淺談中學(xué)生物探究式教學(xué)設(shè)計與實施及淺談自主設(shè)計實驗

PAGEPAGE6淺談中學(xué)生物探究式教學(xué)設(shè)計與實施

[摘要]

新課程標準倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，新的《考試大綱》對學(xué)生實驗與探究能力提出了明確且具體的四點要求。在教學(xué)中，怎樣培養(yǎng)學(xué)生探究能力，弘揚學(xué)生個性是每個教師必須思考的問題。[關(guān)鍵詞]

探究式教學(xué)

中學(xué)生物學(xué)教學(xué)

探究活動

新課程改革，不僅將科學(xué)探究作為一種學(xué)習(xí)方法，而且把探究式學(xué)習(xí)放在突出地位，探究式學(xué)習(xí)能有效地促進學(xué)生主動獲取知識，發(fā)展能力，是執(zhí)行新“課標”的有效途徑。因此在講授生物科學(xué)知識時，如何讓學(xué)生通過探究，自己得出結(jié)論，就顯得十分重要了。一、對探究式教學(xué)的理解探究式教學(xué)的淵源可追溯到20世紀初，即杜威提出的以兒童為中心，從做中學(xué)開始的主張。20世紀中葉，美國生物學(xué)家、教育家施瓦布在多年研究的基礎(chǔ)上提出了探究式教學(xué)方法。施瓦布認為科學(xué)知識、科學(xué)結(jié)構(gòu)處在不斷的變化中，隨著探究方法的改變，它們會不斷地更新和修正。因此不能把科學(xué)知識當(dāng)作絕對的真理教給學(xué)生，而應(yīng)作為有證據(jù)的結(jié)論；教學(xué)內(nèi)容應(yīng)體現(xiàn)科學(xué)特有的探究方法，如解決問題的方法等；教師應(yīng)當(dāng)用探究方法來教授知識，學(xué)生也應(yīng)通過探究活動來進行學(xué)習(xí)。探究實際存在于我們生活的各個方面，有科學(xué)領(lǐng)域的探究，有生活領(lǐng)域的探究，有課堂上的探究活動等。課堂上探究式教學(xué)實際就是，將科學(xué)領(lǐng)域的探究引入課堂，在學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)概念、原理之前，先進行探究活動，再根據(jù)自己的探究結(jié)果，做出科學(xué)的解釋。即讓學(xué)生通過重復(fù)或模擬科學(xué)家的探究過程，理解科學(xué)概念、科學(xué)原理和科學(xué)的本質(zhì)，并培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和意識。二、生物課堂探究式教學(xué)的實踐1.探究式教學(xué)的中心環(huán)節(jié)是探究。在參與探究時，學(xué)生們要能描述物體和事件，能提出問題，能作出解釋，能根據(jù)現(xiàn)有的科學(xué)知識對所作解釋加以檢驗，并且能把自己的看法和意思傳達給別人。學(xué)生們得會提出自己的假設(shè)，會運用判斷思維和邏輯思維，會考慮可能的各種解釋，這是探究教學(xué)和傳統(tǒng)的結(jié)論式教學(xué)模式的最主要區(qū)別。探究活動起始于問題的提出，教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的難易、學(xué)生的學(xué)識和能力水平，可以讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)并提出問題，也可以是教師創(chuàng)設(shè)一定的情境，引導(dǎo)學(xué)生提出問題，或者是教師利用教材提出問題。對于學(xué)生自己提出的問題，教師要幫助其歸納和分類，以便探究的順利進行。例如，在教授初中生物葉片結(jié)構(gòu)內(nèi)容時，課前讓同學(xué)們采集不同的葉片，觀察葉的特點。在課堂上讓他們以小組為單位，把觀察和采集過程中，對植物的葉想要研究的問題提出來。學(xué)生提出的問題是五花八門的，象葉片為什么是綠色、葉中間的紋絡(luò)是什么，有什么作用等三十多個問題。教師要充分肯定學(xué)生提出的問題，然后與學(xué)生共同將這些問題歸類，指出：同學(xué)們提出的問題包括葉的結(jié)構(gòu)和功能兩大方面。2.探究式教學(xué)模式特別強調(diào)教師在課堂教學(xué)活動中的主導(dǎo)地位。