教学初中生物学实验

【中学生物相关资料】走进高中生物新课程—实验教学的理论与实践中学生物实验研究现状高中生物新课程的实验规划高中实验教学的组织探究学习和探究性实验的研讨在努力探索普通高中生物新课程的课堂教学改革的同时，创造条件、就地取材、因陋就简地开设好生物学实验，是学校领导和生物学教师的义不容辞的责任。一、中学生物实验研究资料的来源㈠国外研究⒈[英]Michael.J.Dunkin主编：“国际教学与教师培训百科全书”，英国培格曼出版公司于1987年出版，教育与科普研究所编译，学苑出版社于1989年6月出版有关理科实验教学资料来自于30多位学者于1968～1986年的研究成果，E.赫加蒂.黑兹尔编著20世纪70年代，克洛普弗（Klopfer）等学者认为，在中学理科实验室进行的教学活动主要有：⑴按既定程序的练习、实验操作和验证活动⑵聆听科学方法的讲座⑶以个性发展为目标的技能训练(凯勒计划)⑷多媒体辅助的实验教学⑸通过实验的发现活动⑹设计活动⑺学生参与的研究活动等他们将上述实验室教学活动的目标概括为：a获得知识和培养理解能力；b训练动作技能；c参与科学探究的过程，包括观察、测量、分析数据、提出问题和解决问题的方法；d了解科学家的方法；e培养对科学知识的兴趣和科学态度；f提高对科学知识及方法的应用能力。大多数学生参加的实验室教学活动，主要是达到a、c、d、e的目标。1971年，赫伦（Herron）以探究设计为依据，将中学理科实验分为4个级别：0、1、2、3，其中，0级为技能训练，1级为验证已知，2级和3级提供科学探究的机会。1978年，赫加蒂.黑兹尔(E.Hegarty.Hazel)又将2级（教师提出问题、学生设计实验）分为2A级和2B级，2B级为教师引导下的学生自主探究。总之，从0至2B级学生对教师的依赖性减少，而小组合作程度增加。⒈1987年，陈浩兮编者的《中学生物学教学法》一书指出，生物实验因目的之不同而有探索性实验和验证性实验的区分。验证性实验对于巩固基础知识和掌握实验技能很有好处，但学生比较被动。为此，应逐步增加实验的探索研究成分，提高学生的积极主动性，加强实验能力的培养。生物学实验教学的组织形式主要有3种：边讲边实验、分段并进式和独立作业式。㈡国内研究⒉1988年，赵锡鑫编著的《生物学教学论》将生物学实验分为8类：①形态解剖实验；②分类实验；③生理生化实验；④生态学实验；⑤生殖发育与遗传实验；⑥生产实验；⑦工具操作性实验；⑧野外观察实验按其实验目标的不同，他将实验分别列入发现教学法和复习教学法之中，前者的实验可分为：观察性实验、引导发现实验、独立发现实验，后者的实验为巩固和验证实验⒊1992年，周美珍主编的《生物教育学》一书中，按实验教学方式的不同，将其分为：演示实验、学生实验和课外实验。学生实验分为：验证型实验和探索型实验，前者达到巩固和验证已有知识，以及进行实验技能训练；后者将获取新知识、训练基本技能和培养独立探索能力三者统一起来。课外实验不受课堂45分钟的限制，广开实验途径，学生亲自动手操作，扩大视野和知识面，培养独立工作能力。⒋1996年叶佩珉和赵占良两位专家的实验分类探索性实验观察判决实验析因实验定性实验定量实验验证性实验调查模拟探究提供方法自我设计实验类别ⅠⅡ实验类例观察实验生理生化分析模拟探究调查研究验证实验探究实验判断析因定性定量部分全程鉴定组织内可溶性糖…√√√高倍镜观察叶绿体√√探索酶及其作用特性√√√探究影响酶活性的因素√√√质壁分离及复原√√√植物向性运动实验设计…√√√√实验类别ⅠⅡ实验类例观察实验生理生化分析模拟探究调查研究验证实验探究实验判断析因定性定量部分全程性状分离比率的模拟实验√√√调查人群中遗传病√√种群密度的取样调查√√√设计、制作生态瓶…√√√调查环境污染对生物的影响√√√√⒌1986～1999年间，北京四中生物必修课教学先后选定36个实验内容。