实验教学模式在生物教学中的作用探究

实验教学模式在生物教学中的作用探究河北省青县一中（062650）周桂馥成功的实验教学模式是能提高学生学习成绩，能有效地激发学生的学习兴趣，提高学生的解决问题的能力和创造智慧。1两种实验教学模式的对比1．1生物学验证性实验教学模式在传统的生物学验证性实验教学模式中大都采用了如下模式（见图1）图1传统的生物学实验教学模式传统的生物学验证性实验教学模式中实验课的组织比较容易，进行得比较顺利，容易被学生接受，验证性实验的目的在于验证理论，加深对课堂理论的证实和理解，从而更好地掌握基本知识、其特点是巩固知识的效果比较好，在实验过程中对学生进行了基本实验技能、方法、能力的训练，这在教学上是有积极意义的。验证性实验教学模式重点在对学生科学方法、探究精神、创造能力及思维能力的培养、训练方面不及探究实验有效。1.2探究性实验教学模式探究性实验是学生在“未知”的情况下，运用已有的知识和技能去探索“真知”。其教学层次要求较高，难度也比较大。实验探究式教学模式的基本环节如下：图2探究性实验教学模式2探究性实验教学模式（以“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”为例）2.1明确实验目的探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化为探究性实验，因变量为酵母菌的种群数量（密度）的变化，实验的关键要素——自变量在标题中未提及。因此，实验设计的第一步需要实验者明确实验变量。实验变量可以是外界的环境因素，如温度、pH值、溶氧量等，也可以是酵母菌自身内在因素，如菌种的差异、接种时间、接种量的多少等。从另一个角度看，实验过程中“时间”是一个隐藏的变量，即不管哪种因素对酵母菌种群数量的影响，都是通过不同时间种群数量的变化体现出来的。这样既增加了探究的广度，又激发了学生的探究欲望。2.2规划实验操作步骤实验中所用玻璃器皿若是新购置的，须用2%盐酸浸泡数小时处理，避免玻璃中的游离碱影响酵母菌的生长；实验中可采用脱脂纱布代替普通棉花制作棉塞，增加透气性，促进酵母菌的有氧呼吸。培养过程中要定期打开培养箱的门，震荡试管，也是出于供氧的需要；配制马铃薯培养液时，应用双层纱布充分过滤，避免淀粉颗粒形成沉淀影响计数；为了避免学生多次取样造成培养液污染，可采取多支试管分别培养，每管只取样一次；接种时，在无菌条件下，向试管10mL培养液中接入0.1mL酵母菌母液，没有微量移液器的实验室完成操作难度很大。接种量不等会造成各试管中的初始酵母菌数量差异，预实验初期计数结果的差异就是这个原因造成的。可将分装后接种，调整为先接种，再分装。即向500mL锥形瓶中接入5mL酵母菌母液，充分摇匀后分装，即使分装到各试管中的培养液体积不完全相同，也不会对酵母菌种群密度造成误差，也降低了操作难度；接种、分装操作均是在无菌条件下，对液体进行定量操作。2.3正确利用K值，确定合理接种量决定本实验成功与否的关键之一是接种量。如果接种量较大已经接近K值，就观察不到酵母菌种群的明显增长过程，实验失去意义。如果接种量过小，培养液易被霉菌污染，而且培养周期延长。对接种量的控制主要在活化、接种这两个操作中实现。预实验活化酵母菌时采取5g活性干酵母粉加入到35℃的100mL温水中搅匀，制成酵母菌母液。向10mL培养液中接种0.1mL母液。从实验结果来看，初始酵母菌数量与K值为同一数量级，种群增长特征不明显，需减少接种量。实验采用5g活性干酵母粉加到200mL温水的比例制备酵母菌母液，采取更大的培养液与母液体积比，实验效果较好。