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探究能力是课程标准和考试大纲所要求的基本能力之一,而要求学生在实验室做好探究实验是锻炼学生该能力的主阵地。因此,如何指导学生做好探究类实验是课改给生物实验员提出的新的机遇和挑战。生物实验员应如何来指导学生做好探究类实验?下面笔者结合教学实践谈谈个人体会。
1 典例分析
背景知识:刚刚收获的玉米种子(果实)堆放一段时间后就发热了,某同学认为这只是玉米自身呼吸所散发的热量。根据以下提供的实验材料和器具设计实验,研究玉米种子(果实)堆中热量的来源。即:探究鲜玉米种子堆中热量的来源。
实验原理:生物呼吸作用以热能形式散失的能量的相对值可用温度计测量,散失越多,温度计读数越高。
实验材料和器具:刚收获的玉米种子,同样大小消毒过的透明暖水瓶,温度计,棉花,加热煮沸过的用具,0.1%高锰酸钾溶液等。
实验步骤:
第一步____________;
第二步____________;
第三步____________;
第四步____________。
预期实验结果并得出结论:________
________________________________。
参考答案:
第一步:取3个保温瓶并分别编号A、B、C。
第二步:取刚收获的玉米种子若干,平均分成3份,一份煮熟并冷却后放入A瓶;一份用0.1%高锰酸钾溶液浸泡一段时间后放入B瓶;一份不作任何处理直接放入C瓶。
第三步:在A、B、C3瓶中插入温度计并用棉花把瓶塞紧,记录温度计初始读数。
第四步:将3个瓶放入相同的环境中,过一段时间观察并记录温度计的读数。
预期结果:
A瓶中温度无变化。B瓶和C瓶中的温度均升高,且C瓶温度高于B瓶。
结论:
玉米种子堆中的热量来源于玉米种子自身的呼吸作用释放的能量和玉米种子上携带的微生物的呼吸作用释放的能量。
学生在操作中存在的问题:
(1)有的学生不知如何下手,甚至连实验分组都想不到。
(2)实验步骤设计不合理,有的缺少对照,更不能对错乱的实验方案进行正确的反思与修改。
(3)不能正确处理温度计前后的示数,因此得不到理想的预期结果。
(4)步骤、预期实验结果、结论中表述不规范、词不达意,不能正确表达由实验得出的观点。
(5)仪器使用后摆放混乱,且有损坏仪器和浪费药品的现象。
2 指导实验后的体会
对于刚刚步入高中的实验知识比较匮乏的学生来说,要想做好探究类实验实属不易!因此为使学生尽快达到高中阶段要求的标准,生物实验员应具有较强的素质及能力,来指导学生做好这类实验。
3 略谈如何指导探究实验
3.1 不断增强业务素质
指导学生做好探究类实验并不是一件很容易的事情,这需要实验员不断地学习并研读新教材、课程标准和考试大纲。只有实验员具备深厚的基础知识和技能才能最好的指导学生做好探究类实验。
3.2 具备预实验的能力
在学生开展实验前。实验员要先做该实验。这样可以为学生进一步实验摸索条件,也可以检验实验设计的科学性和可行性,以免由于盲目开展学生实验而造成人力、物力、财力的浪费,预实验也必须像正式实验一样认真地进行。如探究生长素类似物促进扦插枝条生根的最适浓度。该实验在实验室中不好做,可以开放到实验室外,实验员必须有预实验。不然,不能有效地发放价格比较昂贵的生长素类似物,如:NAA、2,4-D、IPA、IBA和生根粉等,也不能科学地指导实验的操作及预期。
3.3 应具有对实验方案进行正确评价和修正的能力
案例透析例证:探究温度对果胶酶活性的影响。
(1)实验原理:果胶酶活性受温度的影响,处于最适温度时活性最高。果汁的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正比。
(2)材料用具:略。
(3)实验操作流程和指导要点(表1)。
如何对上述实验中出现的问题进行评价与指导呢?
