生物学实验教学是指教师根据教学目的、学生认知水平、教学条件,有目的地安排、设计一些类似科学实验的模式、程序,指导学生利用一定的材料、药品和仪器设备,按照指定的条件去进行生物学实验的教学活动。生物学实验教学在生物学科教学中有着不可替代的重要作用,特别是在奠定学生生物科学素养培养基础的初中义务教育阶段。因此,在教学实践中要实施有效的实验教学,必须紧扣课程标准,做好以下四个方面的工作:
一、准确定位实验教学目标
在《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)》(以下简称《标准》)的课程总目标中指出:“通过义务教育阶段生物课程的学习,学生将在以下几方面得到发展:具有生物学实验操作的基本技能、一定的科学探究和实践能力,养成科学思维的习惯”。教师只有准确定位基本技能、科学探究能力和培养科学思维习惯三大目标,才能不走弯路、少走弯路,实施有效教学。(一)基本技能目标初中生物学实验教学中的操作技能具体地可以用《标准》中的能力目标要求表述,即:“正确使用显微镜等生物学实验中常用的工具和仪器,具备一定的实验操作能力;初步具有收集和利用课内外的图文资料及其他信息的能力”。(二)科学探究能力目标在《标准》里总结归纳了探究实验的基本步骤,并对科学探究能力提出了基本要求,根据这些要求,科学探究能力培养的目标可以具体描述为:①提出问题:尝试从日常生活、生产实际或学习中发现与生物学相关的问题,并尝试书面或口头表达这些问题;②作出假设:应用已有知识,对问题的答案提出可能的设想,估计假设的可验证性;③制定计划:利用身边的材料拟定探究计划,列出所需要的材料与用具,选出控制变量和对照实验;④实施计划:按照实验计划,准备实验材料,有步骤地进行实验,按照实验操作的规范要求完成实验,安全地使用各种实验用具,实事求是地记录和收集实验数据;⑤得出结论:能分析实验数据的相关性并得出结论;⑥表达交流:能在探究活动中与他人合作与交流。(三)科学思维习惯目标经过系统地、有意识地培养和训练后,学生在日常的生活和学习中,能积极主动地去探索、发现问题,运用科学的方法、秉持科学的精神去解决问题,怀抱科学的态度和价值观去认识和看待问题,可以作为初中生物实验教学科学思维习惯培养的目标,这和《标准》的要求的“初步形成生物学基本观点和科学态度,为确立辩证唯物主义世界观奠定必要的基础”和培养学生“乐于探索生命的奥秘,具有实事求是的科学态度、一定的探索精神和创新意识”是吻合的。具体表述如下表1:二、认真落实各种类型的实验
生物学实验从不同角度可以分为不同的类型。如从教学角度,可以把生物实验分为演示实验与学生独立实验;按照实验的教学目的,可以分为验证性实验与探究性实验;按照实验中量与质的关系,可以将实验分为定性实验与定量实验等。在教学实践中,各种实验类型各有优势和适应性,没有谁重要谁不重要的说法,教师应该根据教学实际和目标,认真落实各种类型的实验。初中生物实验教学的对象是初中学生,他们的各种基本智力因素(如言语、感觉、知觉、记忆、想象、思维能力)正处于发展期,认知结构及思维过程正处于转变期,合理地开展演示实验与学生独立实验,能激发学生对实验教学的兴趣,最大限度地提高教学效果。因此,《标准》明确指出“学校应逐步完善生物实验室的建设、仪器设备和用具的配置,保证实验教学经费的投入。生物教师也应创造条件,就地取材、因陋就简地开设好生物实验”。并要求“在重视定性实验的同时,也应重视定量实验,让学生在量的变化中了解事物的本质。教师应向学生提供机会学习量的测定,实事求是地记录、整理和分析实验数据、定量表述实验结果等。”定性实验的目的是解决“有没有”或者“是不是”的问题。定量实验能具体地从量上来测定实验对象所具有的某种性质或数量关系,能将生命本质和规律揭示得更加具体。三、充分发挥不同实验设计的功能《标准》指出“实验设计应该多样化。例如,可以采用比较规范的实验仪器设备设计实验,也可以设计低成本实验;可以采用生物材料设计实验,也可以设计模拟性实验;有条件的学校还可以适当引入多媒体技术进行虚拟实验。应鼓励学生参与设计实验。”真实实验,就是指教师或学生根据实验原理,在一定时间内、按照预先设计好的实验步骤,亲手操作实验仪器或器具,利用真正的生物材料完成的生物学实验室实验。人教版初中生物教材上的绝大多数实验都是此类型实验。