生的行為實際上是對教師指令的被動回應(yīng)：把雞肝勻漿和二氧化錳分別加入到盛有3mL2過氧化氫溶液的試管中，使之產(chǎn)生一種預(yù)定的變化。這樣做，看似在觀察與探究，實質(zhì)上仍然停留在“告訴事實、驗證結(jié)論”的水平，僅僅從過氧化氫酶和二氧化錳2個催化反應(yīng)實驗的比較，并不能推理出生物催化劑比無機(jī)催化劑具有高效性的特點(diǎn)，顯然，學(xué)生思維加工的投入量不夠充足。針對上述情況的改進(jìn)課，如果我們對實驗進(jìn)行改進(jìn)和拓展，實驗探究的水平就會明顯提高。（一）提出問題經(jīng)過日常生活的積累和化學(xué)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)了解到很多地方都需要催化劑，比如說：汽車尾氣排放催化裝置、工業(yè)制硫酸、合成氨、酶催化生物大分子等。并且在課堂上也已經(jīng)學(xué)習(xí)了使用催化劑的幾個化學(xué)反應(yīng)，如氯酸鉀催化受熱分解、雙氧水催化分解等。在理解元素周期律以后，還可引導(dǎo)學(xué)生分析討論“催化劑與化學(xué)反應(yīng)的關(guān)系”。一般情況下，學(xué)生大多能提出如下問題：催化劑與化學(xué)反應(yīng)是否有一一對應(yīng)的關(guān)系？催化劑是如何改變化學(xué)反應(yīng)速率的？催化劑在化學(xué)反應(yīng)中的特點(diǎn)是什么？這種超學(xué)科的知識整合，對于激發(fā)學(xué)生的探究熱情是十分有效的。（二）猜想與假設(shè)首先要總結(jié)問題，經(jīng)過查閱資料、網(wǎng)上搜索、小組討論，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生提出自己的設(shè)想：催化劑與化學(xué)反應(yīng)不是一一對應(yīng)的關(guān)系，一種催化劑可以催化不同的化學(xué)反應(yīng)，不同催化劑對同一反應(yīng)的催化效果可能不一樣。（三）實驗準(zhǔn)備1知識準(zhǔn)備。要求學(xué)生在課外查閱過氧化氫、二氧化錳、三氧化二鋁、雞肝、馬鈴