刊名: 教学与研究
Teaching and Research
主办: 中国人民大学
周期: 月刊
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 大16开
ISSN: 0257-2826
CN: 11-1454/G4
邮发代号: 2-256
历史沿革:
现用刊名:教学与研究
创刊时间:1953
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核心期刊:
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中文核心期刊(1996)
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核心素养视角下的初中生物实验改进与反思分析
【作者】 严 婷
【机构】 (新疆维吾尔族自治区哈密市豫哈实验学校)
【正文】摘 要:本文主要针对基于核心素养的初中生物实验教学进行分析和探讨。在对目前教学现状进行梳理后,提出了改进的优化策略,包括融合信息技术改进的演示性实验,创设教学的真实情境,加强验证性实验教学,践行自主合作,完善探究性实验以及跨学科实践活动,增强学生的社会责任感。通过这些措施,可以有效提升学生的科学思维能力、生命观念和科学探究能力,使其具备更强的社会责任感。
关键词:核心素养;初中生物;实验教学;优化策略
一、基于核心素养的初中生物学实验教学存在的主要问题
部分学校的实验室条件比较差,实验设备和材料不完备,有些实验无法正常进行,或者只能进行简单的操作。这给实验教学带来一定的局限性。生物实验涉及多种化学试剂和生物体,有时学生可能因为缺乏对实验的认识和安全意识,存在一定的操作风险和安全隐患。多数实验都采用标准化的操作流程,缺乏创新性和变化性[1]。学生在参与实验的过程中难以体验到科学探究的乐趣,可能导致学生对实验失去兴趣。一些学校的实验内容可能与学校的实验器材不太匹配,或者没有根据学生的实际需要来设计实验课程,使得实验教学的效果不尽如人意。很多学校在实验评价时可能只考虑了结果是否正确,忽视了学生在实验过程中的思考和探究能力。在这种评价模式下,学生可能只会追求结果而不去思考和探究实验背后的原理和规律。
此外,从教学模式来看,一些教师仍然存在“灌输”式的教育方式和传统的实验教学模式,未能真正将学生置于“探究”的角色中来。这导致学生的思维能力得不到有效提升,对于知识点的理解和应用也相对比较薄弱。
二、基于核心素养的初中生物学实验教学优化策略
(一)创设真实情境,加强验证性实验教学,培养学生的生命观念
创设真实情境是加强验证性初中生物实验教学的重要方法之一。在实践中,需要针对实验内容和学生需求,设计具有实际意义和科学性的实验方案和数据分析流程,通过引入真实的问题、案例和数据,促进学生的科学思维和实践能力的全面提升。在验证性实验中,可以借助现实生活中的场景和问题,设置具有实际意义和科学性的实验内容,让学生更加关注实验的意义和结果。在验证性实验中,可以引入具有挑战性和争议性的科学问题和事件,让学生在实验中逐步理解、分析和解决这些问题,从而增强他们的实验能力和科学素养[2]。在验证性实验中,要注意实验操作的真实性和可重复性,确保实验过程和数据分析都符合科学规范和要求,让学生在真实情境中进行科学探究和思考。在验证性实验中,要注意实验数据的分析和解读,引导学生运用统计分析方法和科学推理能力,对实验结果进行深入剖析和解释,从而进一步加深对生物学知识和实验技能的理解和掌握。例如,在《植物的生殖》实验中可以按照如下步骤去完成。
(1)实验名称:观察植物的生殖
(2)实验目的:观察和比较植物的有性生殖和无性生殖的不同表现形式。
(3)实验材料:两株相同种类的植物(如百合花、仙人掌等);剪刀;放大镜;玻璃片;盖玻片;水溶性染料(如甲苯粉红)。
(4)实验步骤:
准备两株相同种类的植物,其中一株为控制组,另一株进行处理;使用剪刀轻轻地将控制组的花朵采摘下来,用放大镜观察其细节结构,并记录所见的内容;处理组的花朵不进行采摘,先将其接上试管,再在花朵柱头处注入一滴水溶性染料;观察处理组的花朵,用放大镜观察其染色情况和细节结构,记录所见内容;将采集的控制组花粉覆盖在玻璃片上,并在其上加盖玻璃片,观察花粉的活性情况;将处理组的花朵染色后,将花柱和染料全部取出,放在玻璃片上室温静置,观察花粉在染料滴中的变化情况;对比控制组和处理组的观测结果,总结有性生殖和无性生殖的主要不同表现形式。
(5)实验结果:
通过观察控制组花朵的细节结构,我们可以清晰地看到花粉、子房、柱头等组成部分。在处理组的植物中,注入水溶性染料后,染料会沿着花柱流到子房中,染色的子房内部结构是清晰可见的,而处理组的花粉已被染色染料吸附,呈现不同颜色。在控制组中,花粉活性很高,可以轻松地覆盖在玻璃片上,而在处理组中,由于染料的作用,花粉的活性受到影响,难以单独观察。
