改進(jìn)生物演示實(shí)驗(yàn)提高課堂教學(xué)效率

改進(jìn)生物演示實(shí)驗(yàn)，提高課堂教學(xué)效率

生物學(xué)是一門以觀察和實(shí)驗(yàn)為基本研究方法的實(shí)驗(yàn)科學(xué)，實(shí)驗(yàn)是學(xué)生獲取生物學(xué)知識(shí)和能力的重要手段。在教學(xué)過程中，要做的實(shí)驗(yàn)很多，但因?qū)嶒?yàn)難度、學(xué)生基礎(chǔ)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及課時(shí)所限，有些實(shí)驗(yàn)就要教師進(jìn)行演示。生物演示實(shí)驗(yàn)作為一種直觀教學(xué)手段，是教師幫助學(xué)生理解抽象的生物學(xué)概念、規(guī)律的基礎(chǔ)，也是培養(yǎng)學(xué)生觀察力、注意力和思維能力等科學(xué)素質(zhì)的重要途徑。演示實(shí)驗(yàn)的課堂教學(xué)通常是由教師演示實(shí)驗(yàn)過程，并引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出結(jié)論。[1]換言之，演示實(shí)驗(yàn)的目的在于先使學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有清楚的了解，再啟發(fā)思維活動(dòng)，培養(yǎng)科學(xué)素質(zhì)。因此，教師要提高含有演示實(shí)驗(yàn)的課堂教學(xué)效率，首先要保證演示實(shí)驗(yàn)的成功。成功的演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)該是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象正確、可信、明顯，并將全體學(xué)生的注意力吸引到觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象上。在實(shí)際教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)教材上呈現(xiàn)的某些演示實(shí)驗(yàn)，由于種種原因?qū)嶒?yàn)效果不佳，以致難以達(dá)成良好的教學(xué)效率。例如，人教版生物學(xué)七年級(jí)上冊(cè)“種子萌發(fā)過程釋放二氧化碳”和“光合作用產(chǎn)生氧氣”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)就屬于這種情況。為了簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)操作，提高實(shí)驗(yàn)成功率，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯，我們對(duì)這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改良。一、“種子萌發(fā)過程釋放二氧化碳”實(shí)驗(yàn)分析與改良人教版生物學(xué)七年級(jí)上冊(cè)“植物對(duì)有機(jī)物的利用”一節(jié)中，教材設(shè)置了三個(gè)演示實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生理解呼吸作用這一抽象的概念?！胺N子萌發(fā)過程釋放二氧化碳”是其中一項(xiàng)。決定該實(shí)驗(yàn)演示效果的關(guān)鍵因素是教師要準(zhǔn)確控制通入試管中的氣體的速度，使學(xué)生能細(xì)致觀察到石灰水變渾濁的過程。但是在實(shí)際教學(xué)中，按課本中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，往往不容易做到。一是實(shí)驗(yàn)操作較復(fù)雜。課堂上，教師既要拿著裝有澄清石灰水的試管，又要控制玻璃管上的閥門，還要取出漏斗中的棉花，再向漏斗里注入清水（如圖1）。整個(gè)過程非常繁瑣，教師一個(gè)人難以同時(shí)完成這么多項(xiàng)工作，所以通常都需要一兩個(gè)學(xué)生幫忙。二是不好控制通入試管的氣量，比較容易發(fā)生氣量過大導(dǎo)致石灰水外噴的事故，或者氣體逃逸的情況。以上狀況會(huì)導(dǎo)致學(xué)生的注意力分散，不能集中精力去觀察試管中的變化，而把部分注意力放在教師和學(xué)生的操作上；會(huì)導(dǎo)致排放的二氧化碳?xì)怏w不是過多就是過少，實(shí)驗(yàn)效果不明顯；會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間過長，浪費(fèi)課堂教學(xué)時(shí)間，降低教學(xué)效率。為解決上述問題，可以對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行以下改進(jìn)（如圖2所示）。1.實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)將漏斗改為長頸漏斗，用水取代棉花直接封住漏斗口。2.實(shí)驗(yàn)原理及方法（1）在廣口瓶中裝入適量的萌發(fā)種子。（2）蓋緊帶孔的橡皮塞。（3）將兩條彎導(dǎo)管用橡皮管鏈接，夾上橡皮夾備用。（4）將連接好的導(dǎo)管一端插入橡皮塞上的其中一個(gè)小孔里。（5）在橡皮塞的另一個(gè)小孔中裝入長頸漏斗，長頸漏斗頸口必須貼著廣口瓶底部。（6）在長頸漏斗里注入清水。由于廣口瓶里的空氣壓力作用，使得長頸漏斗里的水不能流入瓶?jī)?nèi)，從而起到了密封的作用。（7）過一段時(shí)間之后，將導(dǎo)管的而另一端通入裝有澄清石灰水的試管里，打開橡皮夾，長頸漏斗內(nèi)的水流入廣口瓶，廣口瓶中的氣體通過導(dǎo)管進(jìn)入試管內(nèi)的澄清石灰水中。二、“光合作用產(chǎn)生氧氣”實(shí)驗(yàn)分析與改良“光合作用產(chǎn)生氧氣”實(shí)驗(yàn)是另一個(gè)較容易失敗的演示實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵因素是要保證光合作用的強(qiáng)度，收集到純度較高的氧氣。但實(shí)際上，在大多數(shù)情況下，學(xué)生根本看不到快要熄滅的衛(wèi)生香（小竹簽）復(fù)燃的現(xiàn)象。