走进高中生物新课程

提高全体国民的科学素养和培养大批的科技人才后备军应从基础教育抓起加强中学理科实验教学和开展青少年科技创新活动，是培养学生的生物科学素养的主要途径一、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：——按既定程序练习、实验操作和验证活动——聆听科学方法的讲座——以个性发展为目标的技能训练——多媒体辅助的实验教学——通过实验的发现活动——方案设计活动——学生参与的研究活动等他们将上述实验室教学活动目标概括为：a获得知识和培养理解能力；b训练专项动作技能；c参与科学探究过程，包括观察、测量、分析数据、提出问题和解决问题的方法；d了解科学家的研究方法和思维方式；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。㈡国内研究⒈1987年，陈浩兮教授编者的《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。⒉1988年，赵锡鑫先生在《生物学教学论》一书中将生物学实验从两个维度分类：——按其知识类别分为：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，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，周美珍教授在《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——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。这就是1996年以后发展起来的研究性学习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类别类例ⅠⅡ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…√√√√⒋1996年叶佩珉和赵占良两位专家的实验分类类别类例ⅠⅡ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√√√√二、高中生物新课程的实验规划和落实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：检验已知信息处理参观、实习调查研究文献资料的搜集实践活动资料整理和分析饲养或栽培㈠学生活动分类和实验分级⒈活动类别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检测细胞内还原糖、脂肪和蛋白质验证为阐明“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⒉生物新课程的实验分级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模块序号实验课题类别级别Ⅰ1-011-021-031-041-051-061-07观察DNA和RNA在细胞中的分布检测组织中还原糖、脂肪和蛋白质用显微镜观察多种细胞观察线粒体和叶绿体模拟研究生物膜的透性尝试建立真核细胞模型观察植物细胞的质壁分离和复原技能技能技能技能探究探究验证ⅠⅠⅠⅠⅢⅣⅡ㈡生物新课程《标准》的实验内容建议⒈必修模块模块序号实验课题类别级别Ⅰ1-081-091-101-111-121-131-14探究酶作用特性探究影响酶活性的因素提取和分离叶绿体色素探究影响光合作用的环境因素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探究探究探究探究探究探究验证ⅢⅣⅢⅣⅢⅢⅡ模块序号实验课题类别级别Ⅱ2-012-022-032-042-05观察细胞减数分裂模拟减数分裂过程中染色体的变化制作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验证技能验证探究ⅡⅡⅤⅡⅣ模块序号实验课题类别级别Ⅲ3-013-023-033-043-053-063-073-08探究生长素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尝试建立数学模型解释种群数量动态探究培养液中酵母菌群的数量动态变化研究土壤动物类群丰富度探究水族箱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探究技能ⅣⅡⅡⅣⅢⅢⅣⅤ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⒉选修模块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色素等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：——客观地观察和描述生物现象——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——分析问题，阐明与该问题相关的知识——确认变量（包括调节变量和应变量）——作出假设和预期——设计可行的实验方案（或调查方案）——实施设计方案，搜集数据——利用数学方法整理和解读数据——根据实验或调查提供的证据作出合理判断——用准确的术语、图表介绍研究方法和结果，阐明观点——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——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——新课程的实验内容注重动作技能训练对思维发展的促进作用，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3.根据课程内容的性质新课程必修模块有近30个学生实验内容，教学选择完成其中的20个左右，基本上保证每两周至少有一项学生实验活动。——“分子与细胞”模块的实验数目多且有各种类型，原因是该模块知识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、探究细胞核的功能、DNA粗提取和鉴定、果蝇的饲养与雌雄鉴别、果蝇的杂交实验、观察果蝇唾液腺染色体等，但这些实验对设备条件要求较高，一些教师暂时还难以完成这些实验的操作。——广义上包括：选择实验课题和确定实验内容、确定实验教学目标、营造实验教学环境、制定实验活动计划、调控学生实验进程、评价实验活动结果等。——狭义上专指按照导学计划推进的学生实验活动体系，如引导探究实验依次为：创设问题情境、学生确认问题、诱发实验探究、分析-结论、交流-反思等活动，其中，学生完成实验操作是教学组织的核心三、高中生物实验的教学组织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——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⒉动作认知和动作技能1972年，A.J.哈罗和E.J.辛普森出版《教育目标分类学-第三分册：动作技能领域》，提出技能目标分类的原则。A·J·哈罗系统E·J·辛普森系统⒈反射动作⒉基础性动作⒊知觉动作⒋体能⒌技巧动作⒍有意沟通⒈知觉（领会）⒉定势（准备）⒊重复尝试（模仿）⒋正确反应（习惯操作）⒌自动化反应（熟练操作）⒍应变（调整动作）⒎创造（产生新的动作方式）辛普森系统的技能目标分类——知觉和定势是观察不到的学习行为，属于认知成分；——模仿和习惯性操作两个层次是学习者处于连续学习某种特定动作技能的过程中动作技能表现，也包含一定的认知成分；——熟练、应变和创造三个行为是可观察的学习者的动作技能水平。分类层次基本要求见习知觉知道原理要领，形成动作表象定势明确程序方法，产生模仿心理练习模仿操作仿照示范进行不连贯操作独立操作独立、准确、连贯性操作熟练自动化迅速、协调、技巧性操作创造性设计并完成有创意性操作3.项伯衡等(2001年)在《生物学教育与评价》中对实验动作技能目标分类如下：教学案例——观察细胞中DNA和RNA的分布见习（原理、要领或方法步骤）模仿操作独立操作自动化创造性⒈取血⑴麻醉蛙体⑵趾端皮肤伤口取血√√⒉制片⑴稀释血液⑵涂布法制片⑶水浴法酸解⑷冲洗血涂片⑸吡咯红-甲基绿染色√√√√√⒊观察⑴低倍镜观察⑵高倍镜观察√√⒋结论⑴DNA的分布⑵RNA的分布㈡探究性实验⒈探究实验的基本程序及界定盖拉格和施帝芬(Gallagher&Stepien，1995)等认为，对科学问题的探究最好像科学家那样完整地履行6个探究步骤：——想出或鉴别一个有趣、重要并可以解决的问题——学习与问题有关的大量信息——确定有助于解决这个问题的实验、观察、计算——进行实验、观察或计算——确定结果是否能帮助解决问题……——交流研究结果探究程序基本要求提出问题尝试发现与生物学相关的问题；尝试书面或口头表述这些问题；描述已有知识与这些问题的冲突所在作出假设应用已有知识和经验对问题答案提出可能的设想估计假设的可检验性义务教育《生物课程标准》的内容标准部分对探究实验的基本程序解说如下：探究程序基本要求制定计划列出所需要