在培育站导师张老师额带领下,我们进行了第三次线上读书会,以“倡导探究性实验”为主题,围绕一个探究性实验进行分析设计,在学员们的设计展示之后,导师从初中学生接受度和实验完成度两个方面对学员的探究性实验设计做出了评价,强调要重视学生实际,关注学生学习能力,在此基础上再进行实验设计,才能保证学生探究实验的进行。
以下是我的实验设计:
探究绿叶在光照条件下产生有机物 实验教学设计
在生物课程基本理念的要求下,探究性实验的主体逐渐转为学生本身,因此学生在教师课堂的引导下自主进行提出问题、作出假设、合作制定、实施计划和得出结论后的交流探讨,就在生物教学中逐步占重要地位,而在对实验的探究、设计、谈论中,教师多层次的步骤推动不仅能促进学生对知识的掌握,还能潜移默化的影响生物学科素养的发展。接下来我以探究光是否为绿叶制造有机物不可缺少的条件这一实验为例,谈谈探究性实验该如何实施。
首先对于实验的开展,教师需要做一些预先的准备。学生的知识掌握程度/动手能力/实验的操作性和安全性需要提前考察,进而规避一些课堂问题。而对于绿叶在光照条件下制造有机物这一实验来说,学生对光合作用原理概念抽象,动手能力较弱,第一次接触较多的实验用具和酒精灯这些问题就要求教师为学生们做好课前的准备和预习指导。
在课堂中开展探究性实验首先需要一个引子,引起学生的兴趣和好奇心,进而增加他们对实验探究和设计的热情和专注度。比如说根据植物长期无光照情况下会枯死引起学生对光照对绿叶的重要性和意义的思考,进而探究思考绿叶会在光照条件下生成什么物质供给自己的生活,在教师的引导下提出问题,并作出假设——光是为绿叶制造有机物不可缺少的条件。
为了让学生更好的体验科学家们探索光合作用的历程,激励他们努力获得与科学家结论相似的结果,改变学生的学习方式,促进领悟科学的本质,探究实验开放学生亲自动手,合作探讨思考完成。
实验准备包括提前将一盆绿叶植物放在黑暗处两到三天,在经过暗处理的绿叶植物上选取同一片不同部分的绿叶,用黑纸片将叶的各部分正反面都夹紧,然后将其移到阳光下照射3-4小时。为节省课堂时间,教师可以预先做好准备工作,这一过程也可通过实验视频学习加深学生的学习印象。同时,在学生观看准备视频时,教师可在学生的观察中加入提问促进学生对实验过程的思考探究。比如说启发思考:为什么要绿叶植物在黑暗中放置两到三天;为什么要用同一片叶片;为什么要用黑纸片把正反两面都夹紧;引起学生对生物科学的基本素养和方法——控制变量法的重视和记忆。
预先准备避免课堂实验无法完成,在接下来的实验操作中,教师先展示指导实验操作流程对于学生的模仿操作有良好的指导意义,最好能有导学案归纳操作步骤避免学生忘记一些小的方面,也便于学生以后的学习回顾。
接下来的实验操作是将遮光处理过的叶片剪下,去掉黑纸片,浸入盛有酒精的烧杯中,隔水加热,使叶片的绿色褪去。
酒精灯使用时教师应指导强调生物科学探究的基本操作规范——用酒精灯的外焰进行加热,熄灭酒精灯时要用盖子熄灭。
在操作展示讲解的同时也引起学生观察、、探究和思考操作原理。比如为什么要隔水加热,是因为酒精易燃,那为什么要用酒精而不是在水中直接加热呢,进而引导学生思考酒精在该步骤中的的作用,溶解叶绿素,而为什么要溶解叶绿素呢,又能够引出科学实验的基本操作和方法,去掉其他变量影响以方便实验观察。这样的问题设计不仅加强了学生对知识的学习和记忆,也在问题引领中逐渐强化了学生的生物学科素养和科学意识。
学生操作时教师帮助其分组,分配任务,确保每个人都参与到实验中来探究思考,但又不花费大量器材,同时也一定程度上避免了安全隐患。在学生操作过程中,教师应当注意全局,适当的给个别学生一些技术指导和方法提示,促进学习任务的完成,也可以在指示操作中设置一些引导性、启发性、开放性的问题,开拓学生的思维。
溶解叶绿素后取出叶片,用清水漂洗干净,放在培养皿中滴加碘液,检测得光照部分变蓝。学生已经学习过淀粉遇碘变蓝,很容易根据实验现象得出结论绿叶在光照条件下生成了有机物淀粉。在这里有的学生的实验现象不太明显,教师要帮助学生分析其中的原因。
实验结束后教师也可以邀请学生上台来讲述自己的整个实验流程和内在原理以促进学生对整个知识的掌握程度,还可以让同学指出讲述不当的地方促进生生互动。最后,适当的留一些探究性的问题比如说光合作用的场所,以促进学生的进一步思考与探究。
倡导探究性实验要求教师在课堂实验设计的每一步都要引起学生的观察探究和思考,锻炼学生主动参与、勤于动手、积极思考、收集和处理科学信息能力、获取知识的能力、分析和解决问题的能力、交流与合作的能力,因此探究性实验课程的设计要更重视学生的全程参与,教师只做辅助和引导,提问推进,才能让学生真正参与实验,参与课堂,领悟科学本质,培养科学思维。