初中生物学科科学探究实验的优化策略

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初中生物学科科学探究实验的优化策略

肖永刚

烟台市 牟平区观水镇初级中学 264100

科学探究是指根据问题的需要确立研究目标,应用所学知识,选择适当仪器、药品和材料,设计实验去验证或探索某一原理和现象的过程. 是学生积极主动获取生物科学知识、领悟科学研究方法的有效手段之一,目的是把学生从照抄、照搬、照做的状态引导为自主、独立、创新的状态。这需要教师在平常的教学中不断领悟贯彻新的教学理念、新的教学方式,鼓励和肯定学生的思维火花,为学生提供更多亲自尝试和实践的机会,不断放手让学生在实践中探究和发现新知,从而切实培养学生的创新意识、创新思维及实践能力,全面提高学生的科学素养,为此我们从以下几方面对初中生物课程中的科学探究进行了优化:

一、优化实验材料,创新实验方案。

实验材料是否优质,实验方案是否合理,直接影响了实验教学的成功与否。教师应该创造性地“活用”教材,而不是“照搬”教材。例:探究“酒精或烟草浸出液对水蚤心率的影响”,由于水蚤这种实验材料不太好找,而且需要学生借助显微镜来进行观察,学生操作有一定的难度,实验误差较大。因此我们在实验室中选用易于饲养,对环境要求不是很苛刻的小鱼来代替水蚤,探究“不同浓度的烟草浸出液对小鱼呼吸频率的影响”,并且一条小鱼可以反复用来实验,既方便学生操作又能使学生更形象直观的观察到实验现象(鳃盖的活动情况)。实验结束后通过电脑的数据统计,引导学生分析实验数据并借助Excel工具绘制出曲线图(在Excel中,选中平均值数据,选择“插入”——图表——折线图,可以将数据实时转化成折线图表)。这样可以提升学生对实验数据的分析和解读能力,提高学生综合运用信息技术的能力,帮助学生得出正确的实验结论。

通过探究烟草浸出液对小鱼呼吸频率的影响这一实验,学生对“酒精或烟草浸出液对生物的影响”实验的原理和现象有了一定的了解,在这个基础上,再用水蚤进行相关的实验,便于学生理解和操作。

二、明确实验目的,创新探究目标

学生在明确实验目的基础上,教师可以给学生创造机会,让学生扮演科学家的角色,制定自己的探究目标,去探究科学的奥秘,去提升自己的实践能力,并在成功中享受到创造的喜悦。

实践出真知。知识来源于生活,更要服务于生活。如:在探究种子萌发条件实验中,结合农村学校的先天优势,老师提出了几个问题:农业生产中,为什么选择春天播种?为什么要先松土再播种?为什么要雨后播种?结合这些生活实际,老师引导学生提出问题、作出假设,让学生以小组为单位,发挥自己的想象力和创造力,自行设计实验方案。其中有些方案虽然显得幼稚和不成熟,甚至有很多错误,但我对他们自主探究的积极性仍然给予了高度评价,并与学生一起讨论、分析、筛选了几个可行性较强的方案,进行实验操作和验证。

在完成课本实验内容的基础上,有的学生好奇的问:为什么妈妈在生豆芽菜时,要用黑布遮光?为什么种子在无土壤的情况下也可萌发?在老师的引导下,学生作出了如下假设:“种子萌发与光无关”;“种子萌发不需要土壤”。在学生提出了新的设想后,老师引导学生就其中的一项假设自主设计实验方案,然后小组研讨,取长补短使之完善。下面是一组学生设计的一个比较好的实验方案。

探究“阳光是不是种子萌发必需的外界条件”。学生准备了两组种子萌发实验的装置,在其他条件都相同且适宜的情况下,一组装置放在阳光下,另一组放在暗室中,用有、无阳光照射作对照,实验结果就可以说明阳光对种子萌发是否有影响。如果我们只在阳光下做了种子萌发实验,没有做对照实验,就不能更直观、更充分地说明阳光是不是种子萌发必需的外界条件。