借鉴国外研究成果和根据实践经验，将这些实验内容按其探究活动水平的不同加以分级如下：章课题实验内容分级绪论⑶蜾蠃生殖行为的观察与研究媒体报道生命科学动态的调查用电光源显微镜观察叶表皮及保卫细胞ⅢⅣⅠ生命的基础⑻食物中营养成分的鉴定观察原核细胞和真核细胞形态探究透析膜的扩散原理探究活细胞膜的通透性观察细胞质的流动现象观察叶绿体和有色体观察细胞有丝分裂观察人体白细胞的癌变ⅠⅠⅢⅢⅠⅠⅡⅡ新陈代谢⑺比较过氧化氢酶与Fe3+的催化效率探索淀粉酶的特异性探索温度和PH值对酶活性的影响提取和分离叶绿体的色素观察植物细胞的质壁分离及复原观察离子的交换吸附现象制作实验装置和测定食物中能量ⅢⅢⅢⅢⅡⅡⅣ生殖和发育⑶观察酵母菌的出芽生殖观察蝗虫精母细胞的减数分裂牡丹花粉母细胞减数分裂的研究ⅠⅠⅣ生命的调节⑵生长素类促进生根的实验设计和观察细胞分裂素生理作用的实验设计和观察ⅣⅣ遗传和进化⑼DNA的粗提取和鉴定设计和制作DNA双螺旋结构模型DNA复制的模拟性实验概率在遗传研究中的应用观察玉米杂种后代粒色的分离现象人类几种性状遗传表现的调查研究观察生物体大小的变异观察果蝇唾液腺染色体永久装片人工诱导多倍体的实验设计与观察ⅠⅤⅤⅡⅢⅣⅢⅠⅣ生物与环境⑷不同环境下温度和湿度差异的比较研究培养基中酵母种群数量动态的研究制作小生态瓶和观察生态系统的稳态酸雨影响种子萌发的实验研究ⅢⅢⅣⅣ二、高中生物新课程的实验规划㈠学生活动分类和实验分级⒈活动类别演示实验学生实验技能性实验探索性实验验证性实验：动作技能训练：获得新知：检验已知研究性课题实验探究调查研究文献资料分析实习活动课堂上学生参与的实验活动分为3类：以实验操作技能训练为主的技能性实验以检验已知的事实、概念或原理的真实性为主的验证性实验以引导学生通过探究获得新知和接受科学方法训练为主的探索性实验。⒉生物新课程的实验分级分级实验目标例证性实验观察或鉴别观察对象“是什么”，或鉴别实验材料中“有什么”观察线粒体和叶绿体DNA粗提取和鉴定验证为阐明“为什么”或“怎么样”提供实验依据，或证实物质或结构动态变化观察细胞有丝分裂观察质壁分离及复原引导式探究教师提出实验结构或程序，学生参与“干什么”和“发现什么”的探究探究生物膜的透性提取和分离叶绿体色素分级实验目标例证性实验自主式探究学生自主探究，设计和执行实验方案来检验对“有什么”和“为什么”的解释探究影响酶活性的因素探究低温诱导染色体加倍模拟或制作设计和制作实验研究的某种对象，或人为条件下模拟研究对象的动态变化制作DNA双螺旋结构模型模拟性状分离的杂交实验㈡生物新课程的实验内容⒈必修部分模块序号实验课题类别级别生物Ⅰ1-011-021-031-041-051-061-071-081-091-101-11观察细胞中DNA和RNA的分布检测组织中还原糖、脂肪和蛋白质使用显微镜观察多种细胞观察线粒体和叶绿体通过模拟实验研究生物膜的透性观察植物细胞的质壁分离和复原探究影响酶活性的因素叶绿体色素的提取和分离探究酶母菌的呼吸方式模拟研究细胞表面积与体积的关系观察细胞有丝分裂技能技能技能技能探究验证探究探究探究探究验证ⅠⅠⅠⅠⅢⅡⅣⅢⅢⅢⅡ模块序号实验课题类别级别生物Ⅱ2-012-022-032-04观察细胞减数分裂制作DNA分子双螺旋结构模型模拟植物或动物性状分离的杂交实验低温诱导植物细胞染色体加倍验证技能验证探究ⅡⅤⅡⅣ生物Ⅲ3-013-023-033-043-053-063-07探究植物生长调节剂对插条生根的作用利用计算机辅助模拟人体内稳态的维持模拟尿糖的检测探究培养液中酵母菌群的数量动态变化土壤中动物类群丰富度的研究探究水族箱（或鱼缸）中的群落演替设计并制作生态瓶探究验证验证探究探究探究技能ⅣⅡⅡⅢⅢⅣⅤ⒉选修部分的实验活动主要实验内容微生物的利用⒈平面培养和分离大肠杆菌菌落⒉用土壤浸提液进行细菌培养（仅以尿素为氮源），并测定菌群的生长状况⒊分离并观察土壤中纤维素分解菌，讨论这类微生物的应用价值。