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      高中生物“預(yù)實(shí)驗(yàn)”的創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)施效果

      2023-08-01 07:23:24吳妙說
      新教育·綜合 2023年8期
      關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)探究生物學(xué)創(chuàng)新

      吳妙說

      【摘要】高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂效率提高的重要策略之一是注重并進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)。預(yù)實(shí)驗(yàn)可檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性和可行性,通過預(yù)實(shí)驗(yàn)選取最佳實(shí)驗(yàn)材料,并不斷探索創(chuàng)新,改進(jìn)一些實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)方法,優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率,有效提升學(xué)生的探究與創(chuàng)新能力以及提高學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣。

      【關(guān)鍵詞】生物學(xué);實(shí)驗(yàn)探究;預(yù)實(shí)驗(yàn);創(chuàng)新

      高中生物學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容中包含較多的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。生物學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)既可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣,也可以讓學(xué)生形成生物學(xué)的核心概念,獲得基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能,幫助學(xué)生形成批判性思維、創(chuàng)造性思維等,提高觀察、實(shí)驗(yàn)探究、實(shí)踐和創(chuàng)新能力,使學(xué)生具備“科學(xué)探究”等生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。因此,提高生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂的教學(xué)效率是重中之重。注重并開展預(yù)實(shí)驗(yàn)是提高生物實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)效率的重要策略,預(yù)實(shí)驗(yàn)也是實(shí)驗(yàn)過程中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。

      預(yù)實(shí)驗(yàn)是指在學(xué)生大規(guī)模進(jìn)行正式實(shí)驗(yàn)之前預(yù)先完成小范圍的實(shí)驗(yàn)。它可以由教師、實(shí)驗(yàn)員或?qū)W生興趣小組完成,為實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行而摸索出更優(yōu)的條件,最終檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性與可行性。

      一、預(yù)實(shí)驗(yàn)的重要作用

      通過預(yù)實(shí)驗(yàn)可以防止由于實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)不夠完善、實(shí)驗(yàn)材料選取不佳、某些環(huán)節(jié)準(zhǔn)備不周全,而導(dǎo)致開展大規(guī)模正式實(shí)驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生的物資、時(shí)間、人力、財(cái)力上的浪費(fèi)等情況,以及減免對(duì)環(huán)境造成的污染和破壞。每次實(shí)驗(yàn)課之前,教師必須對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都一一認(rèn)真進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn),目的是通過預(yù)實(shí)驗(yàn)篩選出最佳的實(shí)驗(yàn)材料、用具和藥品,檢測(cè)試劑配制的適宜濃度和效果,摸索出最精準(zhǔn)最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)條件,減免實(shí)驗(yàn)中可能的各種誤差,對(duì)實(shí)驗(yàn)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行排查,以檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是否科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、可行。教師還可以通過預(yù)實(shí)驗(yàn)過程熟悉實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基礎(chǔ)操作過程,改進(jìn)不利于實(shí)驗(yàn)的操作方法,進(jìn)而形成標(biāo)準(zhǔn)化的操作流程,同時(shí)提高自身的實(shí)驗(yàn)操作技能。對(duì)預(yù)實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的種種問題或可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行綜合分析,找出可能的原因和解決的方法,并將這些發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)成學(xué)生的學(xué)習(xí)問題,增加在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生的思維力度,有效提升學(xué)生的探究與創(chuàng)新能力。

      二、預(yù)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

      1.在預(yù)實(shí)驗(yàn)中對(duì)比,選取最佳的實(shí)驗(yàn)材料

      最佳的實(shí)驗(yàn)材料是生物學(xué)實(shí)驗(yàn)成功的前提條件,能幫助學(xué)生更順利地完成實(shí)驗(yàn)操作過程且觀察到更明顯有效的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。預(yù)實(shí)驗(yàn)中教師采用多種實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn),包含教科書、教師教學(xué)用書實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中建議的常規(guī)選用實(shí)驗(yàn)材料以及教師根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境和周邊資源嘗試一些常見的可選用材料,經(jīng)過多次預(yù)實(shí)驗(yàn)觀察和對(duì)比,篩選出既符合實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊笥殖霈F(xiàn)明顯實(shí)驗(yàn)效果的、易于獲得和成本較低的實(shí)驗(yàn)材料。