(6)实验结论:
本实验可以帮助学生观察和比较有性生殖和无性生殖的不同表现形式,加深对植物繁衍生息的认识。同时,通过实验过程,学生可以了解植物的结构组成和生殖机制,提高其科学素养和实验操作能力。
(二)践行自主合作,完善探究性实验,提升学生科学探究能力
践行自主合作、完善探究性实验,可以有效提升学生的科学探究能力。在实践中,需要根据学生的实际情况,设置适合的探究性实验内容和方法,注重教师与学生的互动和交流,使学生在实践中获得更有价值和深层次的体验,从而提升他们的探究能力和创新能力。在探究性实验中,可以运用开放性问题来引导学生自主探究。例如,“为什么树叶在不同季节会变色?”通过这样的问题,激发学生的好奇心和探究欲望,让他们自主地寻找并解决问题。要让学生体验探究的过程,需要设置多样化的实验方案,让学生有机会进行探究式学习。例如,结合自然环境或者应用技术手段,课外探究等方式,来促进学生对知识的深层次理解。在自主探究中,可以引入小组合作制度,让学生在小组内相互交流,共同解决探究的问题。通过小组合作,让学生互相帮助和补充,丰富实验过程和实验结果。探究性实验的重点不仅在于实验过程,还在于实验数据的分析和解读[3]。教师可以引导学生采用科学数据分析方法,并鼓励学生主动整理和总结实验结果,分析和解决问题。例如,在《非生物因素对某种动物的影响》的实验课程的教学中,可以按照如下步骤去完成。
(1)实验名称:温度对小麦虫幼体发育的影响
(2)实验目的:探究不同温度条件下对小麦虫幼体发育的影响,从而了解非生物因素对动物生长发育的影响。
(3)实验材料:小麦虫卵;成年小麦虫(父母代);培养箱;恒温培养器;注射器;保温瓶;恒温水槽;镜片;显微镜;计时器。
(4)实验步骤:
将小麦虫卵和成年小麦虫放入培养箱内,让其自然交配产生后代幼体;将产下来的小麦虫幼体分别移到三个恒温培养器中,每个培养器内放置不同温度的水,即恒温水槽分别设置为15℃、25℃和35℃;在实验开始时,从每一个培养器耳朵处用注射器吸取相等数量的小麦虫幼体,放在镜片上观察并记录其体长、体宽和形态特征;将观察的小麦虫幼体放回相应的恒温培养器中,并将这些培养器放入恒温器内进行恒温处理(每天更换新的水);一周之后,从每个培养器里重新选取相等数量的小麦虫幼体,重复第三步操作,再次记录其体长、体宽和形态特征;持续进行观测和记录,直到小麦虫幼体发育成为成虫为止。
(5)实验结果:
在15℃的条件下,小麦虫幼体的生长速度较慢,体型小,不健康;在25℃的条件下,小麦虫幼体的生长速度适中,体型中等,健康状况比较好;在35℃的条件下,小麦虫幼体的生长速度较快,体型大,但是活动力较弱,生长发育出现异常。
(6)实验结论:
由此可知,非生物因素如温度对小麦虫幼体的生长发育有着显著的影响。合适的温度有利于小麦虫的生长,而过低或过高的温度则会对其生长发育产生不良影响。通过这个实验可以扩展学生的生态学、生物学领域的知识,同时提高其实验操作能力和科学素养水平。
(四)初中生物实验课程改进与反思
本次实验课程主题为《观察细胞吸水现象》,通过显微镜观察洋葱鳞茎表皮细胞在不同浓度的盐水溶液中的吸水现象。在实验过程中,我们对课程内容和实验环节进行了改进和反思。
改进1:调整实验设计
原实验设计中,只提供了两种浓度的盐水溶液,未能达到较好的对比效果。改进后,在课程前加强了相关知识点的讲解,并增加了不同浓度的盐水溶液供学生进行比较。同时,对实验步骤进行了详细解释,让学生能够正确地进行实验操作。
改进2:增强实验互动性
发现在原实验课程中,学生们缺乏实验积极性并且缺乏合作精神。改进后,我们增加了小组合作实验环节,并让学生自由分布在实验室,以协同完成任务。在实验过程中,辅导老师会适时地提出问题和引导学生讨论,激发学生的兴趣并加深学生对实验内容的理解。
改进3:加强实验安全
由于实验中使用了显微镜和切割工具,存在一定的危险性,因此在课程前我们对实验室安全知识进行了讲解,提醒学生注意实验的安全性。同时,我们增加了实验流程中对个人防护的要求,如戴手套、穿实验服等。
反思:本次实验课程在调整实验设计、增强实验互动性以及加强实验安全方面取得了较好的效果。但是,需要进一步完善实验的教学过程和形式,在实验课程中注重学生的实验操作能力和思考能力的培养。同时,还需根据学生实际情况进行差异化教学,推动实验教学从被动性到主动性的转变。
结束语
综上所述,在核心素养理念下,初中生物学教师应以促进学生整体发展为目标,精研课标,围绕课程理念优化实验教学流程,逐步提升初中生的学科能力与核心素养。
参考文献:
[1]姚雪飞.核心表在初中生物学实验教学中的创新使用——以“观察动物细胞和植物细胞”为例[J].中学生物教学,2022(33):4.
