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基于提高学生科学探究素养的高中生物实验创新

发布时间:2021-06-13 人气:

  摘要:以人教版高中生物必修一中的“探究植物细胞的吸水与失水”实验为例,具体阐述通过实验创新,如实验材料创新,试剂创新,实验方法,实验过程等的创新来提高学生的发现问题分析问题解决问题的能力,从而提高学生科学探究能力,培养学生学科核心素养
  关键词:科学探究;实验创新教学;生物核心素养
  随着教育改革的推进,培养学生的生物核心素养成为高中教学的重要内容之一,学生的学科核心素养的提高也成为学校重点关注的对象,高中生物学科的核心素养培养包括四个方面:生命观念,科学思维,科学探究和社会责任。其中科学探究是其中一个重点。
  实验课前的准备:
  布置学生预习该节内容,分小组查阅书籍期刊,或者上网搜集与该实验有关的资料,论文,总结该实验的不足与需要改进的地方,思考改进与创新的方案,并写出具体的实施方案,小組内分工合作,并设计出新的实验报告,各小组将小组合作学习的成果上报老师,老师对各小组实验改进创新方案以及实验报告进行审核与修改,并确定最终方案与实验报告,打印并下发给学生。
  对教材实验的创新具体体现在以下几方面:
  1.实验创新设计
  1.1实验材料的创新
  教材上使用的实验材料是:洋葱鳞片叶的外表皮。
  缺点:较难撕取紫色外表皮,且需去市场购买。
  创新后的实验材料:紫荆花瓣,月季花瓣,茶花花瓣。
  优点:校园内就地取材,节省成本,不用再去购买,,且易撕取,还可以更多的让学生了解校园内的各种植物的名称结构特点。
  1.2实验试剂创新
  教材使用的试剂是:0.3g/ml的蔗糖溶液以及清水。
  缺点:蔗糖有粘性,不利于实验器材的清洗,且需要滴加清水之后才能质壁分离复原。操作步骤更多,且0.3g/ml浓度偏低,质壁分离时间过长导致一节课时间难以完成整个实验。
  创新后的实验试剂:0.5g/ml的尿素溶液。
  优点:实验器材易于清洗,且细胞发生质壁分离后能自动复原,不需要再滴加清水,操作更简单,0.5g/ml的尿素溶液质壁分离所用的时间更短,提高了课堂效率。
  1.3实验方法的创新
  由于学校条件有限,实验室使用的是一般的光学显微镜,无法直接成像并投放到白板上。不方便学生对比分析。
  创新后的方法:在原有实验条件的基础上,利用手机拍照然后利用希沃授课助手将观察到的图像投屏到白板上,更有利于同学们观察对比与分析。
  1.4实验过程创新
  教材实验设置的是自我对照实验,同组实验质壁分离的前中后对比。
  创新后的实验,除了自身对照实验,设置了三组实验:紫荆花组,月季组,茶花组进行相互对照,对照质壁分离与复原的效果,最后分析图像并得出相应结论。
  1.5教学过程创新
  教材上是学生做完实验后完成现成的实验报告,教学过程创新:学生自主搜集资料,学生自己设计实验方案与实验报告,有利于学生对实验的实验原理,实验目的,材料用具及基本方法,以及创新设计的基本要求等有更充分的掌握与理解,有利于学生实验探究能力的提升。[2]
  2.教学实施
  2.1实验分组
  实验分成三大组,每大组又包括4小组,每小组4人,第一大组为紫荆花组,第二组为茶花组,第三组为月季花组。
  2.2实验操作
  2.2.1材料用具:茶花花瓣,紫荆花花瓣,月季花瓣,刀片、镊子、滴管、载玻片、盖玻片、吸水纸、显微镜,质量浓度为0.5g/mL的尿素溶液。
  2.2.2实验过程
  制作临时装片:选取新鲜月季花,茶花,紫荆花花瓣,用刀片在花瓣上划一个小正方形,用镊子撕取花瓣,在载玻片上滴加一滴清水,将撕下的花瓣在清水中展平,盖上盖玻片制成临时装片。低倍镜下观察:用低倍镜观察花瓣细胞中的液泡,以及原生质层的位置,细胞的大小。滴加溶液:滴加0.5g/ml的尿素溶液。低倍镜下观察:五分钟后低倍镜下观察细胞的中央液泡是否逐渐变小,以及原生质层的位置,细胞的大小。再次观察大约十五分钟后低倍镜下再次观察液泡是否逐渐变大,以及原生质层的位置,细胞的大小。
  2.3实验结果
  在12小组中选取了实验效果,拍照效果相对较好照片进行观察对比分析。
  2.4讨论与交流
  小组内部,小组与小组之间交流讨论,总结不足并分析原因,并分享成功经验。通过三大组实验图像的对比,我们发现紫荆花组的实验结果最理想,分析其原因,紫荆花瓣颜色较红,便于观察,且花瓣相对较厚,容易撕取,而我们选择的茶花花瓣颜色是粉红色,颜色偏浅,实验现象不是很明显,而月季花瓣较小,所以细胞相对也较小不利于观察,且花瓣较薄,不好撕取。
  2.5实验报告填写
  学生分组将各自设计制作的实验报告填写完成并上交老师批改。
  3.研究反思
  通过本次的实验让我们认识到,教师在带领学生进行正式实验之前应先做预实验,以提高实验的成功率并节省实验时间,提高课堂效率。所谓实践出真知,这些做的不好的地方值得我们以后借鉴与改进。也有值得肯定地方,改进实验通过对实验装置与过程的优化,不仅增加了对照组,更为重要的是实验操作简便、安全,避免了实验耗时长的弊端。
  结语:
  学生在探究中理解了科学概念,在解决问题中养成了科学思维的习惯,提高了解决实际问题的能力,使核心素养真正纳人并深化到课程改革的过程中去,尤其是融入新的课程标准中,更好的提高了学生的科学探究能力。
  参考文献:
  [1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准,2017版[M].人民教育出版社,2018:12.
  [2]刘玉静.合作学习教学策略[M].北京师范大学出版社,2011:46-48.
  湖南省湘潭市湖南科技大学 袁戴丽

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