【论文摘要】实验设计题能拓宽学生的思维空间,有利于学生的科学素养和创新能力的培养。鉴于当前学生对生物学实验教学普遍重视不够,学生缺乏对实验设计基础知识的学习和训练,因此学生的实验设计能力较差。为尽快而有效地提高学生的生物实验设计能力,应加强该方面的教学实践。
1 拓展教学,明确实验设计原理
着名教育学家布鲁姆认为决定教学效果有三个主要因素:认知的前提能力(基础知识)、情感的前提特性(参加学习的动机情感)、教学的质。它们对学习速度的影响分别是50%、25%、25%,虽然有了知识不等于就有了能力,但没有知识则不可能提高能力,由此可见基础知识的重要地位,因此实验设计之前必须深谙实验设计的原理。
1.1挖掘教材中的实验设计理论知识在现行的教材中对生物学实验设计的基本原则和方法等内容没有专门的系统阐述,而是把它们隐含在教材的实验内容和生物学史的内容之中,这就要教师应善于发现并挖掘出教材中的隐含信息,帮助学生了解和掌握学实验设计的理论知识。例如复习“唾液淀粉酶对淀粉的消化作用”实验时,通过对实验原理、操作步骤的细致分析,帮助学生形成科学、严谨的实验设计思想;通过比较对照组实验在实验过程中的重要作用,使学生学会运用实验设计科学性原则――设立对照组;通过实验内容的剖析,使学生掌握实验设计准确性原则――设立多因子变量。通过分析生长素的发现历程和孟德尔遗传规律的揭示过程使学生了解实验设计的基本方法和步骤。
1.2补充经典实验,优化实验设计理论知识分析教材中的实验,发现实验内容少且缺乏系统性的方法指导,这对于学生全面了解实验设计的理论知识是不够的。因此,在教学中可以适当地补充生物学的经典实验(如伞藻的嫁接实验、童弟周培育单尾鳍金鱼实验等),着重让学生了解实验者的实验意图,认识实验的形成过程,分析实验设置的实验条件的目的。这对于学生进一步理解实验设计的原则,掌握实验设计的方法,都是十分重要的。
2 强化实验设计训练,是培养学生实验设计能力的必经之路
学生在明确了实验设计的基本原理后,只有通过必要的实验设计训练,才能真正掌握实验设计的方法,提高实验设计能力。
2.1课本实验的重新设计树立实验设计的信心进行实验设计的初期,学生对实验设计方案的思路模糊,存在畏惧心理。此时教师可采取由浅入深、循序渐进的策略,帮助学生树立实验设计的自信心。课本实验是学生既熟悉又亲切的知识,教师在课本实验的复习中可灵活地改变实验的某个条件,让学生模仿课本实验的程序进行简单的实验设计,使学生从中获得成功感,增强对实验设计的兴趣;同时在“模仿”过程中训练学生实验设计的思维方式,使学生初步形成实验设计的正确思路,为实验设计实施的可行性奠定良好的心理基础。
2.2典型习题的剖析——理顺实验设计的思路加强学生实验能力的培养,不但要重视分析和解释实验现象和结果,以及推导实验结论能力的培养,更应重视培养设计实验方案的能力。无论哪种类型的生物实验设计,其本质都是根据实验题目所提出的问题,运用已具备的生物知识或生物技能,有时甚至是根据实验题目所给出的信息或提示,构思出解决问题的方案,这有助于培养学生思维的发散性,综全知识和解决实际问题的能力。提高学生实验设计的能力,教师不但要让学生明确实验设计师的理论知识,更重要的是应让学生掌握学生实验设计的正确思路。实验设计的基本思路为:①明确要求和目的→②联系理论原理→③确定实验思路→④设计实验步骤→⑤实验结果的预期、分析和讨论。由于实验设计题常常开放度较大,设计的实验步骤甚至在方法上可能不统一,但只要是科学的、合理的、可行的,都应给予认可。
2.3专题训练——深化实验设计的理解“实践出真知”,学习的目的在于应用,只有将知识应用于实践,才能加深对知识的理解和巩固,从而形成相应的技能。学生在明确了实验设计的基本原则和思路之后,一定数量的设计练习是必要的,它可培养学生综合处理信息的能力、逻辑思维能力以及语言文字的表达能力等,提高实验设计题的应答准确性。为了使学生更好地掌握实验设计的方法,提高运用知识解决问题的能力,可以按照实验设计题的类型采用专题训练的做法。专题训练的内容有:①设计实验方案:如观察生长素或生长素类似物对植物生长发育的影响,这种题型要求学生根据题目的要求和给出的条件,确定跟书本相关的知识点涉及的实验原理,构思相关的生物情景,而后再设计便于操作的实验方案。这有利于培养学生想象能力、设计能力和创造能力。②设计实验步骤:此类题目要求学生根据给定的器材和药品以及实验提出的目的,设计或补全实验步骤。③设计实验改进方法:此类题目主要检查学生对实验设计的严密性和科学性的把握,并以此为媒介,引导解决问题的思路方法,进一步培养学生的科学素质和实验思维能力。
2.4交流点拨——提高实验设计的能力由于实验设计题具有开放性的特点,再加上每个学生自己独特的思考方法和不同的解决问题的途径,得出的结果是多种多样的,设计水平高低不同。所以,在进行了一定数量的设计训练后,教师要及时给予点拨或引导学生交流设计成果,总结出生物实验设计方案的基本思路和评价标准,从而使学生巩固实验设计方法,提高实验设计的能力。另外,通过学生对实验设计方案的讨论,可以互相取长补短,完善设计方案,丰富设计内容。同学的启示和教师点拨丰富了解题的思路,启迪了思维,通过交流点拨使每个同学对问题的理解更加全面和深入,实验设计能力从本质上得到了很大的提高。
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