      案例1:在進(jìn)行“檢測(cè)生物組織中的還原糖”預(yù)實(shí)驗(yàn)中,我們嘗試了很多種植物材料,如蘋果、香梨、皇冠梨、沙梨、白菜葉(或梗)、白蘿卜等,多次榨汁、過濾、稀釋后一一進(jìn)行鑒定試驗(yàn)。試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)一些常用材料的不足之處:蘋果、香梨、皇冠梨這三種材料比較容易氧化成黃褐色,影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果;白菜葉(或梗)、白蘿卜兩種材料由于還原糖的含量不高,實(shí)驗(yàn)結(jié)果不夠明顯。對(duì)比后發(fā)現(xiàn),沙梨汁經(jīng)過稀釋,幾個(gè)小時(shí)內(nèi)都不易被氧化,而且實(shí)驗(yàn)結(jié)果中沙梨汁組中出現(xiàn)的磚紅色顏色最深,實(shí)驗(yàn)結(jié)果在幾種材料中最明顯。

      案列2:“通過模擬實(shí)驗(yàn)探究膜的透性”演示實(shí)驗(yàn)的成功關(guān)鍵在于半透膜的選擇。在預(yù)實(shí)驗(yàn)中分別嘗試幾種常見的半透膜材料,如豬腸衣、卵殼膜、豬膀胱膜、玻璃紙、魚鰾等,觀察對(duì)比滲透現(xiàn)象結(jié)果,最后選定的材料是現(xiàn)象明顯、耗時(shí)最短、來源廣泛的卵殼膜而非玻璃紙。制備卵殼膜的方法是將雞蛋敲出一個(gè)小洞后去掉蛋清與蛋黃,用15%的鹽酸溶液浸泡雞蛋殼。這種方法很快就可以制成卵殼膜,比直接剝離外殼的方法更簡單,得到的卵殼膜比較完整。

      案列3:在進(jìn)行“探究生長素類似物對(duì)扦插枝條生根的影響”探究活動(dòng)的預(yù)實(shí)驗(yàn)中,分別選用了當(dāng)?shù)爻R姷?、校園內(nèi)取材比較方便的多種插條種類,如印度紫檀、散沫花、三角梅、翠蘆莉(別名為蘭花草或藍(lán)花草)、富貴竹等。在預(yù)實(shí)驗(yàn)時(shí)用一系列適宜濃度的萘乙酸溶液和清水浸泡以上幾種插條,觀察發(fā)現(xiàn),綜合對(duì)比結(jié)果:富貴竹在一周左右生出較多不定根,但是富貴竹需要在花卉市場(chǎng)購買,實(shí)驗(yàn)成本較高;印度紫檀、三角梅是海南非常常見的行道樹木和觀賞花卉,取材容易,但是生根時(shí)間較長,大約兩周左右,且生出的不定根較少;散沫花的幼枝約4-5天能生根,生出不定根較多,可是此樹種并非海南各學(xué)校的常見樹木,不易大量獲取。在正式實(shí)驗(yàn)時(shí)以本校園內(nèi)栽種花卉品種翠蘆莉枝條作為該實(shí)驗(yàn)的材料,翠蘆莉是海南常見的觀賞花卉,取材方便;翠蘆莉在3-5天就可以生出比較多不定根,實(shí)驗(yàn)效果顯著,還縮短了學(xué)生利用課外時(shí)間持續(xù)觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果的時(shí)長。

