中学生物学实验教学研究.ppt
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1、中学生物学实验教学研究,第一章 生物学实验教学概述,一、生物学实验教学概述二、生物学实验教学的意义,一、生物学实验教学概述 生物学实验教学是指教师根据教学目的、学生认知水平、教学条件,有目的地安排、设计一些类似科学实验的模式、程序,指导学生利用一定的材料、药品和仪器设备,按照指定的条件去进行生物学实验的教学活动。生物学实验是整个生物学教学的基础,生物学实验课是培养学生动手能力的主要途径,也是帮助学生理解生物学基本概念、原理的有效手段,在生物学中具有重要意义。生物学实验是生物科学来已形成和发展的基础,是探究生命活动规律的基本手段。,二、生物学实验教学的意义 在中学生物学教学中,无论是知识的获得、
2、技能的训练、还是智能的发展、人格的培养都离不开生物学实验。在生物知识方面,生物学实验能加深学生对知识的理解和记忆,并有可能发现新知识;在实验操作方面,生物学实验教学是实验操作技能获得和完成的唯一途径;在学生智能发展方面,实验室手脑并用的实践活动,是培养学生观察能力、分析解决问题等能力的最直接、最有效的途径;在人格培养方面,生物学实验教学能使学生直接接触生物,观察生命现象。激发他们的学习兴趣和积极性,培养学生实事求是的科学态度和团结协作精神。因此,生物学实验教学是提高学生生物科学素养和培养学生创新精神的平台,形成的实验能力更是学生将来从事科学研究的基础。,生物学实验教学的意义主要表现在以下方面:
3、1、培养科学的观察和思维能力2、培养严谨的科学态度3、培养交流与合作能力4、培养热爱科学的情感5、培养科学的世界观,第二章 生物学实验教学的基本技能,技能是主体在已有知识经验的基础上,经练习形成的执行某种任务的活动方式,由一系列连续动作或内部语言构成。具有初步知识,经过一定的练习和模仿即可获得的是初级水平技能;在丰富的经验和知识基础上,经过反复练习,基本动作达到自动化水平的是技巧。,按其性质与特点,技能又可分为动作技能和心智技能。动作技能也叫操作技能,主要是连续肌肉的运动,表现在对事物的直接行动中。心智技能是在认知活动中通过练习形成的、合乎规则的经验或经验的整合,是一种调控活动的方式。动作技能
4、的形成表现在动作速度的加快和动作的准确性、协调性、稳定性和灵活性的增加上。心智技能的形成则主要表现在思维的敏捷性与灵活性、思维的广度与深度、思维的独立性等品质上。,生物学实验技能是指学生在生物学实验中形成的、与生物学实验密切相关的技能,包括仪器的操作、搜集数据、观察、调查等。同样,我们可以将生物学实验技能分为操作技能和心智技能两类。生物学实验操作技能由大脑控制机体运动完成,如显微镜的操作、标本的制作等,其生理实质是通过练习,在大脑皮质形成连接。生理学实验心智技能是指通过生物学实验,形成合乎实验规则的、使实验顺利完成的心智活动,如观察、分析、综合、抽象、概括等。,技能是后天习得的,在教学过程中,
5、技能的形成一般以知识为基础,同时又是获得新知识的途径。作为学习的结果,技能不等同于知识:从本质上来讲,知识是个体与其环境相互作用后获得的信息及其组织,知识可以储存于个体内,即为个体的知识;也可以通过书籍或其他媒介储存于个体外,即为人类的知识;而技能则是个体亲身活动的经验。个体具有某种活动技能,即说明他已具有该项活动的动作方式,因此,具有某种技能即表示“能够”或“会做”某种事情。,第一节 生物学实验技能的内容与目标,一、课程标准对技能的要求和目标(一)课程标准对能力的要求1、能够正确使用一般的实验器具,掌握采集和处理实验材料、进行生物学实验操作、生物绘图等技能。2、能够利用多媒体搜集生物学信息,
6、学会鉴别、选择、运用和分享生物信息。3、发展科学科学探究能力,初步学会科学探究技能。(二)操作技能和心智技能目标(见书16页表2-1):,二、新课程生物学实验技能的内容(以高中生物必修为例)高中生物不同模块的实验内容和要求也不一样。高中生物必修部分所涉及的实验技能内容见书18页表2-2所示。由表2-2可以看出,高中生物学实验内容的发展趋势为多样化、系统化。而实验技能方面,心智技能所占的比例越来越大,尤其是探究性实验的数量大幅增加。由此可见,生物课程设计越来越重视通过实验教学来进行心智技能的培养。实验和其他实践活动已成为生物学教学的基本形式之一。,高中生物新课程的实验内容,第二节 生物学实验设计