经过实际操作后,学生又在教师的指导下对实验步骤和结果进行逐一分析,对其中发现的问题给予及时地纠正,从而使实验结果更加科学可靠。

三、优化实验设计,提高创新能力

我们在进行实验设计时,尽量采取简单易操作、形象直

观便于观察的方式进行实验设计。例初二下册“模拟动脉粥样硬化对血液流动的影响”实验,参照课本提供的实验方案,通过课前教师实验,我们发现漏斗和代替血液的清水颜色太过相似,使实验中“血流情况”不明显,失去了实验的直观性,并且在实验中开始倒水的时间、烧杯倾斜的角度等有差异,这样很容易产生实验误差,使实验失去了它的真实性和有效性。后来经过反复琢磨我们对实验装置进行了如下改进:用红墨水代替清水,在两个漏斗下端各连接一段等长的胶皮管,用胶皮管夹夹住,在两个漏斗内装满等量的水,同时松开夹子,观察和比较两个漏斗中的水分全部流尽所用时间的长短,来判断动脉粥样硬化对血液流动的影响。这样可以有效减少人为因素造成的实验误差,使实验更科学、准确、有效。

四、结合地方特色,开展创新实验

任何一种生物都能生活在一定的环境中,结合本地的气候和生态特点,因地制宜地组织和设计创新性实验也是值得尝试的。这不仅是对教学内容的实践和检验,也是学生了解生活、体验生活的重要环节。例如:到了春天,农村开始种花生,用心观察就会发现,农民伯伯用塑料薄膜覆盖播种。为什么要覆盖薄膜?为什么有的用透明薄膜,有的用黑色不透明薄膜?两种薄膜种植有什么区别?联系种子萌发的环境条件,就可以开展“光对种子的萌发有无影响”的实验。还可以结合光合作用的有关知识,来开展“光是光合作用不可缺少的条件”的实验,引导学生实验、分析“为什么透明的薄膜易长杂草,而黑色不透明的薄膜内不易长杂草”。

再如:每年的开春,农民伯伯开始栽种树苗,为什么会选择这个时候移栽树苗?除了与温度有关外,还有什么原因?老师可引导学生结合“蒸腾作用”的有关知识,开展“叶是蒸腾作用的主要器官吗?”进行实验。设置以叶为变量的对照实验,让学生通过实验验证了叶是蒸腾作用的主要器官,也明白了“移栽植物时,要选择没长出叶的时期移栽”的道理。通过以上实验,学生不仅巩固了课本上的理论知识,更极大地提高了运用所学知识分析问题、解决实际问题的能力,真正达到了学以致用的目的。

五、反思实验结果,提高创新兴趣

实验可以有效地激发学生的兴趣。科学探究活动或实验教学中激发学生兴趣很关键,学生在实践过程中通过动手动脑,克服种种困难,最后获得实验成功,此时由学习成功的喜悦而产生的兴趣和学习的愿望转化为一种热爱科学的素质和志向。例如:探究光对蚯蚓分布影响的实验,学生在实验中观察,看到蚯蚓的前端有个像指环一样的结构,学生不知道这是什么结构,有什么作用。这时向学生说明是环带,环带与蚯蚓的生殖有关,又称其为生殖带。当学生触摸到蚯蚓的腹面很粗糙和体壁有黏液,就觉得奇怪,接着提问:蚯蚓的腹面粗糙对它有什么作用?蚯蚓体壁的黏液干了对它有什么影响?学生不知道原因,就会表现出对问题的兴趣,表现出探究的意愿。在此基础上,教师引导学生对一个问题进行实验设计和实施,在激发学生兴趣的前提下,有效进行科学方法的训练。

创造性的对实验材料、实验方案进行优化改进,有利于教师把生物学核心素养的提升过程变得鲜活而真实,有助于激发学生的探知欲望,加深对学科知识的理解,让学生感受到生物学知识就存在现实的生活之中,体悟到学习生物学会让自己受益终生。

优化实验结构,极大程度激发了学生学习生物学的兴趣,有效提升了学生的探究实践能力,让学生思维迸发了创新的活力,全面提升了学生的学科素养,更重要的是,将学科学、爱科学的理念和意识根植于学生心中,具有非常重要的意义。

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