拓展实验教学资源培养高中生生物探究能力的方法探究

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  摘 要:高中阶段的学生思维水平和逻辑分析能力已经进入了一个新的发展阶段,学生的身体和心理在这一阶段也有了变化。在这一时期,生物课程的设立能够从专业性的角度为学生解答日常生活及生产中的一些疑惑,使学生明确“生物”这一概念以及进一步熟知人类自身的同时,对“自然”这一概念有更深刻的理解。而随着学生学习能力的发展,探究能力应该是高中学生需要掌握的一项基本能力。高中生物学科是引领学生步入科学殿堂、挖掘学生探究本领的重要平台。笔者在教学中,注重以实验教学为切入点,不断拓展实验教学资源,为提升学生的探究本领奠定了坚实的基础。
  关键词:高中生物;实验教学;探究能力
  生物学科的本质是学习研究生命现象以及生命发展中的规律,更是在向学生传授知识的同时,培养学生自主掌握新知的学科。素质教育背景下,生物学科不仅仅是应试需要,更多的是要帮助学生更好的认识自然、认识社会,从而学会用自己的所学知识分析和解决现实问题。对此,教师在平时的教学中,要从学生实际出发,以实验教学为基石,着重培养学生对生物学科理论知识的理解能力以及探究能力,从而更好地运用知识指导学生更好地生活。
  一、 学会观察,获取有效信息
  观察能力是个体综合能力的重要组成部分。学会观察才能把握事物的本质特征,才能为后续解决问题打下坚实的基础。生物实验是培养学生观察能力的重要舞台,其中具有丰富的内容需要学生静下心来,耐心细致地进行观察,这样才能获取有效的信息,为后续的科学分析、正确的判断提供保证。
  (一)抓住时机,观察变化
  高中阶段,生物学科具有一定的广度和深度,因此教师的教学不能仅依靠单纯的语言讲解,更多的要从实验教学出发,引导学生操作实验,学会观察实验现象,而生物发展瞬息万变,实验现象也稍纵即逝,因此教师要告诫学生抓住时机,及时观察,从实验中了解生物的变化,从而获得有效的信息。
  例如,在教学“遗传的细胞基础”这一单元时,对于“细胞壁分离”这一现象,教师要拓展实验教学资源,通过对实验现象的观察进行学习,为学生获得有效的信息。值得注意的是,在实际教学中,教师要引导学生学会及时观察,抓住时机。对于“紫色洋葱”的细胞而言,其分离是由于洋葱外界环境与本体环境存在一定的差异,导致洋葱产生“分离”现象。即在植物细胞条件下,外部溶液浓度高于本体细胞浓度时,本体水分会穿过原生质层外渗,由此导致其体积缩小,而细胞壁收缩具有一定的范围和限值,原生质体具有较大的伸缩范围,导致细胞壁在停止变化后,原生质体仍以原有方式进行继续变化,此时细胞膜与细胞壁逐渐分离产生教材所说的“质壁分离”现象。但这一现象并不是一成不变的,由于重新将“紫色洋葱”放入清水中后在一定的条件下,会使洋葱原生质层逐渐恢复至原来的状态,即“质壁分离复原”现象。因此教师要引导学生学会及时观察,抓住这一现象变化的时机,仔细观察变化的过程,从中获取有效的信息。
  观察是最直接的学习方式,高效的观察不仅对学生的生物学习具有重要的作用,更对学生今后在各个方面的发展都具有不可替代的作用。因此,我们教师在平时的教学中,要时刻教育学生树立正确的观察意识,养成良好的观察习惯,要明晰观察是具有一定的时效性的。所以学生要把握观察的时机,做到准确、及时、有效地观察学习,使实验教学的优势得到充分的发挥,让学生更好地理解教材知识以及理论课程的内涵。
  (二)选择材料,观察差异
  学生观察能力需要教师在教学中用心培养,为此,教师要从观察的各个方面入手,而其中一个重点是所选择的对象,也就是观察的材料。不同的研究课题对于内容的要求不尽相同,对于材料的选用也千差万别,观察结果自然也大相径庭。正确地选择观察材料不仅能够让学生更好地理解教材内容,同时也会为其节约大量的时间,使学生做到精确、高效的学习,更会让学生在观察取得极佳的效果后,在内心深处升腾起浓厚的学习兴趣和学习自信。