在探究活動中，要求教師及時指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生們的問題，引導(dǎo)學(xué)生探尋解決問題的方法和進行小組之間的交流與協(xié)作，同時兼顧課堂教學(xué)的進程。課堂教學(xué)是在教師的組織與引導(dǎo)下，學(xué)生們就自己的問題提出假設(shè)，設(shè)計實驗并實施實驗，觀察記錄實驗現(xiàn)象，對所記錄的結(jié)果進行分析，然后通過小組間的交流、討論等活動，由學(xué)生自己總結(jié)得出結(jié)論。如葉片結(jié)構(gòu)的探究，在學(xué)生提出問題并大致分類后，教師根據(jù)教學(xué)的要求，針對學(xué)生提出的問題指出：我們在課上不一定能解決所有的問題，下面每組就葉片的結(jié)構(gòu)，找出一個你們組最感興趣的問題，提出假設(shè)和設(shè)計進行研究的方案（設(shè)計實驗）或提出研究設(shè)想。讓學(xué)生根據(jù)自己感興趣的問題，設(shè)計實驗，請各小組匯報自己將要研究的問題和初步設(shè)想。匯報后，讓研究相同內(nèi)容的組交流研究方法，引導(dǎo)學(xué)生從外向內(nèi)逐步研究，各組討論改進實驗方法和過程，然后實施自己的實驗，并觀察、記錄實驗現(xiàn)象。最后綜合各個小組的觀察、探究的結(jié)果，得出結(jié)論，即葉片的結(jié)構(gòu)組成。整個教學(xué)活動是在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生在動手、動眼、動腦的探究活動中完成的。在此過程中，學(xué)生需要將他們目前所掌握的生物學(xué)知識，同他們從各種渠道獲得的生物學(xué)知識聯(lián)系起來，并把它們應(yīng)用于新的問題里去。即通過探究學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅可以了解葉片的結(jié)構(gòu)，還能解釋為什么葉片正面比背面的顏色深、一般氣孔下表皮比上表皮多、落葉時為什么葉的背面向上等相關(guān)問題。因此，通過探究學(xué)習(xí)，學(xué)生們不僅能學(xué)到生物知識，還能受到實驗技能和科學(xué)方法的訓(xùn)練，同時可以培養(yǎng)學(xué)生不斷探究、團結(jié)協(xié)作的科學(xué)精神，實事求是的科學(xué)態(tài)度，更重要的是可以提高他們解決問題、參與決策的能力。三、生物課堂進行探究式教學(xué)的思考1.更新育人觀念，從教學(xué)實際出發(fā)，營造有利于探究教學(xué)的環(huán)境教師作為探究活動的主導(dǎo)，要激起學(xué)生們強烈的求知欲望。因此進行探究式教學(xué)，教師首先要更新觀念，把育人觀放在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)研究和創(chuàng)新能力及創(chuàng)新意識上，而不是教給學(xué)生多少知識。要通過探究式教學(xué)，教給學(xué)生獲取知識的能力方法。其次，要從自己學(xué)校的教學(xué)實際和學(xué)生的實際出發(fā)，采用多種教學(xué)方法，設(shè)計探究教學(xué)活動。例如在初中，可以很好地利用教材中的實驗，按照探索式教學(xué)的需要進行改造，把驗證性實驗變?yōu)樘剿餍詫嶒?，注重實驗設(shè)計、動手、動腦能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生在實驗探索的過程中學(xué)習(xí)生物學(xué)知識。高中生物課，有關(guān)生物學(xué)實質(zhì)和微觀的內(nèi)容較多，此時探究式教學(xué)可以利用多媒體或模擬實驗，以講述或討論的方式，引導(dǎo)學(xué)生提出研究的方法、建議或?qū)嶒炘O(shè)計的思路，讓學(xué)生了解生物學(xué)結(jié)論形成的過程，重在培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識。但教學(xué)安排不要為了探究而探究。中學(xué)生物課內(nèi)容中，可探究的內(nèi)容有很多，但有些內(nèi)容不適宜進行探究，因此探究式教學(xué)一定要符合教師和學(xué)生的實際。