      2.不斷探索改進(jìn)預(yù)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法

      做預(yù)實(shí)驗(yàn)時(shí),實(shí)驗(yàn)方法一般按照教材上或者教師參考用書上的傳統(tǒng)常規(guī)方法進(jìn)行操作,有時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不理想,甚至與預(yù)期結(jié)果相差甚遠(yuǎn),必須再反復(fù)做預(yù)實(shí)驗(yàn)并分析原因,不斷嘗試做一些創(chuàng)新,改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法。

      案例1:驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)雖然能使學(xué)生快速有效地學(xué)習(xí)到所要掌握的基礎(chǔ)知識(shí),但學(xué)生的自主理解能力、創(chuàng)新能力以及學(xué)習(xí)的積極性均受到一定束縛,不能有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物實(shí)驗(yàn)的興趣。相比之下,進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn),更能使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)操作技能,培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)科探究思維以及創(chuàng)新能力,調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)生物實(shí)驗(yàn)的激情。高中生物學(xué)必修一中的“檢測(cè)生物組織中的還原糖、淀粉、脂肪和蛋白質(zhì)”實(shí)驗(yàn),是常規(guī)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過多次預(yù)實(shí)驗(yàn)摸索,筆者認(rèn)為在驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上將此實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步探究,具體方案如下:配制出一定濃度的沙梨汁(還原糖)、馬鈴薯汁(淀粉)、蛋清稀釋液(蛋白質(zhì))、花生勻漿(脂肪),分別放在4個(gè)燒杯里面并編號(hào)為1—4號(hào)待測(cè)樣液,不注明各個(gè)燒杯中裝的是什么物質(zhì)成分,讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究方案,通過觀察鑒定顏色反應(yīng)差異區(qū)分出各種組織待測(cè)樣液物質(zhì)含量差異,鑒定1—4號(hào)待測(cè)樣液分別對(duì)應(yīng)的是主要含有哪種物質(zhì)成分,實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)到探究性實(shí)驗(yàn)的轉(zhuǎn)變,既可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模寣W(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)原理等知識(shí),還可以提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力和學(xué)習(xí)興趣。

      案例2:探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案必須要不斷地修改和完善,通過預(yù)實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行檢驗(yàn),可以進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)程序,改進(jìn)具體實(shí)驗(yàn)操作方法,使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更明顯直觀化。在“探究pH對(duì)酶活性的影響”實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案中,選用實(shí)驗(yàn)器材:(1)體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫(H2O2)溶液;(2)pH =3、5、7、9、11 (或pH =1、4、7、10、13)的緩沖液;(3)新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的肝臟研磨液(雞肝或豬肝);(4)10ml玻璃瓶;(5)不帶針頭的塑料注射器;(6)帶孔橡膠塞(孔徑與注射器塑料頭對(duì)應(yīng)緊密)。方法步驟設(shè)計(jì)如表1:

      通過實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀測(cè)指標(biāo)(注射器向上移動(dòng)的距離)更直觀明了,能讓學(xué)生更深入地理解pH對(duì)酶活性的影響結(jié)果以及掌握曲線圖的觀察方法。

      總之,教師的預(yù)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)是連接高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的橋梁,是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不可跨越和不容忽略的重要環(huán)節(jié)。做好預(yù)實(shí)驗(yàn)這一環(huán)節(jié),是保證學(xué)生成功順利完成實(shí)驗(yàn)和提高實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)效率的必要過程,也成為生物學(xué)教師提升個(gè)人實(shí)驗(yàn)操作能力的最佳手段。

      【參考文獻(xiàn)】

      [1]操明權(quán).預(yù)實(shí)驗(yàn)——新課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成功保證[J].生物學(xué)教學(xué),2005(9).

      [2]宋玉蓉.做好預(yù)實(shí)驗(yàn),提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果[J].生物學(xué)教學(xué),2010(5).

      [3]盧曉華.教師進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)的探究過程對(duì)實(shí)現(xiàn)高效實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用[J].生物學(xué)通報(bào),2012(9).

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