生物课程与实践能力的培养.ppt

第六章 生物课程与实践能力的培养,生物课程中的实践能力包括科学实践能力、生命和健康的保护能力、信息的能力、技术实践的能力和创造发明的能力5个方面。,科学实践能力包括观察能力、实验能力和调查能力。一 观察能力 观察能力的培养包括对观察过程和方法的认知、方式和技能的掌握。,第一节 生物课程与科学实践能力培养,（一）对观察过程和方法的认知.科学观察是为解决一定的科学问题而进行的，他有明确的观察目的、观察任务、观察对象和观察方法。因此，事先必须制定观察计划。.科学观察要有明确的理论指导，以便全面观察和把握对象的各种属性。在现代生命科学中，更多的是运用科学观察去检验某一假说、推理的正确与否。现在科学观察发展的一个显著特点就是理论对观察的指导作用越来越强。,.科学观察要综合运用各种感官的作用，要有思维的积极参与。.科学观察需要准确而周密的观察记录。.科学观察要借助各种仪器、工具、采用合理的观察技术来进行。.科学观察与科学实验相互补充。,(二)科学观察的方法和步骤,生物课程中的观察，一般分3步进行：,.现象 就是首先注意观察现象，包括生活中的现象、试验中呈现的现象，还有各种模型、图像呈现的现象。.规律 就是在反复观察大量的生命现象的基础上寻找规律。例如从对蜜蜂、蝴蝶、蜻蜓等生物的观察中找出他们都属于昆虫的规律。.条件 就是确定条件，因为任何的生物学规律的建立都是有条件的。例如分离规律的条件是所研究的基因位于同源染色体上。,(二)科学观察的方法和步骤,生物课程中的观察要注意4个问题：,.观察隐含着选择，必须把观察的范围限制在力所能及的一小部分之内。.必须在反复观察大量实验现象的基础之上，方可总结得出结论。不能根据个别现象就草率做出判断，避免以偏概全。.观察要与思考相结合，要透过现象看本质。4.观察的结果需要描述，要学会用各种形式描述观察的结果。,对比观察 对两个事物、现象进行比较，或对某一现象的发生变化的前后情况进行比较，是人们认识世界的重要方法。长期观察 生物界的事物变化或现象的发展变化有些需要长期观察，才能获得有价值的资料。例如孟德尔的豌豆实验。,生物科学观察常用的种方式有：,有意观察 针对所要了解的问题，进行有的放矢的观察，以便从中发现物证，找出规律。英国医生琴纳发明的“种牛痘”防治天花的方法。（P200）细微观察 事物的变化有时是细微的和偶然的，而细微的变化可能蕴含着质的飞跃。例如佛莱明发明的青霉素（P200）就是一个细微的观察过程。,精确观察 观察贵在精确，既要注意事物状态的变化，又要注意事物量的变化，这样才能更有效的发现事物的变化规律。孟德尔做豌豆实验，当时有许多的育种家从事类似的工作。但是孟德尔没有把重点放在观察生物的整体上，而是着眼于观察生物的个别性状上。正是这种精细的观察，为孟德尔发现遗传规律提供了基础。,二实验能力,（一）生物课程中的教学实验的特点生物教学实验：学校根据生物课程标准、学生的认知水平和教学条件，有目的的安排、设计的一些类似于生物科学的试验模式、程序，在规定的时间内进行的实验操作，以达到实验目的要求的教学实践活动。（在人为地干预、控制所研究对象的条件下进行的观察称为实验。）生物课程实验的最大特点是掌握实验对象的特殊性 生命科学领域的实验，与其他科学相比，最大的特点在于研究对象是生物和生命现象。因此，从实验目标的要求来说，首先要掌握研究对象的特殊性。,（1）研究对象的自主性 生物体的生命运动有其自身的形态、结构和运动规律。无论是细胞、组织、器官，还是生物个体、种群、群落、生态系统，都是在长期的进化过程中形成的，具有不同程度的自主性。（2）研究对象的复杂性 生命科学实验的研究对象是生物体生物体，生物体具有主动趋向或逃避某一环境或某一刺激的行为，而且所有的生命系统都有维护稳态的自动调节能力；同时，生物具有多样性，每一生物又具有其适应的生活环境；这就决定了生命现象的复杂性。因此在对实验研究的过程中，要周密地分析对实验结果产生影响的因素，即区分哪些是主要因素，哪些是次要因素，哪些是无关因素，抓住关键，才能取得预期的实验效果。例如光合作用的研究实验，包括饥饿处理、遮光对照、酒精脱色及碘液反应等一系列的环节和步骤。,掌握实验对象的特殊性,（二）生物教学实验的组成结构包括3个要素：实验者、实验手段和实验对象。,实验者,生物课程教学中的实验者可以是老师（主要指演示实验），也可以是学生。无论是哪一种实验形式，生物教学实验的认知主体都应该是学生。