  例如,在教学“减数分裂和受精作用”这一课时,对于“减数分裂”这一概念,教师要结合教材内容进行必要的补充和拓展,将“减数分裂”分为“间期”以及“分裂期”两个阶段,对这两个阶段的内容进行探究的同时,引导学生开展实验学习,从选择实验材料开始。例如,在观察“细胞减数分裂”时,教师可以给出学生更加便于观察的材料,观察的对象如果是动物,则选择某些动物的精巢作为观察对象,重点选择雄性动物的生殖器官,如蝗虫精巢或者实验鼠的睾丸等;若观察的对象是植物,则更多的是要选择尚未发展成熟的花药,如花母粉等。观察材料的选择能够在某种程度上影响实验的信度,由于受实验目的的影响,在实验过程中,教师要引导学生选择“减数分裂”的细胞较多,这样不仅便于学生的观察,同时也能够为学生节省大量的时间,在单位时间内最大限度地提高教学质量,完成教学内容,让学生更好地理解“减数分裂”这一概念,对于实验操作能力的提升产生事半功倍的效果。
  材料选择的正确性往往能够直接影响学生实验的效果,从而影响实验结果,也自然让学生在学习中感受到成功的体验。因此在实际教学中,教师要根据学生的研究课题进行引导,要从根本上帮助学生选择容易观察、分辨的生物材料,将其作为研究对象,以繁殖周期、栽培的难易程度或者相对性状为前提,观察其中的差异性,帮助学生正确区分生物的基本性状,从而在潜移默化中培养学生的观察本领。
  二、 学会交流,发展思维能力
  实验探究能力既包含学生的动手能力,也离不开对实验过程、实验结果等的分析判断能力。为此,在实验教学中,分析交流是不可或缺的一个环节。在实验教学中,培养学生之间的彼此交流互动,能最大限度地凸显实验教学的效果,让学生针对实验展开讨论分析,其中知识的来龙去脉、实验现象的本质原因以及改进优化实验的策略方法等都无疑对学生的实验能力和素养起到积極的推动作用。同时,更让同学在相互合作交流中生成了良好的语言归纳的本领。
  (一)深度分析,释疑解惑   学生的学习离不开教师与学生、学生与学生之间的交流。在实际学习中,生物课程的学习离不开实验前期的准备工作,以及对实验过程的把握、实验数据的分析、实验结果的判断等。实验离不开小组间的合作,沟通和交流是合作的前提,因此教师要引导学生学会交流的同时,对实验进行深度分析,解决学生学习过程中的疑惑。
  例如,在教学“细胞中能量的转换和利用”这一单元时,教师可以根据教材内容,给出学生定义及概念,明确生命活动的现象及所需要的物质,对生命的特征和生命运动规律进行探析,进一步给出“光合作用”这一现象,指出“光合作用”的条件、对象以及场所等。“光合作用”中最主要的是光能的产生和利用,因此教师可以将学生分成不同的小组,让每个小组的成员根据教材内容或者课外收集的信息进行实验,明确光能的捕获以及转化的过程,开展专题探究“光合色素对光能的捕获及转化”,明确不同色素条件下对光的吸收效果的区别。针对这样的研究教师可以引导学生开展专项演讲,由小组内成员将实验结果收集整理形成专项小论文,并由教师以及其他小组成员分别评价。这一过程是对教材内容进行深度分析、把握核心思维的过程,在这一过程中,学生有什么疑惑可以在实验过程中,以小组为单位进行沟通交流,小组内难以解决的问题可以由教师进行答疑,教师充分为学生释疑解惑,帮助学生更好的学习理论知识。
  学生的学习是知识能力的掌握和提升的过程,而能力的提升需要学生结合学习内容在学习进程中不断升华,将自己的学习感悟和体会内化于心,这样才会不断促进学生学习能力的发展,在此过程中,学生的总结归纳是最佳的途径。在生物学习中,教师给学生搭建相互交流的平台,让他们对实验的准备、实验的过程以及实验的结果、得失开展交流分析,这可以极大地提高学生的实验能力。此外,生物课程的学习需要对实验进行观察的同时总结探讨,这一阶段学生可以依据教材内容,或者结合自己所收集得到的图片、视频、表格数据等以文字的形式进行展现,将自己的疑惑与同伴进行交流沟通,从而互通有无的同时深度分析专业理论知识,从而提高生物探究水平。
  (二)多角度对比,建构体系
  任何知识板块都不是独立的存在,知识的脉络贯穿于整个学科之间。生物学科的知识之间更是纵横交错,彼此关联的。因此教师要引导学生进行对比,将理论知识与生活实际、理论数据与实验研究以及新旧知识之间进行对比,从多角度出发,将教材内容转化成自己的认知,从而建构完整知识体系。