酶的应用技术⒋检测果胶酶活性，观察其对果汁形成的作用⒌尝试在适宜温度、pH等条件下，用脂肪酶、蛋白酶洗涤衣物上的油渍、汗渍、血渍⒍尝试制备和应用固相化乳糖酶，并检测牛奶中乳糖的分解状况主要实验内容生物技术与食品加工⒎设计简单装置并用于提取某种芳香油⒏制作米酒，再由酒酿醋，设计并安装生产果汁酒或醋的装置⒐制作腐乳并分析影响腐乳品质的条件⒑制作泡菜并用比色法测定其亚硝酸盐含量生物技术的其他利用⒒用植物组织培养法培养花卉幼苗，并进行露地栽培⒓提取血清中乳糖脱氢酶、并分离其同工酶⒔将某个DNA片段进行PCR扩增基因工程⒕DNA的粗提取和鉴定㈢选择实验内容的依据⒈新课程的理念和目标《标准》倡导探究性学习，力图促进学生学习方式的变革，引导学生主动参与探究过程，勤于动手和动脑，培养和发展学生的科学探究能力。对发展学生的科学探究能力提出的具体要求是：⑴客观地观察和描述生物现象⑵通过观察或从现实生活中提出与生物学相关的、可以探究的科学问题⑶分析问题，阐明与研究该问题相关的知识⑷确认变量（包括调节变量和应变量）⑸作出假设和预期⑹设计可行的实验方案（或调查方案）⑺实施设计方案，搜集数据⑻利用数学方法整理和解读数据⑼根据实验或调查提供的证据作出合理判断⑽用准确的术语、图表介绍研究方法和结果，阐明观点⑾听取他人的意见，利用证据和逻辑对自己的结论进行辩护以及作必要的反思和修改⒉根据学生的知识基础、心理特点和认知规律高一学生迫切希望通过自主学习进一步认识生命的本质，以及生物与环境之间相互作用的实质。与此同时，他们的思维活动正在完成由形象思维为主向抽象思维为主的过渡。根据学生的知识基础、心理特点和认知规律，新课程的实验内容注重动作技能训练的作用，在完成必要的实验操作技能训练的前提下逐步开展验证性和探究性实验教学。⒊根据课程内容的性质新课程的必修部分建议安排22个实验。“分子与细胞”模块不仅实验数目多，而且有各种实验类型，其原因是该模块知识涉及到细胞结构的动态变化，以及细胞内物质的代谢变化，便于安排一些适合学生观察、测定、验证或探究的实验活动。“遗传与进化”模块的知识，主要是从细胞水平和分子水平阐述生命的延续性，适合学生在课堂上完成的实验课题则偏少。⒋根据实验条件和教师能力水平还有许多实验对于达到高中生物教学的预期目标是十分必要的，如制备生物膜、观察细胞质流动、探究酶及作用特性、探究细胞核的功能、DNA的粗提取和鉴定、果蝇的杂交实验、观察果蝇唾液腺染色体等。这些实验对实验条件要求较高，一些教师还难以完成这些实验的操作。三、实验教学的组织㈠技能性实验⒈实验教学目标技能性实验分为动作认知和动作技能两类：前者指对实验对象进行操作的运动规则，包括实验内容、实验目的、实验原理、材料用具、药品试剂、方法步骤、实验结果、分析结论等认知成分后者指对实验对象进行的准确、连贯、协调、自动化的操作性动作。《标准》对动作技能训练的基本要求是：能够正确的使用一般的实验器具，掌握采集和处理实验材料、进行生物学实验的操作、生物绘图等技能。其内容及目标如下：初中年级动作技能训练的目标⑴*明确实验或观察的目标和对象⑵*知道常用药品试剂⑶会使用常见生物实验仪器、工具⑷*记住实验或观察的方法和步骤⑸熟练使用放大镜和低倍显微镜⑹*会做简单的实验或观察记录，会初步地分析实验数据并得出相应的结论⑺会栽培实验用植物，识别校园植物、制作腊叶标本⑻学会饲养某种小动物，观察某些动物行为⑼制作徒手切片和简单的装片⑽解剖常见的小型无脊椎动物⑾制作昆虫标本⑿绘制生物体的轮廓高中年级动作技能训练的目标⑴*明确实验目标，领会实验原理⑵*熟悉常用仪器、器具⑶称量药品、配制常用试剂⑷熟练使用实体镜、解剖用具、高倍显微镜⑸学会检测细胞内营养物质⑹*学会用小动物作实验材料进行的的观察实验和生理实验⑺*制作DNA分子双螺旋结构模型和生态瓶⑻绘制生物图⑼进行人类遗传病的调查和生态调查⑽参与细菌分离、观察、接种与培养、植物组织培养和无土栽培等学习活动⑾尝试米酒、腐乳