例如：在講授性別決定和伴性遺傳時，教學(xué)中教師可采用課件模擬情景，畫面中出現(xiàn)18世紀英國著名的化學(xué)家兼物理學(xué)家道爾頓在圣誕節(jié)時買了一雙自認為是“棕灰色”的襪子送給母親，母親看到后感到襪子的顏色過于鮮艷，告訴他：我這么大歲數(shù)怎么能穿櫻桃紅色的襪子呢？他感到很納悶！于是他就去問他的弟弟和周圍的人，只有弟弟和他認為是“棕灰色”。學(xué)生看后心里同樣感到奇怪，疑惑不解，頓生疑問，為什么道爾頓和他的弟弟把鮮艷的櫻桃紅色認為是“棕灰色”呢？這樣就達到了引發(fā)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生探究欲望的目的，學(xué)生經(jīng)過探究、互動討論，既了解了伴性遺傳的實質(zhì)，又學(xué)會了應(yīng)用基因分離定律解釋伴性遺傳現(xiàn)象。2.如何延伸課堂探究式教學(xué)活動教學(xué)活動是師生雙邊互動的過程，學(xué)生在教學(xué)活動中占有主體地位。教學(xué)既然以學(xué)生為中心，探究就應(yīng)是主動學(xué)習(xí)的核心。實踐表明：探究式的教學(xué)活動，把求知和發(fā)現(xiàn)統(tǒng)一起來，能改變學(xué)生的學(xué)習(xí)觀念，有利于科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)。教師要善于促進學(xué)生思考，善于捕捉學(xué)生的不同想法，善于引導(dǎo)學(xué)生通過對事物或現(xiàn)象的觀察與探究，建立起自己的新理解。例如，我在教“植物的激素調(diào)節(jié)”內(nèi)容時，用一首古詩中的詩句：“滿園春色關(guān)不住，一枝紅杏出墻來”引入新課，隨手在黑板上寫出“這枝紅杏是出南墻還是出北墻？為什么？”激發(fā)學(xué)生的興趣，學(xué)生立刻對這個問題發(fā)生了爭執(zhí)，這時我因勢利導(dǎo)，組織了一次互動探究。師：現(xiàn)在我們來辯論“這枝紅杏是出南墻還是出北墻？”這個問題，請認為是出南墻的正方闡述自己的觀點，認為是出北墻的反方準備駁斥理由。正方、反方各抒己見，學(xué)生把生物學(xué)知識和地理學(xué)知識等都應(yīng)用到辯論中。美國一位著名的科學(xué)教育者路特福認為：科學(xué)是一種探究的過程，也是一種開放的、積極的研究過程。我們的探究式教學(xué)活動僅局限于課堂教學(xué)上，適合于學(xué)習(xí)概念和原理，是一種指導(dǎo)性的探究活動，還未達到開放性的探究。開放性的探究是指一個探究活動，從提出問題，制定探究計劃，搜集和分析處理證據(jù)，到交流總結(jié)結(jié)果，都是學(xué)生自己完成的。開放性的探究是課堂探究式教學(xué)活動的延伸，更有利于培養(yǎng)學(xué)生的研究能力和創(chuàng)新能力，是我們教學(xué)中追求的更高層次的目標。3.配合課堂探究式教學(xué)活動，改進評價方法。在生物課堂探究式教學(xué)活動中，教師選擇和設(shè)計的教學(xué)活動都是以學(xué)生為出發(fā)點和歸宿，把學(xué)生作為教育的主體，盡可能多地給學(xué)生提供探究和實踐的機會，使學(xué)生在課堂中有開展探索性活動的廣闊空間和時間，主動投入到學(xué)習(xí)的過程中。因此對學(xué)生進行評價的方式也應(yīng)有所改變。除學(xué)期末的終結(jié)評價外，在探究過程中階段評價更為重要。結(jié)合探究過程，對學(xué)生學(xué)習(xí)的態(tài)度、方法和過程給予評價，有利于對學(xué)生進行全面、綜合的考查，也有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的效率?？傊?，要提高探究能力，就要讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)和發(fā)展的主人。通過激發(fā)探究性學(xué)習(xí)的內(nèi)在需求，從根本上促進學(xué)生認知、能力、個性的發(fā)展，乃至完美人格的形成。探究能力的培養(yǎng)非一日之寒。在教學(xué)中，教師要善于挖掘培養(yǎng)探究能力的途徑，在潛移默化中讓學(xué)生習(xí)慣于探究性思維，學(xué)生探究能力提高才能水到渠成。