一看实验材料的选择:生物学材料选择是否得当,实验器材选择是否合理,药剂选择使用是否准确。
二看步骤设计及操作:步骤是否合理、是否完整,具体操作有无违反生物学基本原理,具体操作中是否做到了诸如加热、搅拌、光照、消毒等的操作。
三看实验设计遵循的原则:本步承接上一步而来。看实验设计中是否遵循对照原则、单一变量原则、随机性原则、平行重复原则。对照实验设计是消除无关变量影响的有效方法,只有设计对照实验,才能有效地排除其他因素的干扰。遵循单一变量原则应从以下4个方面来设计:所用生物材料、实验器具、试剂、处理方法等都应相同。随机性原则即指:被研究的对象应是从总体中随意选取的。平行重复是指:控制某种因素的变化幅度在同样条件下重复实验,观察对实验结果的影响。
3.4 对实验结果有正确的点评能力
实验最后要得出结果是做实验的最终目的,不同的实验小组得出的结果会有差别,甚至截然相反,教师可以从以下几个方面进行点评或指导:
(1)实验结果与预期是否吻合;
(2)是否支持所作的假设;
(3)正确分析实验变量与结果之间的逻辑关系;
(4)引导不同的实验小组在探究的问题、过程、结果和结论等方面与其他小组交流,听取学生的质疑并进行科学解释;
(5)引导不同的实验小组对存疑的实验结果做进一步探究。
总之,只有生物实验员具备了良好的素质及能力,才能正确培养学生探究类实验方面的能力,才能真正发挥学生的主体作用和教师的主导作用,才能真正引起教与学的同步互动。进一步优化实验教学。
1 典例分析
背景知识:刚刚收获的玉米种子(果实)堆放一段时间后就发热了,某同学认为这只是玉米自身呼吸所散发的热量。根据以下提供的实验材料和器具设计实验,研究玉米种子(果实)堆中热量的来源。即:探究鲜玉米种子堆中热量的来源。
实验原理:生物呼吸作用以热能形式散失的能量的相对值可用温度计测量,散失越多,温度计读数越高。
实验材料和器具:刚收获的玉米种子,同样大小消毒过的透明暖水瓶,温度计,棉花,加热煮沸过的用具,0.1%高锰酸钾溶液等。
实验步骤:
第一步____________;
第二步____________;
第三步____________;
第四步____________。
预期实验结果并得出结论:________
________________________________。
参考答案:
第一步:取3个保温瓶并分别编号A、B、C。
第二步:取刚收获的玉米种子若干,平均分成3份,一份煮熟并冷却后放入A瓶;一份用0.1%高锰酸钾溶液浸泡一段时间后放入B瓶;一份不作任何处理直接放入C瓶。
第三步:在A、B、C3瓶中插入温度计并用棉花把瓶塞紧,记录温度计初始读数。
第四步:将3个瓶放入相同的环境中,过一段时间观察并记录温度计的读数。
预期结果:
A瓶中温度无变化。B瓶和C瓶中的温度均升高,且C瓶温度高于B瓶。
结论:
玉米种子堆中的热量来源于玉米种子自身的呼吸作用释放的能量和玉米种子上携带的微生物的呼吸作用释放的能量。
学生在操作中存在的问题:
(1)有的学生不知如何下手,甚至连实验分组都想不到。
(2)实验步骤设计不合理,有的缺少对照,更不能对错乱的实验方案进行正确的反思与修改。
(3)不能正确处理温度计前后的示数,因此得不到理想的预期结果。
(4)步骤、预期实验结果、结论中表述不规范、词不达意,不能正确表达由实验得出的观点。
(5)仪器使用后摆放混乱,且有损坏仪器和浪费药品的现象。
2 指导实验后的体会
对于刚刚步入高中的实验知识比较匮乏的学生来说,要想做好探究类实验实属不易!因此为使学生尽快达到高中阶段要求的标准,生物实验员应具有较强的素质及能力,来指导学生做好这类实验。
3 略谈如何指导探究实验
3.1 不断增强业务素质
指导学生做好探究类实验并不是一件很容易的事情,这需要实验员不断地学习并研读新教材、课程标准和考试大纲。只有实验员具备深厚的基础知识和技能才能最好的指导学生做好探究类实验。
3.2 具备预实验的能力
在学生开展实验前。实验员要先做该实验。这样可以为学生进一步实验摸索条件,也可以检验实验设计的科学性和可行性,以免由于盲目开展学生实验而造成人力、物力、财力的浪费,预实验也必须像正式实验一样认真地进行。如探究生长素类似物促进扦插枝条生根的最适浓度。该实验在实验室中不好做,可以开放到实验室外,实验员必须有预实验。不然,不能有效地发放价格比较昂贵的生长素类似物,如:NAA、2,4-D、IPA、IBA和生根粉等,也不能科学地指导实验的操作及预期。
3.3 应具有对实验方案进行正确评价和修正的能力
案例透析例证:探究温度对果胶酶活性的影响。
(1)实验原理:果胶酶活性受温度的影响,处于最适温度时活性最高。果汁的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正比。
(2)材料用具:略。
(3)实验操作流程和指导要点(表1)。
如何对上述实验中出现的问题进行评价与指导呢?
一看实验材料的选择:生物学材料选择是否得当,实验器材选择是否合理,药剂选择使用是否准确。
二看步骤设计及操作:步骤是否合理、是否完整,具体操作有无违反生物学基本原理,具体操作中是否做到了诸如加热、搅拌、光照、消毒等的操作。
三看实验设计遵循的原则:本步承接上一步而来。看实验设计中是否遵循对照原则、单一变量原则、随机性原则、平行重复原则。对照实验设计是消除无关变量影响的有效方法,只有设计对照实验,才能有效地排除其他因素的干扰。遵循单一变量原则应从以下4个方面来设计:所用生物材料、实验器具、试剂、处理方法等都应相同。随机性原则即指:被研究的对象应是从总体中随意选取的。平行重复是指:控制某种因素的变化幅度在同样条件下重复实验,观察对实验结果的影响。
3.4 对实验结果有正确的点评能力
实验最后要得出结果是做实验的最终目的,不同的实验小组得出的结果会有差别,甚至截然相反,教师可以从以下几个方面进行点评或指导:
(1)实验结果与预期是否吻合;
(2)是否支持所作的假设;
(3)正确分析实验变量与结果之间的逻辑关系;
(4)引导不同的实验小组在探究的问题、过程、结果和结论等方面与其他小组交流,听取学生的质疑并进行科学解释;
(5)引导不同的实验小组对存疑的实验结果做进一步探究。
总之,只有生物实验员具备了良好的素质及能力,才能正确培养学生探究类实验方面的能力,才能真正发挥学生的主体作用和教师的主导作用,才能真正引起教与学的同步互动。进一步优化实验教学。