真实实验最突出的表现是真实材料、真实操作、真实环境、真实结果、真实体验,真实实验其他实验形式无法替代的优越性。模拟实验指通过模拟的方法制成研究对象的模型,然后模拟研究对象的实际情况,在模型上进行实验。由于模拟实验的过程与真实实验不同,表现在培养学生的能力方面,模拟实验就有其独有的特点。例如,教师和学生要根据相似性原理构建模型,并把模型置于与原型相似的实验条件下开展实验,这就要求学生不仅对原型要有全面的了解,还要有丰富的联想能力、形象思维能力和类比能力。要把模型的实验结果类推到原型上去,就更需要具有正确的科学思维习惯和逻辑推理能力。因此,模拟实验比真实实验对思维方法的要求要高。因此,有人说,做好模拟实验,可以有效地培养学生的观察、分析、比较、综合、概括、抽象思维及推理等能力,化难为易,增强学生学习的兴趣爱好,提高教学效果。虚拟实验是指利用多媒体技术、虚拟现实技术,学习者通过鼠标、键盘、显示器以及力矩球、数据手套、数据眼镜等输入输出设备操作虚拟环境汇总的实验仪器,模拟实验过程,观察实验现象,探索实验规律的实验。我国的生物虚拟实验还处于起步阶段,在教学中,特别是在中学教学中的应用和普及还有待时日。虽然虚拟实验技术还处在发展、起步阶段,但在实验教学过程中已经发挥了巨大的作用。它不仅弥补了实验设备的不足,而且极大提高了学生对知识的需求和探索的积极性,提高了实验教学效果。同时,通过虚拟实验技术把抽象的、难以直接用一般自然手段表现的形象直观地表现出来,有助于加快认识客观世界的规律,提高实验教学的先进性。四、客观开展实验教学的学生评价
《标准》指出“教学评价是指根据教学目标,系统地收集学生学习情况的信息,对教学过程中的学习活动以及成果给予评价的过程。通过教学评价,教师可以获得有关学生学习生物课程情况的反馈,不断改进教学;学生可以了解自己的学习情况,促进自己更好地发展。”生物学实验教学中对学生的评价可以在实验教学过程的不同阶段实施,不同类型的评价有着各自不同的评价目的和作用。人教版教材的实验都是穿插在教材内容中的,为了不破坏教学的整体性,我们有时需要对单元实验教学评价;有时需要结合教师的教、学生的学对某个实验专题的教学进行评价;有时需要在一个学期或一个学年结束时对所有有关实验教学的内容进行学年实验教学评价。纸笔测验和表现性评价是单元实验教学和专题实验教学常采用的评价方法。纸笔测验主要侧重于评价学生在生物学实验基础知识方面学习成就高低或在认知能力方面发展的强弱。纸笔测验可以在实验教学的各个阶段进行。可以独立开展,也可以放在整个单元、半个学期、整个学期、学年的质量监测考试中进行。表现性评价主要指教师通过设计一定的问题情境,分析学生在完成教学任务时的表现,以此来评价学生的成绩和进步。在生物学实验教学中的表现性评价,往往是通过教师要求学生完成一系列的实验操作,或进行一个实验设计来体现。表现性评价也常常需要制定一定的评价指标,设计一定的评价量表,教师、学生、学生同伴通过对照指标和量表来进行评价和自我评价。学年实验教学评价是为了了解整个学年学生的实验发展水平,以肯定成绩,找出问题。经过多年探索,笔者的研究团队创建了我们自己的有效学学年实验评价体系,这个体系包括操作、口试、笔试、报告和设计等五种实验考查形式或其中几种的组合。实验操作考试主要是考查学生的独立操作、积极参与、认真思维、细心观察和动手能力。这类评价主要体现学生的观察能力、实验操作能力,深受喜欢动手操作的学生的青睐。口试主要是考查学生的快速归纳总结、严密逻辑思维、清晰语言组织及口头表达能力。这类考试主要体现学生的思维能力和语言表达能力。笔试是传统的实验考查方法,有它无法替代的好处和作用。笔试突出的是学生的思维能力。报告与设计主要是考查学生的综合实验能力。要做好一份报告,学生需要通过观察、探究、实验、查阅文献、访谈等多种方式才能完成。设计要求学生自己设计一个全新的实验,或者在教材实验的基础上进行改进、补充、添加,成为一个创新实验。报告与设计对学生的实验能力、设计能力、创新与实践能力、文字表达能力等要求很高。此类考试能充分体现学生的观察能力、思维能力和生物学的初步研究能力。总之,生物学的实验教学需要有效的实验策略,而任何策略都要紧扣课程标准才能有的放矢,体现实效。在教学实践中我们也发现,有效的生物学实验教学可以增加学生的学科学习兴趣、提高学生的科学素养、引导教师转变教育观念和促进实验教学的发展。 北京哪里有治疗白癜风的北京中科白瘕风