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淺談自主設(shè)計實驗[摘要]物理實驗教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生運用已學(xué)過的物理理論，實驗方法，實驗儀器等遷移到新的情景問題中自主設(shè)計實驗，解決問題，有助于培養(yǎng)學(xué)生主動探索精神，創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。本文從遷移已學(xué)過的實驗方法，自主設(shè)計實驗解決問題、從樹立“轉(zhuǎn)換”思想，開拓自主設(shè)計實驗的思路、從靈活運用實驗儀器，完成自主性設(shè)計實驗等幾方面闡述培養(yǎng)學(xué)生的自主設(shè)計實驗?zāi)芰?。[關(guān)鍵詞]物理實驗自主設(shè)計

傳統(tǒng)的物理實驗教學(xué)模式是“背實驗”，從實驗?zāi)康?、原理、步驟到實驗的注意事項等內(nèi)容一遍遍重復(fù)，死記硬背。但是做實驗不是培養(yǎng)熟練操作的“技工”，而是要培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。正如愛因斯坦所說：“對真理的探索比占有更加寶貴”。和過去實驗教學(xué)的要求相比，新課標下對實驗的要求，除了要求學(xué)生能獨立完成大綱所規(guī)定的實驗以外，還要求學(xué)生能靈活運用已經(jīng)學(xué)過的物理理論，實驗方法和實驗儀器遷移到新的情景問題中自主設(shè)計實驗，解決問題，發(fā)現(xiàn)問題，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神，創(chuàng)新能力，從而達到培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。在中學(xué)階段，物理實驗教學(xué)如何展開，才能真正達到實驗教學(xué)的目的，這一直是中學(xué)物理老師的探索課題。下面，我來談一談自主設(shè)計實驗常用的幾種方法。1、遷移已學(xué)過的實驗方法，自主設(shè)計實驗解決問題在進行實驗時，首先要弄明白實驗的目的、題目或課題要求測定什么物理量，或要求驗證、探索什么規(guī)律，這是實驗的目的，是實驗設(shè)計的出發(fā)點。實驗?zāi)康拿鞔_后，應(yīng)用所學(xué)的知識，廣泛聯(lián)系，看看該物理量或該物理規(guī)律在那些物理內(nèi)容中出現(xiàn)過，與那些物理現(xiàn)象有關(guān)，與那些物理量有直接的聯(lián)系，從而遷移已經(jīng)學(xué)過的物理知識，實驗方法進行實驗設(shè)計、改造和創(chuàng)新，從而解決問題。例如：電表（電壓表或電流表）是電學(xué)中重要的儀表。在實際使用中，電壓表的電阻很大但不是無窮大，電流表的內(nèi)阻很小但不是零，因此不是理想的電表。非理想的電表對電路的影響不能忽略，這就需要知道電表的內(nèi)阻，那么怎樣才知道電表的內(nèi)阻呢？