浅谈生物实验教学的重要性
无锡市洛社高级中学 周燕茹
生物学是一门以实验为基础的自然科学,现代生物科学的发展尤其依赖于科学实验.在生物教学中,学生实验,实习和观察等实践环节对学生掌握生物学知识,科学方法,培养能力和形成科学素质都有至关重要的作用.因此,各国的中学生物课大都极为重视实验教学.而结合近几年高考命题来看,设计和完成实验的能力是培养与选拔创新人才的关键.所以目前我国的生物学教学非常注重生物学的实验教学.一方面新教材中增加了许多实验,包括观察,探究和调查等实验;另一方面,教师的教育教学观念也强化了实验教学的意识.
教学中教师在落实理解能力的基础上,还加强了实验设计,探索研究的训练,并且紧密结合工农业生产和生物科学发展的实际,灵活应用,使学生充分理解生物学知识的重要性.
一,透析教材经典实验,建构科学思维方法
将教材中的经典实验加以透析,不仅有利于学生掌握实验设计的基本方法,更有利于学生深刻理解生物学的基本原理,规律,形成规范,严谨,科学的思维方法.
1.掌握实验设计的一般方法
在生物学的发展史上,观察和实验是获取经验材料的基本方法,归纳是广泛使用的整理经验材料的科学一般方法.生物学的许多概念都是通过归纳得到的事实性概念,如器官,节肢动物,裸子植物等;许多理论也是以归纳为主要方法得出的,如细胞学说,生物进化等.因此,在传统的生物学课程中,通过观察和实验等实践活动来认识自然.
在生物学发展史上,还存在另一种获取经验材料的方法,就是"提出问题→做出假设→设计实验→完成实验→分析现象→得出结论".例如,孟德尔通过豌豆的杂交试验发现了遗传性状的分离现象和自由组合现象,如何解释 他提出了一套关于"遗传因子"的假设,利用这个假设解释了分离现象和自由组合现象,再用测交试验对假设进行了验证,最后得出了基因(遗传因子)的分离定律和自由组合定律.20世纪,这种方法在生物学研究中已经处于主导地位,也就是我们现在学习中涉及较多的探究性实验方法.
2.受到科学态度和科学精神的熏陶
传统教材过于强调知识的传授和积累,对经典科学实验只是简单地介绍其实验结果,而对实验过程和研究者所具有的人文精神,科学素养以及知识背景等都很少介绍,致使学生产生科学研究不需要付出太多努力的错觉,这显然不利于学生科学精神和科学态度的培养.但事实上,生物科学的每一项研究都是一个不断向前发展,曲折上升的历程,科学成果的获取除了依赖科学的研究方法以外,还需要科学家们献身科学的精神和严谨的科学态度.
从普里斯特利发现植物可以更新空气,萨克斯成功证明绿色叶片中产生淀粉,恩格尔曼证明氧气由叶绿体释放出来及叶绿体是光合作用的场所,到鲁宾和卡门用同位素标记法证明光合作用释放氧气全部来自水以及后来许多科学的其他实验.这些经典实验是科学家精心思考,巧妙设计,反复实践,经后人多次重复证明是正确的.让学生在理解实验设计思想的基础上,对实验选材,实验条件的控制,对照实验的设计,实验结果的分析验证等方面作深入剖析.
通过对教材经典实验的剖析,一方面打破了学生认知过程中的思维定势,发展了学生的创新思维,引导学生亲身经历与体验科学的发展过程,给学生一个轻松,愉悦而又富于开拓创新的氛围,启迪其思维;另一方面在学生获得现成的,具体的科学知识的同时,还可以培养他们学习的主动性,形成客观而实事求是的科学态度,严谨的科学思想方法,不懈的进取精神和坚忍不拔的意志等.特别是在剖析的过程中及时对学生的发现和创新给予肯定和赞扬,更能让学生体验到成功的喜悦,强化自信和对创新的渴望.
二,进行实验设计与探究,培养生物学综合能力
生物课程标准指出生物科学不仅是众多事实和理论,也是一个不断探究的过程.探究性实验在生物学教学中的地位日益突出.它的基本步骤一般可分为3个阶段:问题情境阶段,实施体验阶段和表达交流阶段.具体地说,又可以从以下7个方面来论述:①发现问题→②提出问题→③做出假设→④制定计划→⑤实施计划→⑥得出结论→⑦讨论交流等.这些探究的基本步骤,不仅仅是一种形式上的东西或方法上的东西,而是反映了人们认识事物实质和提示事物规律的本质要求的,它们是符合人类认知的一般规律的.因而,也是科学的思路或步骤.加强实验的探究,不仅能提高学生的实验操作技能,更能促进学生领会实验设计思路,学会用实验验证规律的方法.
就目前来看,高考目标对学生实验能力的要求是:独立完成实验的能力,设计简单实验方案并处理相关实验问题的能力,利用相关实验定量描述生命活动的特征.而"实验设计与探究"是考查学生生物学综合能力的适合形式之一.考查主要体现在3个方面:一是教材中的基本实验(含演示实验,学生实验,实习,部分研究性课题及初中生物学实验);二是教材中具有可操作性的基本原理,如应激性,动物克隆,单克隆抗体的制备,植物组织培养等;三是一些生物学经典实验,如变形虫的分割实验,人鼠细胞的融合实验等.因此在生物学教学中,有条件的就要尽可能让学生动手设计,亲自体验,没有条件的也要让学生学会设计实验并进行相关分析.

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