觀察力強(qiáng)、而且坐在前面的學(xué)生只能看到衛(wèi)生香（小竹簽）上的火苗稍微亮了一下就恢復(fù)原樣了。這是由于收集的氧氣量不夠或純度不高所致。該實(shí)驗(yàn)演示失敗的主要原因：一是實(shí)驗(yàn)裝置接縫多容易漏氣（如圖3），不能將光合作用產(chǎn)生的氧氣盡數(shù)收集到小試管中，而且將裝置從陽光充沛的地方搬到教室的過程中容易裝置分離，導(dǎo)致氧氣逃逸或混入其他的氣體。二是試管的操作麻煩，在水中一進(jìn)一出，容易漏氣。三是因?yàn)榻滩木幣诺脑?，該?shí)驗(yàn)往往在冬天進(jìn)行，氣溫較低，影響了光合作用的效率。為解決以上問題，可以對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)（如圖4所示）。1.實(shí)驗(yàn)裝置及用品改進(jìn)主要變化：一是用帶蓋的空礦泉水瓶（透明無色的）取代大燒杯、短頸漏斗及試管來收集氧氣；二是用0.1%的碳酸氫鈉溶液代替清水，用以增加水中的二氧化碳量，以提高光合作用的效率。2.實(shí)驗(yàn)原理及方法（1）取一個(gè)透明無色的礦泉水瓶，將生長旺盛的金魚藻放進(jìn)瓶中，注入約4/5的0.1%的碳酸氫鈉溶液。（2）擠壓礦泉水瓶，排空瓶中的空氣，扭緊瓶蓋。（3）將該裝置放于陽光下照射一段時(shí)間后，可以看見瓶壁和金魚藻的葉面上有許多氣泡，壓扁的礦泉水瓶由于氧氣的排擠逐漸恢復(fù)原形。氣體聚集在瓶口處，當(dāng)氣體使礦泉水瓶完全復(fù)原（四、五小時(shí)）后就可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)了。如果天氣寒冷，可以將該裝置放到30度左右的溫水中，用以提高光合作用的效率。（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)擰開礦泉水瓶蓋，將快要熄滅的衛(wèi)生香（或小竹簽）伸入礦泉水瓶，即可觀察到衛(wèi)生香重新燃燒的現(xiàn)象。三、演示實(shí)驗(yàn)改良的意義與相關(guān)反思（一）演示實(shí)驗(yàn)改良的意義實(shí)踐證明，改良后的實(shí)驗(yàn)對(duì)于提高教學(xué)效率起到了積極的作用。首先，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置降低了實(shí)驗(yàn)操作的難度，簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)操作的程序，排除了次要因素的干擾，使學(xué)生的注意力更容易集中到觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象上。例如，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置之后，在課堂上演示“種子萌發(fā)過程釋放二氧化碳”實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師不再需要助手，只需要操控橡皮夾，動(dòng)作干凈利索。稍加引導(dǎo)，學(xué)生的好奇心就全部集中到對(duì)澄清石灰水變化的觀察點(diǎn)上，節(jié)約了組織教學(xué)的時(shí)間。同樣，用礦泉水瓶替代“光合作用產(chǎn)生氧氣”的實(shí)驗(yàn)裝置，不僅解決了氧氣的收集、運(yùn)輸?shù)葐栴}，而且取消了復(fù)雜的試管操作環(huán)節(jié)，減少了意外事故的發(fā)生幾率。這樣一方面使課堂上看熱鬧的學(xué)生明顯減少；另一方面教師可以把主要精力放在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行核心內(nèi)容的探究上，對(duì)于教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成起到事半功倍的作用。其次，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置后演示實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象更加明顯，可見度和成功率都明顯提高。例如，“光合作用產(chǎn)生氧氣”實(shí)驗(yàn)，原裝置實(shí)驗(yàn)時(shí)，只有觀察力強(qiáng)的學(xué)生才能看到衛(wèi)生香的火苗亮了一下，效果很不明顯；使用新方法則可以清晰地看到衛(wèi)生香復(fù)燃的現(xiàn)象。成功的演示實(shí)驗(yàn)?zāi)芗ぐl(fā)學(xué)生的探究熱情。學(xué)生觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象之后，往往都會(huì)提出“是什么”、“為什么”等問題。（二）相關(guān)反思追求課堂教學(xué)效益是每一位生物教師的共同愿望，而衡量課堂是否有效的唯一標(biāo)準(zhǔn)就是學(xué)生的進(jìn)步和發(fā)展。從教師組織教學(xué)的角度來說，有效的生物課應(yīng)該教學(xué)目標(biāo)非常明確，課堂活動(dòng)面向全體學(xué)生，重點(diǎn)突出，而且能激發(fā)他們學(xué)習(xí)新知的熱情和愿望。課堂教學(xué)中學(xué)生參與學(xué)習(xí)的興趣和熱情越高，在單位時(shí)間內(nèi)完成的任務(wù)越好，浪費(fèi)的時(shí)間越少，課的密度越大，教學(xué)質(zhì)量就越高。觀察改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn)方法前后截然不同的課堂教學(xué)效果，筆者認(rèn)為演示實(shí)驗(yàn)作為教師幫助學(xué)生理解抽象的生物學(xué)概念、規(guī)律的一種直觀的教學(xué)手段，它是為學(xué)生學(xué)習(xí)重點(diǎn)知識(shí)服務(wù)的，因此學(xué)生能否清晰地觀察到正確的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是衡量演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)是否有效的基本前提。例如，學(xué)習(xí)光合作用這一抽象的生理過程時(shí)，學(xué)生只有清晰地看到實(shí)驗(yàn)裝置從沒有氣體到充盈氣體，