因此，从实验设计，对研究对象、环境、条件的控制，以及实验过程的具体运作和探索活动，直至得出结论和评价，都应该关注作为认知主体的学生的主观能动性的发挥，教师应该把培养和提高学生的生物科学素养作为实验教学的主要任务。,实验手段,实验手段 生物教学实验作为一种认识活动，能否达到预期的目的，在很大程度上是取决于实验手段。在生物课程实验教学中，实验手段主要指实验仪器、实验装置、设备和工具。主要有刻度尺、量筒、温度计、显微镜、镊子解剖器等。,实验对象,实验者运用实验仪器和科学方法的目的，就是为了达到对实验对象的性质及其变化规律的认识。因此，实验对象是实验教学不可缺少的因素。生物教学实验的研究对象主要是自然的生命现象。根据实验对象的来源不同，生物学实验的自然对象又可以分为3类：天然对象、人工对象和人造对象。,生物学实验的自然对象：,天然对象 指存在与自然界，尚未经过人工改造的天然物。生物体的解剖观察实验，对某一种生物的栖息地、生态位及生活习性的观测实验等。人工对象 指经过人工改造的自然物。例如，模拟生态系统的生态球、植物的腊叶标本及动植物的浸制标本。人造对象 指在自然界并不存在，是人根据需要，按照天然物的性质和变化规律，经过人为加工改造而形成的新的、由人类制造的天然物。例如DNA双螺旋结构模型、人体结构模型。,1.实验设计能力的培养实验设计 就是根据需要探究的问题和教学目标，运用有关的科学知识原理，确定实验过程中的材料、手段、方法、步骤等，及制定实验方案。实验设计能力是探究能力发展的重要目标之一。让学生参与教学实验设计的主要目的，不只是为了或的某一结论，更重要的是让学生学习实验设计的方法，并在实验设计中培养学生的思维能力和创新精神。在生物学实验设计包括实验材料和手段的选择，反应变量的确定和控制，以及操作方法和步骤的安排。最终通过具体的实验实施来评价假设的正确与否。,（三）实验设计能力培养和动作技能习得,（1）实验材料和手段的选择 根据不同的实验目的和实验原理，选择适当的实验材料和手段，是所设计的实验能否达到预期结果的重要保障。例如观察洋葱鳞茎表皮细胞，最好用下表皮做观察材料，因为上表皮有角质层，细胞内含色素，观察内部结构是没有上表皮的清晰。又如用显微镜观察叶绿体和细胞质流动选用黑藻的幼嫩叶片而不是幼根作为 材料观察细胞质流动。,1.实验设计能力的培养,实验材料和手段的选择 过程中应该注意的问题（1）注意取材：根据观察对象选用合适的材 料，如观察植物细胞的有丝分裂，应选取根尖分 生区细胞；观察质壁分离与复原，应选取成熟的 植物细胞等。（2）注意材料处理：根据不同材料，不同的观 察对象，做不同的材料处理，如浸泡、染色、解 离、保持生活状态等。（3）注意制片方法 在观察类实验中常采用临时装片制作技术等。临 时装片制作有装片法、压片法和切片法。,压片法：用于比较疏松的材料，如根尖、花药等用较小的力即可把材料压成一薄层。压片法的一般过程是：取材、固定、解离、漂洗、染色、压片、观察。装片法：把某些微小生物，如草履虫、衣藻等，或某些大型生物的一部分，如人体口腔上皮细胞，植物叶片的表皮细胞从整体上取下，不作任何处理直接制成装片。其过程是：将材料在载玻片上的水滴中展平；放盖玻片时应从一侧慢慢盖在水滴上，防止产生气泡；染色或改变溶液浓度时，从一侧滴染色液或溶液，另一侧用吸水纸吸引。切片法：用刀片将待观察的材料切成极薄的片，用于显微镜观察。,（2）反应变量的确定和控制 在科学实验中，对实验结果有影响的变量称为反应变量。所谓反应变量的确定和控制，就是根据实验目的和原理，在设计实验时确定对实验结果又影响的变量，同时对无关变量或非研究变量进行控制。在实验中，对变量的控制要遵循对照原则，单一变量原则和科学性原则。,1.实验设计能力的培养,方法探究生物实验中对照实验的类型“对照原则”是中学实验设计中最常用的原则,通 过设置对照实验,既可排除无关变量的干扰,又可 增加实验结果的可信度和说服力。一个实验可包 括实验组和对照组。实验组是接受实验变量处理 的对象组，对照组是不接受实验变量处理的对象 组。常用的对照组类型有以下几种：（1）空白对照：对照组为不做任何处理的对象组。如“探究影响淀粉酶活性条件”的实验中,1号试 管加1 mL蒸馏水,2号、3号试管分别加等量的 NaOH、HCl溶液。1号试管即为典型的空白对照 组。,（2）自身对照：实验与对照在同一对象上进行,不 另设对照组。如“观察植物细胞质壁分离和复原”实验,即为典型的自身对照；该实验处理前的对象 状况为对照组，实验处理后的对象状况为实验组。（3）条件对照：给实验组某种条件的处理，给对 照组另一种条件的处理。