7、的基本技能,实验设计的过程是科学思维的过程。生物学实验设计是指在进行科学实验之前,实验者根据一定的目的和要求,运用有关的生物科学原理,并借助于物理学、化学及数学等学科知识与原理,确定实验思路,选择适当的实验器材,采用一定的方法和手段,安排实验步骤,对实验结果进行预测、分析和讨论等一系列设计实验方案的活动。实验设计是实验研究目标能否实现的重要保证。实验设计的每一个环节、每一个步骤的选择和安排都要科学、严密,否则实验目标就难以实现。因此,中学生物教师应该具备相应的实验设计基本理论和专业知识,并应具有相当的实验设计能力和指导学生实验设计的能力。,一、实验设计的基本理论 实验是在人为控制条件下,通过研
8、究对象变化的结果来论证科学结论的一种科学方法。由于研究问题性质不同,研究的方法也有差异,但通常分为以下几个步骤:观察提出问题做出假设设计实验验证假设分析结果得出结论。1、观察:是科学研究方法的第一步,是感性认识的开始,是人们主动获取科学知识的重要途径。在实验教学中,教师要引导学生有目的、有步骤、有条理的进行观察,培养良好的观察能力。常用的观察方法有顺序观察法、比较观察法、动态观察法等。无论采取哪一种观察方法,都引导学生积极参与思考,是学生发现问题、解决问题的能力得到更好的锻炼。,2、提出问题:科学史上的每一项重大发现都是从问题开始的。因而,具有敏锐的问题意识,善于发现问题,并能不断的探索解决问
9、题的方法,是创造型人才的重要特征。培养学生的问题意识和能力应该是培养未来创造型人才的突破口。3、做出假设:假设就是对所提出的问题作出的参考答案。在实验教学中,鼓励学生对实验中可能出现的实验现象和结果进行猜想和预测,并设计出实验方案,通过实验去验证自己的预测和猜想,这对激活学生的思维、培养学生的创新能力非常有益。假设一般分两个步骤:首先,依据发现的事实和已知的科学原理,通过创造性思维,提出初步的假定;其次,做出预期(推断),即依据提出的假设,进行推理,得出假定性的结论。,4、设计实验:实验是验证假设和解决问题的最终途径。这是科学研究的最大特色,也是科学研究中最困难的一步。在科学实验中,一般要掌握
10、以下两点:(1)变量:变量也称因子,是指实验过程中被控制或操作的特定因素或条件。按性质不同可分为两类:实验变量与反应变量;无关变量与额外变量。实验变量与反应变量:实验变量也称为自变量,是指实验中由实验者所操控的因素或条件。反应变量也称因变量,指实验中由于实验变量变化而引起的变化和结果。通常实验变量的变化是原因,反应变量的变化是结果。实验的目的就在于获得和解释这种因果关系。无关变量与额外变量:无关变量又称控制变量,指实验中实验变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件。额外变量也称干扰变量,指实验中由于物管变量所引起的变化和结果。显然,额外变量会对反应变量有干扰作用。因此,实验的关键之一还在于控制
11、无关变量和减少额外变量,以控制误差。,(2)“实验组”与“对照组”的确认:实验组是施加实验变量处理的被试组,对照组是不施加实验变量处理的对象组。无关变量对两者的影响是相等的,两组之间的差异被认为是来自实验变量的影响。,二、实验设计要遵循的原则1、单一变量原则:强调的是实验组和对照组相比只有一个实验变量。只有这样,当对照组和实验组出现不同结果是才能肯定是由实验变量照成的。因此,实验设计都要遵循单一变量原则。2、科学性原则:是指实验目的要明确,实验原理要正确,实验材料和手段的选择要合理,实验设计思路和实验方法要合理等,主要包括:(1)实验材料选择的科学性(2)实验方法的科学性(3)实验数据分析方法
