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生物学是一门以实验为基础的自然科学。生物学实验教学不仅是验证理论知识的手段,还是激发学生探索兴趣,培养学生的观察、操作能力,启迪创新意识,提高创新能力的重要途径。在实验的过程中,从实验设想的产生到实验方案的设计,从实验结果的分析到实验报告的完成,每一步都蕴含着创新的火花。正因为如此,如何充分发挥生物实验的优势,有效培养学生的创新能力,就成为当今新课改背景下的生物实验教学着眼点。
新颁布的《普通高中课程方案(实验)》指出,要“创设有利于引导学生主动学习的课程实施环境,提高学生自主学习、合作交流以及分析和解决问题的能力”,“学校应建立以校为本的教学研究制度,鼓励教师针对教学实践中的问题开展教学研究,重视不同学科教师的交流与研讨,建设有利于引导教师创造性实施课程的环境,使课程的实施过程成为教师专业成长的过程”。因此,开设生物创新实验教学与新课改的教学理念相符合。
下面我就以教材中的演示实验《渗透作用》为例谈谈我对实验创新的理解和具体做法。
渗透作用实验是理解成熟植物细胞水分吸收原理的重要途径。因为只有理解了渗透吸水原理,才能理解细胞吸水的条件,理解影响植物细胞吸水的各种因素,植物体内细胞间的水分传递和植物整体水分吸收、散失原理,并通过观察实验现象获得细胞吸水和失水与环境溶液浓度的关系的感性认识,才能深入理解成熟的植物细胞是一个渗透系统以及影响细胞渗透吸水的内外条件。
我们目前在使用的教材和即将启用的试验修订本新教材中,该实验采用的一直是如图1所示的实验装置。该装置中长颈漏斗下大上小,水分子透过半透膜的表面积大,上部管径细小,漏斗内蔗糖液面上升较快。因此,此设计从理论上讲具有现象明显的优点。但同时它也留给我们实践中思考和创造的空间。
为使实验更容易操作,我作了如下改进:
1.半透膜材料选择 “鸡蛋卵壳膜”。常见半透膜材料中鸡蛋卵壳膜为最佳半透膜材料,原因有三:第一,感性直观,学生在日常生活中对其接触较多,易将其与生物膜联系起来;第二,简便易得,利用材料制成半透膜的过程简单;第三,不易破裂。但它也有一个缺陷,就是难以与图1设计中的漏斗下部大口径相匹配。所以我对整个实验装置做了相应改进,如下图。
2.蛋壳的处理:①选择个大的鸡蛋将钝端敲开一蚕豆大小孔。倒去蛋清蛋黄,将尖端朝下搁置于装有适量盐酸(质量分数为15%)的小烧杯上,溶去尖端蛋壳(约1cm高),露出卵壳;②将蛋壳尖部朝下搁置于盛有适量清水的小烧杯上。
3.把“蔗糖溶液”改为“淀粉溶液”。课本中讲到液面上升证明水分子能通过半透膜,而蔗糖不能。为了更简单、形象地证明这一点,根据淀粉遇碘变蓝色的特性,可把“蔗糖溶液”改为“淀粉溶液”,分别向烧杯和鸡蛋壳内滴几滴碘水,观察颜色是否变化及蛋壳内液面是否上升。从而说明水分子能透过半透膜,而淀粉则不能透过。
这个渗透装置最大的优点就是简单、实用:①利用学生们司空见惯的鸡蛋壳制半透膜,感性直观,方便易得;②装置简便,甚至不需外加固定物。此外,卵壳膜的制作过程,能引导学生利用化学知识解决生物学问题,培养学生知识迁移的能力。整个实验设计的改进探索过程也有利于激发学生的创新意识,培养学生的创造能力。
创新是人类社会进步发展的主题,创新教育是当今培养学生的创新精神和实践能力,全面推行素质教育的需要,是教育改革与发展的必然要求。生物是以实验为基础的学科,通过生物实验的探索、研究,可以培养学生的创新精神和创新能力。
江泽民在会见两院院士时指出:“创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力。”朱镕基也提出:“教育和科技事业要走改革创新之路,全面提高全民族的素质和创新能力。”美国Intel公司总裁格罗夫面对即将到来的知识经济也发出“无创新无以求发展”的感叹。创新是社会的要求,时代的呼唤。要培养学生的创新精神和实践能力,必须有效的改变以往知识接受的方式,这一点,已经为越来越多的人所认识和重视。学生在生物实验过程中具有的创新意识、创新精神、创新思维、创新操作能力都亟待开发和发展。而生物实验教学是培养学生创新素质的重要途径之一。因此,我们要重视教学过程的实验创新,以提高自己和学生的科学素养和思维方式。
