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基于核心素养的生物学实验教学规范

【摘要】:验证式教学过程结构为:复习→示范→实验→验证。这种实验课的成败关键在于:教师是否能够将实验课教学程序的设计与教学内容合理有机地整合在一起。教法特点是探究实验能充分体现启发式教学。

(一)生物学实验

1.生物学实验的概念

生物学实验是针对特定的研究对象和研究目的,运用相应的辅助工具(仪器、设备等)主动控制、干预研究对象,或控制环境、条件,即创造一种典型环境或特殊条件,并在其中进行的探索生命现象及其运动规律的实践活动。

从认识的角度分析,生物学实验应包括实验者、实验研究对象和实验手段等三种要素,从方法论角度分析,生物学实验还应包括观察、假设、预测、控制、操作、记录、分析、推理、结论等一系列环节。

2.中学生物学教学实验的类型

在中学生物学教学活动中,以实验作为重要教学内容的教学,称为中学生物学教学实验。中学生物学教学实验是根据中学生物学教学目的、学生认知水平和教学条件,有目的地安排、设计一些类似科学实验的模式、程序,在规定的较短时间内进行实验操作,以达到实验目的要求的实践活动。

(二)生物实验课的课型

1.中学生物实验课的类型以实验的形式组织教学,是教师普遍采用的教学方式

在实验教学中,教师有双重任务,一是进行动作技能训练,一是进行心智技能的训练。因此,通过实验,不仅仅让学生获得动作技能,而且获得生物学知识,掌握科学的实验方法,通过实际操作的学习实践,提高学习的能力。所以,按学习的中心内容的不同,实验课可分为五种课型。①以“事实学习”为中心内容的课型。②以“概念学习”为中心内容的课型。③以“规律学习”为中心内容的课型。④以“联系学习”为中心内容的课型。⑤以“技能学习”为中心内容的课型。

2.生物实验课的课型特征

特征之一:实验教学是一种直观教学,学生通过实验,对生物学的有关概念、规律、结论等进行验证学习与探究学习,可以加深对生物学知识的理解和认识。特征之二:学生是在教师指导下,对实验进行有目的的观察、研究和思考,实验操作过程具有严格的规范性,操作强调动手能力,动手的规范和协调是其基本要求。操作是一种技能,行为心理学告诉我们,一种技能需要足够的刺激反应才能形成。要求学生准确地模仿、重复训练、达到熟练,而且实验后都要进行总结反馈。[2]

特征之三:实验教学是多种能力培养与训练的教学,学生通过实验,使观察能力、实验能力、初步研究能力和创新能力得到有效发展。

3.中学生物实验课的教学过程结构

生物实验课的基本教学过程结构是:动机、模仿、实践、熟练。

教与学均要明确教学目标,学生明确实验目的、步骤,比盲目参加效果好。因此,创设教学情境,激发学生学习动机;实验课中动作技能的训练是以模仿训练为中心,因此,教师精确的示范动作,是每一个学生准确模仿的根本;学生在模仿基础上,不断地实践,直至基本掌握实验操作要领,重复训练,使操作达到熟练。(www.chuimin.cn)

生物实验课在“动机、模仿、实践、熟练”基本教学过程结构上,根据教师与学生的教学地位以及教学内容结构,从教学活动方式、方法的角度看,可以演变为以下3种变式课型。

(1)验证式

教学过程结构为:复习→示范→实验→验证。

教法特点是这类课一般编排在有关课文之后,需要学生具有与实验相关的较多的基础知识。课程的组织比较容易,实验的内容都是学生已知的,严格按操作步骤进行,通过实验起到验证和巩固知识的作用。由于只是“重新体验其过程”,是一种单一的,模式化的,不注意学生个性特点的教学,所以不利于学生创造能力和思维能力的培养,但能使学生学会实验方法,能锻炼学生的实验技能;培养学生的观察能力、逻辑思维能力;养成实事求是的科学态度;理解相关知识。例如,像《观察根尖的结构》《察叶片的结构》等实验比较适合采用这种方式进行教学。

(2)同步式

教学过程结构为:问题→示范→实验→结论→运用。

教法特点是这类课把讲授新课和实验结合起来,讲课内容与实验内容是同步的。它一般编排在有关课文之中,需要较多的基础知识,并且实验的内容与讲述的理论知识关系相当密切,学生需要通过实验获得一定的感性认识之后,才能将观察结果上升为理性知识,从而进一步理解和记忆课文知识。教师可通过这类课来引导学生自己做出结论,使学生既获得新知识,又培养了学生的实践能力。这种实验课的成败关键在于:教师是否能够将实验课教学程序的设计与教学内容合理有机地整合在一起。例如,像《观察蚯蚓》《观察软体动物》等,均可采用这种方式进行教学。

(3)探究式

教学过程结构为:课题→探索→结论→评价。

教法特点是探究实验能充分体现启发式教学。由教师给出实验原理,鼓励、启发学生独立探究,得出结论;或者学生自己设计实验,得出结论。

这类实验一般编排在相关课文之前。这样的实验教学中,课题的提出最为关键。这关系到探究性活动是否能顺利进行,学生自主性以及教师指导性价值是否能真正体现。学生对实验材料、实验用具、实验试剂、实验方法等进行探究,在这个探究过程中,注重对实验结果的评价,获得新的知识建构。例如,《绿叶在光下制造淀粉》《酶的高效性与专一性》等实验均适合用这种方式教学。在探究过程中,传授基础知识、训练基本技能和培养学科能力三者有机统一起来。学生发现问题积极探索的精神、学生的逻辑思维能力等均得到最大限度的发展,也有助于学生科学态度和创新能力的培养。[3]

从验证式、同步式到探究式,我们可以看到教师的主导性由弱变强;学生的主体性由弱变强。每一种教学结构过程都有其特点,应根据教师特点、学生特点和教材特点科学选择教学过程结构进行实验教学。

4.中学生物实验课的课型系谱

从教学活动方式的角度看,把实验课的教学过程结构变换成三种变式,即程序式、独立式和探究式。如果把上述“按教材内容分类的课型”和“按教学活动方式分类的课型”分别进行组合,可以引出生物实验课课型系谱。