如“验证甲状腺激素促 进幼小动物发育”实验中，存在以下实验组和一 个对照组：甲组(实验组)饲喂甲状腺激素、乙组(条件对照组)饲喂甲状腺激素抑制剂、丙组(空白 对照)对蝌蚪不做任何处理。,（4）相互对照：指不另设对照组，而是利用几个 实验组相互对照。如在“植物向光性”的实验设 计中，如图所示，2与1对照，可证明感光部位在 胚芽鞘尖端；3与1对照，4与1对照，4与2对照都 可证明相关的问题。,方法探究 单一变量原则1.变量：或称因子，是指实验过程中所被操作的 特定因素或条件,按性质不同,通常可分为两类：（1）自变量与因变量 自变量，指实验中由实验者所操纵的因素或条 件；因变量，指实验中由于自变量而引起的变 化和结果。通常，自变量是原因，因变量是结 果，二者具有因果关系。实验的目的在于获得 和解释这种前因后果。,（2）无关变量与额外变量无关变量，指实验中除自变量以外，可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。额外变量，也称干扰变量，指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。显然,额外变量会对因变量有干扰作用。实验的关键之一在于控制无关变量或减少额外变量，以减少误差。,单一变量原则：在实验设计中仅仅改变实验中的某一项变量，其它因子不变，在此条件下，观察、研究该 变量对实验材料和实验结果的影响。除了整 个实验过程中欲处理的实验因素外，其他实 验条件要做到前后一致。,教材中相关实验的变量,（3）实验设计中的预期 所谓预期，就是在实验设计方案确定后，实验正式实施之前，根据实验假设和原理，对实验可能出现的结果的判断。如果预期在实验结果中没有出现，则假设被否定；如果预期得到证实，择则假设成立。（培养学生的实践能力的教学案例P206）,1.实验设计能力的培养,生物课程实验的实验技能有以下4类：（1）使用实验仪器、器具和药品的技能使用放大镜和光学显微镜的技能；使用解剖器的技 能，如解剖针、解剖刀；使用各种器材和配制试剂能力；（2）采集、培养和处理实验材料的能力 制作装片、涂片和染色的技能；培养动物、植物和微生物的技能；（3）生理、生态试验的技能例如进行光合作用的研究、生态 球的制作等。（4）绘制和记录的技能，如绘制简单的生物图、记录观察结果和数据统计的技能等。,2.动作技能的习得,三 科学调查能力,在生物科学的应用中，科学调查主要有3类：文献调查、自然状况调查和社会调查。文献调查 文献调查的方式主要是查阅文献。科技文献包括科技图书、科技期刊、专利文献、会议文献、科技报告、政府出版物、学位论文、标准文献、产品资料和其它文献的十大类型。自然状况调查 自然状况调查在生物科学研究中具有特殊的作用。例如对自然种群、物种、群落和生态系统的存在、分布和特性的认识，几乎全部要依靠自然状况调查的获得。社会调查,社会调查,根据调查目的和方式，社会调查主要有两种类型：第一种类型 第二种类型 普遍调查 问卷调查 典型调查 访谈调查 个案调查,第一种类型：,普遍调查(对调查对象的每个部分每个分子毫无遗 漏的逐个调查),典型调查(选择一个或若干个具代表性的单位 做全面,系统,周密的调查),个案调查(对社会的某个个人,某个人群,或某个事件,某个单位所做的调查).,第二种类型：,(1)访谈调查 访问又称谈话，主要收集口述的材料。有两 种形式，是正式访问，二是非正式访问。(2)问卷调查 问卷调查法也称书面调查法，或称填表法。用书面形式间接搜集研究材料的一种调查手段。通过向调查者发出简明扼要的征询单(表)，请示填写对有关问题的意见和建议来间接获得材料和信息的一种方法。,问卷调查问题的种类1)背景性问题，主要是被调查者个人的基本情况。2)客观性问题，是指已经发生和正在发生的各种事实行为。3)主观性问题，是指人们的思想、感情、态度、愿望等一切主观世界状况方面的问题。4)检验性问题，为检验回答是否真实、准确而设计的问题。设计问题的原则1)客观性原则，即设计的问题必须符合客观实际情况。2)必要性原则，即必须围绕调查课题和研究假设设计最必要的问题。3)可能性原则，即必须符合被调查者回答问题的能力。凡是超越被调查者理解能力、记忆能力、计算能力、回答能力的问题，都不应该提出。4)自愿性原则，即必须考虑被调查者是否自愿真实回答问题。,科学调查法一般工作程序：课题的选择与论证制订研究或调查计划方案研究或调查的过程（获取信息、分析整理信息）成果形式（论文或调查报告）交流与答辩了解成果的价值,