教才中只介紹測量電流表內(nèi)阻的方法（即半偏法），實際上我們可以用測量電流表內(nèi)阻的方法遷移到測量電壓表的內(nèi)阻。所以在用半偏法測電流表內(nèi)阻的實驗教學(xué)過程中，要引導(dǎo)學(xué)生會用此方法測量電壓表的內(nèi)阻等一些問題。分析：用半偏法測量電壓表的內(nèi)阻，就同測量電流表的內(nèi)阻一樣，首先要讓電壓表滿偏：在電動勢大于電壓表的情況下，可以利用滑動變阻器分壓接法達到滿偏的目的；然后在讓其半偏：可以利用電阻箱和電壓表串聯(lián)，通過調(diào)節(jié)電阻箱達到半偏的目的。E，E，rS（乙）VR2S’R02PQE，rS（甲）AR01R1S’I圖1實驗：用半偏法測電流表內(nèi)阻和測電壓表內(nèi)阻，電路圖如圖1所示。甲圖實驗時先斷開開關(guān)S’，閉合S，調(diào)整滑動變阻器R01（限流法連接），使電流表A滿度（即指針指滿刻度處）；再閉合S’，調(diào)整電阻箱R1，使電流表A的指針恰好指到半滿度處，讀出此時電阻箱的阻值R，則電流表A的電阻rA=R。乙圖實驗時先閉合開關(guān)S’及S，調(diào)整滑動變阻器R02（分壓法連接），使電壓表V滿度；再斷開S’，調(diào)整電阻箱R2，使電壓表V的指針恰好指到半滿度處，讀出此時電阻箱的阻值R，則電壓表V的電阻rV=R。說明：甲圖因R1與電流表并聯(lián)后電阻減小，總電流增大，故測量結(jié)果偏小，乙圖因斷開后電阻增大，總電流減小，PQ兩端電壓增大，測量結(jié)果偏大。2、樹立“轉(zhuǎn)換”思想，開拓自主設(shè)計實驗的思路要提高實驗設(shè)計能力，必須認真體會物理教材上的實驗思路，其實物理教材蘊含著大量的實驗設(shè)計實驗方法，將某些不易顯示、不易測量的物理量轉(zhuǎn)化為易于顯示、易于測量的物理量的方法稱為轉(zhuǎn)換法（簡接測量法）。例如，測力計是把力的大小轉(zhuǎn)換為彈簧的伸長量；打點計時器是把流逝的時間轉(zhuǎn)換為震針的周期震動；電流表是利用電流在磁場中受力，把電流轉(zhuǎn)化為指針的偏轉(zhuǎn)角；用單擺測重力加速度是通過公式，把g的測量轉(zhuǎn)換為T和l的測量；驗證碰撞中的動量守恒，采用了轉(zhuǎn)化的方法把中的“v”轉(zhuǎn)化為中能直接測量的長度，物理中的轉(zhuǎn)化思想是設(shè)計性實驗的一個基本思想。例如：如圖2所示，水平桌面上固定著斜面體A，有小塊B。斜面體的斜面是曲面，由其截面圖可以看出曲線下端剛好在桌子邊沿，并且其切線是水平的?，F(xiàn)提供的實驗的測量工具只有：天平，直尺。其他的實驗器材可根據(jù)實驗需要自選。先要設(shè)計一個實驗，測出小鐵塊B自斜面頂端由靜止下滑到底端的過程中，摩擦力對小鐵塊B做的功，請回答下面的問題：除提供的器材外，還需選用什么器材？簡要說明要測量的物理量及表示符號。寫出實驗結(jié)果的表達式（重力加速度已知）。解析物理由曲面頂端下滑到底端的過程中，只有重力和摩擦力做功，二力做功的代數(shù)和等于物體動能的變化量，因此只要測出物體下滑過程中重力的功，利用平拋運動的有關(guān)知識測出物體滑到曲面底端時的速度為v，可得，再利用動能定理：，即可求出摩擦力做的功：，因此本題的答案如下：白紙，復(fù)寫紙，重錘斜面高度