  例如,在教学“细胞增殖、分化、衰老和凋亡”这一单元时,教师结合之前所学内容,对“细胞”这一概念进行讲解。让学生对“细胞”这一概念有明确的认识之后结合生命的发展进行对比,由“细胞”的分化过程进一步思考生命的发展不同阶段。明确具体定义后,学生分组练习,每组学生选择“细胞”的某一过程进行资料的收集,然后在课堂上进行讲解,将自己对这一过程中的所思所想进行阐述,对“细胞”在这一过程中的行为、特性、变化等做出简要说明。不仅如此,教师可以让其他的小组进行补充完善,让学生熟知“细胞”进化的每一个过程,并进行演示,由学生和教师共同评价,对最优的小组给予表扬。生物学科和生命发展息息相关,因此教师的教学不能离开对生命个体的阐述而单独存在。因此在实际教学中,教师要创造机会,让学生自己进行多元化的比对,结合某一个体的全部发展过程,或者该过程的所有个体进行归类总结,让学生自己通过阅读教材、实验观察、收集资料等进行分析,建立符合自己思维方式的知识体系,并在今后的学习中不断地补充、完善该体系,逐步深化生物学科的内涵,培养正确的思维品质。
  任何学科都不是单独存在于教材中的,每一知识体系都具有联系。因此教师在实际教学中,要为学生搭建交流的平台,让学生自己发现知识的内在含义并在沟通中进行多角度对比,建构自己的知识体系,这样一方面可以让新知融会贯通,在需要的时候信手拈来,也为学生掌握真正属于自己的知识奠定了坚实的基础。
  三、 学会设计,加强知识应用
  探究能力需要学生针对问题,学会设计实验方案和过程,科学的设计实验才能为高效正确的开展实验提供保证。因此,教师在平时的教学中,要有意识地培养学生设计实验的能力。
  (一)结合所学知识,自主设计
  高中阶段的学生认知能力和思维品质已经有了一定的发展,对于专业知识已经有一定的积累,因此对于生物课程的学习,教师要充分尊重学生的主体地位,让学生自己结合专业知识自主设计实验目的以及内容,提升学生对知识的理解和应用能力。
  例如,在教学“生物多样性丧失”这一课时,教师可以让学生回答其丧失的原因通常都有哪些,由此教师给出主要原因,以“环境污染”为例,让学生自己探究。在教师的引导下,学生自己布置方案,模仿环境污染中“水污染”“空气污染”“工业污染”等,让学生自己探究在不同的环境下对生物的影响有哪些,造成什么样的后果。结合所学知识,学生还可以自主探究由于“天敌”“疾病”以及“食物缺乏”等原因对生物的生命有何不利影响。
  素质教育背景下,注重学生学业水平的同时,也更加注重学生综合能力的发展。生物课程的理论性较强,对实验教学的依赖性较大,教师要把课堂还给学生,让学生依据自己所思所想,自主设计,培养实践操作能力。
  (二)拓展生活资源,自主设计
  生物课程有极大的生活意义,能够帮助正处于发展阶段的学生更好的理解“生命”这一概念。根据这一特点,教师可以引导学生从生活实际出发,拓展生活中的资源,自主设计实验内容,培养生物探究的能力。
  例如,在教学“生物科学和我们”这一单元时,教师可以结合与学生生活相关的生活资源进行教学,对于学生每天必须接触的粮食,教师可以给出专业的数据,世界粮食产量虽日益增长但发展中国家仍面临粮食危机,从粮食产量和人均需求量这两方面入手,以生活实际为例,引出“转基因”技术,从而让学生课下收集在“转基因”科技的影响下,其食品性能与普通食物有何区别,同时结合教材和案例自主设计实验,观察“转基因”技术的发展过程。不仅如此,教师还可以根据生物课程的性质,为学生引出著名的“杂交水稻”实验,了解这一科技水平的创新能够解决我国乃至世界的粮食的问题,让学生明确生物科技能带给我们的影响。
  生命的发展离不开对生物科学的研究,而科学的理论知识能够促进科学的思维品质。学生的学习离不开对日常生活的观察和积累,任何学科知识都来源于生活。因此教师在实际教学中,要拓展生活资源,从自主设计入手,培养学生生物探究能力。
  总而言之,探究本领是个体的一项重要技能,对学生今后的发展具有积极的引领作用。高中阶段是培养学生探究能力的最佳时期,生物教师要利用生物学科的独特优势,恰到好处地对学生进行探究意识和探究能力的培养。为此,教师要充分挖掘生物实验中的积极因素,优化实验教学资源,从让学生学会观察获取有效信息、学会交流发展思维能力、学会设计加强知识应用等方面出发,将探究能力的培养寓于点滴教学中,从而真正实现学生生物探究能力的飞速发展。
  参考文献:
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  作者简介:
  于海芹,江苏省淮安市,江苏省清江中学。
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