12、的科学性,3、控制性原则(1)环境条件控制:(2)时空条件控制:(3)仪器设备的选择:4、可行性原则5、对照原则(1)空白对照(2)条件对照(3)自身对照(4)相互对照,6、随机化原则7、经济性原则8、可重复性原则9、平衡性原则(1)单组实验法(2)等组实验发(3)轮组实验法,三、实验设计的基本方法1、明确实验目的和原理:实验目的和原理是实验设计的依据。在设计实验时,首先要明确实验目的,只有这样,才能确定运用什么实验原理设计实验。而实验原理是实验方法、手段、操作过程以及结果分析等所依据的科学理论。实验原理确定实验步骤的设计及试剂的选择等。2、确定实验思路:根据实验原理对实验做出假设(可检测的)
13、,确定变量(实验变量和反应变量)。当反应变量的变化不能直接观察和测定时,还需要确定能表现反应变量变化的可测定的指标。,3、设计实验步骤:根据实验目的、原理和思路,选择合理的实验材料与装置,设计出实验方法(或技术路线),即可进行实验操作。在实验过程中,每一步都要严格按照实验设计进行,否则就可能影响实验结果。4、实验结果与分析:根据实验目原理,可对实验现象及实验数据采用适当的方法(包括数理统计法)进行分析,得出结论。有时实验结果与假设不一致,要引导学生分析实验过程,看看实验设计和实验操作有无不妥之处,若有要重新设计实验和实施实验,直到得出正确的结论。5、书写规范的实验方案,第三节 生物学实验的改进
14、,新课程标准下生物教材中安排的实验,在实验设计、实验材料的选择、实验试剂的使用和实验操作方法的应用等方面是从普遍性出发的,在实际教学中,由于受到各方面因素的制约,实验结果可能不很理想,需要根据实际情况进行改进。,一、生物学实验改进应遵循的原则1、环保原则(1)尽量封闭装置,防止污染外溢(2)合理替代药品,防止污染产生(3)回收再次利用,环保节约双赢2、简约原则3、微型化原则4、趣味化原则,二、几种常见的生物学实验改进类型1、实验方案的改进(1)改变实验性质:在实验教学中可把验证性实验改为探究性试验,以进一步培养学生的创新意识和实验设计能力。如将“观察植物细胞质壁分离和复原”改为“测定紫色洋葱外
15、表皮细胞液的浓度”。要求学生根据教材提供的知识情景和自身已有知识,设计合理的实验方案和步骤并进行实验。(2)补全实验设计方案:如“唾液淀粉酶对淀粉的消化作用”,只考虑温度的影响而没有考虑到水分,应该不全设计方案,使实验结果更加准确。,(3)简化实验步骤:如“可溶性还原糖的鉴定”实验中学生制备苹果组织液的过程。2、实验方法的改进(1)加热方法的改进:如“可溶性还原糖的鉴定”实验中的酒精灯加热改为恒温水浴锅中加热(2)控温方法的改进:如“唾液淀粉酶对淀粉的消化作用”,将原来采用冰块和调节铁圈高度改为用冰箱和恒温水浴锅制造0度和37度恒温条件,是恒温效果和实验结果均很理想。(3)干燥方法的改进:在“
16、叶绿体色素的提取和分离”实验中,将原来的自然干燥法改为嘴吹干燥,使实验时间和效果均明显提高。3、实验材料的改进4、实验时间的改进5、实验装置的改进,第四节 生物学实验的分类,根据不同的依据,生物学实验可分为不同的类型。按学科生物学实验可分为:形态学实验、解剖学实验、生理学实验、生态学实验、分类学实验、遗传学实验、生物技术实验等从中学教学角度可将生物学实验分为演示实验、学生实验、课外实验学生实验依据教学目的不同又可分为:技能性实验、验证性实验和探究性实验,技能性实验是以实验操作技能训练为主要目的验证性实验是以检验已知的事实、概念或原理的真实性为主要目的探索性实验是以引导学生通过探究获得新知和接受
17、科学方法训练为主要目的,第三章 演示实验教学,第一节 演示实验教学概述一、演示实验教学的概念、理论依据演示实验是教师结合课堂教学内容的需要用演示的方法进行的实验教学的一种直观教学方式。是学生进行观察和获得感性认识的重要源泉,是发展学生观察力、注意力和思维能力的重要途径。在演示实验中,一方面教师正确规范的操作对学生操作技能的培养和严谨科学态度的形成等具有潜移默化的正向引导作用;另一方面,通过精心设计的演示实验可使教学内容形象化,有助于学生对所学知识的理解和掌握。,课堂演示实验符合学生从感性认识到理性认识的认知规律,有助于学生快速掌握生物学的基本概念及规律;有助于激发学生学习生物学的兴趣,调动起学
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- 中学 生物学 实验教学 研究
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