新颁布的《普通高中课程方案(实验)》指出,要“创设有利于引导学生主动学习的课程实施环境,提高学生自主学习、合作交流以及分析和解决问题的能力”,“学校应建立以校为本的教学研究制度,鼓励教师针对教学实践中的问题开展教学研究,重视不同学科教师的交流与研讨,建设有利于引导教师创造性实施课程的环境,使课程的实施过程成为教师专业成长的过程”。因此,开设生物创新实验教学与新课改的教学理念相符合。
下面我就以教材中的演示实验《渗透作用》为例谈谈我对实验创新的理解和具体做法。
渗透作用实验是理解成熟植物细胞水分吸收原理的重要途径。因为只有理解了渗透吸水原理,才能理解细胞吸水的条件,理解影响植物细胞吸水的各种因素,植物体内细胞间的水分传递和植物整体水分吸收、散失原理,并通过观察实验现象获得细胞吸水和失水与环境溶液浓度的关系的感性认识,才能深入理解成熟的植物细胞是一个渗透系统以及影响细胞渗透吸水的内外条件。
我们目前在使用的教材和即将启用的试验修订本新教材中,该实验采用的一直是如图1所示的实验装置。该装置中长颈漏斗下大上小,水分子透过半透膜的表面积大,上部管径细小,漏斗内蔗糖液面上升较快。因此,此设计从理论上讲具有现象明显的优点。但同时它也留给我们实践中思考和创造的空间。
为使实验更容易操作,我作了如下改进:
1.半透膜材料选择 “鸡蛋卵壳膜”。常见半透膜材料中鸡蛋卵壳膜为最佳半透膜材料,原因有三:第一,感性直观,学生在日常生活中对其接触较多,易将其与生物膜联系起来;第二,简便易得,利用材料制成半透膜的过程简单;第三,不易破裂。但它也有一个缺陷,就是难以与图1设计中的漏斗下部大口径相匹配。所以我对整个实验装置做了相应改进,如下图。
2.蛋壳的处理:①选择个大的鸡蛋将钝端敲开一蚕豆大小孔。倒去蛋清蛋黄,将尖端朝下搁置于装有适量盐酸(质量分数为15%)的小烧杯上,溶去尖端蛋壳(约1cm高),露出卵壳;②将蛋壳尖部朝下搁置于盛有适量清水的小烧杯上。
3.把“蔗糖溶液”改为“淀粉溶液”。课本中讲到液面上升证明水分子能通过半透膜,而蔗糖不能。为了更简单、形象地证明这一点,根据淀粉遇碘变蓝色的特性,可把“蔗糖溶液”改为“淀粉溶液”,分别向烧杯和鸡蛋壳内滴几滴碘水,观察颜色是否变化及蛋壳内液面是否上升。从而说明水分子能透过半透膜,而淀粉则不能透过。
这个渗透装置最大的优点就是简单、实用:①利用学生们司空见惯的鸡蛋壳制半透膜,感性直观,方便易得;②装置简便,甚至不需外加固定物。此外,卵壳膜的制作过程,能引导学生利用化学知识解决生物学问题,培养学生知识迁移的能力。整个实验设计的改进探索过程也有利于激发学生的创新意识,培养学生的创造能力。
创新是人类社会进步发展的主题,创新教育是当今培养学生的创新精神和实践能力,全面推行素质教育的需要,是教育改革与发展的必然要求。生物是以实验为基础的学科,通过生物实验的探索、研究,可以培养学生的创新精神和创新能力。
江泽民在会见两院院士时指出:“创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力。”朱镕基也提出:“教育和科技事业要走改革创新之路,全面提高全民族的素质和创新能力。”美国Intel公司总裁格罗夫面对即将到来的知识经济也发出“无创新无以求发展”的感叹。创新是社会的要求,时代的呼唤。要培养学生的创新精神和实践能力,必须有效的改变以往知识接受的方式,这一点,已经为越来越多的人所认识和重视。学生在生物实验过程中具有的创新意识、创新精神、创新思维、创新操作能力都亟待开发和发展。而生物实验教学是培养学生创新素质的重要途径之一。因此,我们要重视教学过程的实验创新,以提高自己和学生的科学素养和思维方式。