2.4根据所需建立数学模型种群数量变动模型有两种表达形式：一种是数学方程式，准确但不直观；另一种是曲线图，直观但不准确。数据表适合于精确记录，分析记算。坐标图适合直观反映变化过程及趋势，及各组之间的比较。坐标图也有不少类型，各有特点，较为常用的是曲线图和柱状图。笔者选择了柱状图反映在三种条件下酵母菌生长情况：从图中可以较明显地看出a组适宜温度、营养，b组蒸馏水培养，c组低温条件三种条件下每次取样计数得到的大致结果，反映酵母菌种群数量的增长、波动、下降等一系列变化过程，直观清晰。但如果要反映三种不同条件下种群数量变化况的差异，或是酵母菌增长与时间的关联，那么曲线图就更加的严谨，直观。坐标图的选择和绘制过程本身是学生分析和处理数据的过程，也培养了学生选择合适的形式表述相关现象，展现实验结果的能力。2.5继续探究，彰显探究魅力学生在了解基本原理和操作以后，经过实际实验操作以后，能提出很多新问题。对此进一步探究既是实验的延续，又是激发学生科学探究热情的机会。在对学生提出的进一步探究“探究培养过程中酵母菌对培养液pH值的影响”、“探究培养液中酵母菌的空间分布”“探究酵母菌混浊度与酵母菌种群数量变化的关系”等多个课题。相比于对实验中既定的变量进行探究，学生有更高的积极性和主动性。3实施探究性实验教学模式的在生物实验课堂上的作用3.1要善于运用科学探究实验范例，培养学生探究生物科学的理念在新教材中，安排了系列的科学发现史，介绍了科学家的探究范例。例如高中生物：酶的发现、光合作用的发现，生长素的发现、孟德尔遗传定律的建立等，在此基础上学生自然而然得出结论，科学上的每一个发现，都经历了几代人的努力。这样，通过科学家们不畏艰难，持之以恒，勇于探索的精神打动每一位学生，激发他们对生物科学奥秘的探究兴趣和学习热情。此外，我适当引用教材之外有关素材，如教学生物科学的发展时，介绍了施莱登、施旺、达尔文、孟德尔等的成就等。实践证明，善于利用好这些科学探究的素材，不仅让学生体验科学的实验探究方法，而且能学习他们的探究精神和科学态度，培养应用科学知识和科学方法解决问题的能力。3．2在开展探究性实验中，使学生学习科学探究的一般方法探究实验的首要一点是：提出问题。要能提出问题，需要善于观察，还要具有一定生活经验。探究实验的第二步是作出假设。作出假设需要根据已有的知识和经验来进行。针对不同问题作出不同假设。第三步是设计实验（要有对照组）在这个过程中根据具体情况需要材料用具，方法步骤等；第四步是预测实验结果。实验可能出现的几种情况；第五步观察实验结果；第六步是得出结论。学生在课堂上思维非常活跃，讨论激烈。这样就培养了学生学习生物学的热情，也掌握了探究实验的基本方法。3.3在开展探究性实验中，使学生学会知识的形成过程新教材充分实现了以实验为基础的自然科学的内涵特点，新教材增强了探究性实验功能，从根本上为学生设置了在探索中深入理解知识条件。3.4通过实验探究性教学培养学生的创新思维为了帮助学生进一步提高探究实验中解决问题的能力，从而培养学生的创新思维能力，除教材中已安排的探究性实验外，还可将验证性实验，学生提出的问题，教材叙述性知识开发而成探究性实验，进一步加强学生对知识的理解、运用。总之，在高中生物教学过程中实施探究性实验教学，使教学过程变成学生发现信息、捕捉信息、加工信息、研究问题、增长知识的过程，是培养学生探究能力的有效途径。通过实验探究性教学让学生逐渐地把握探究的过程，体会探究的意义，最终拥有探究的能力。通过实验探究性教学来让学生熟悉并参与到科学研究中，从而达到帮助学生理解科学形成过程的目的，并借此来培养学生判断性思维的能力。