[2]余佳妮,刘静.浅析以学生为中心的中学生物实验教学[J].中学生物教学,2022(29):3.
[3]何霞.深度学习视角下的初中生物学实验创新与优化路径[J].中学生物教学,2022(5):76-78.
关键词:核心素养;初中生物;实验教学;优化策略
一、基于核心素养的初中生物学实验教学存在的主要问题
部分学校的实验室条件比较差,实验设备和材料不完备,有些实验无法正常进行,或者只能进行简单的操作。这给实验教学带来一定的局限性。生物实验涉及多种化学试剂和生物体,有时学生可能因为缺乏对实验的认识和安全意识,存在一定的操作风险和安全隐患。多数实验都采用标准化的操作流程,缺乏创新性和变化性[1]。学生在参与实验的过程中难以体验到科学探究的乐趣,可能导致学生对实验失去兴趣。一些学校的实验内容可能与学校的实验器材不太匹配,或者没有根据学生的实际需要来设计实验课程,使得实验教学的效果不尽如人意。很多学校在实验评价时可能只考虑了结果是否正确,忽视了学生在实验过程中的思考和探究能力。在这种评价模式下,学生可能只会追求结果而不去思考和探究实验背后的原理和规律。
此外,从教学模式来看,一些教师仍然存在“灌输”式的教育方式和传统的实验教学模式,未能真正将学生置于“探究”的角色中来。这导致学生的思维能力得不到有效提升,对于知识点的理解和应用也相对比较薄弱。
二、基于核心素养的初中生物学实验教学优化策略
(一)创设真实情境,加强验证性实验教学,培养学生的生命观念
创设真实情境是加强验证性初中生物实验教学的重要方法之一。在实践中,需要针对实验内容和学生需求,设计具有实际意义和科学性的实验方案和数据分析流程,通过引入真实的问题、案例和数据,促进学生的科学思维和实践能力的全面提升。在验证性实验中,可以借助现实生活中的场景和问题,设置具有实际意义和科学性的实验内容,让学生更加关注实验的意义和结果。在验证性实验中,可以引入具有挑战性和争议性的科学问题和事件,让学生在实验中逐步理解、分析和解决这些问题,从而增强他们的实验能力和科学素养[2]。在验证性实验中,要注意实验操作的真实性和可重复性,确保实验过程和数据分析都符合科学规范和要求,让学生在真实情境中进行科学探究和思考。在验证性实验中,要注意实验数据的分析和解读,引导学生运用统计分析方法和科学推理能力,对实验结果进行深入剖析和解释,从而进一步加深对生物学知识和实验技能的理解和掌握。例如,在《植物的生殖》实验中可以按照如下步骤去完成。
(1)实验名称:观察植物的生殖
(2)实验目的:观察和比较植物的有性生殖和无性生殖的不同表现形式。
(3)实验材料:两株相同种类的植物(如百合花、仙人掌等);剪刀;放大镜;玻璃片;盖玻片;水溶性染料(如甲苯粉红)。
(4)实验步骤:
准备两株相同种类的植物,其中一株为控制组,另一株进行处理;使用剪刀轻轻地将控制组的花朵采摘下来,用放大镜观察其细节结构,并记录所见的内容;处理组的花朵不进行采摘,先将其接上试管,再在花朵柱头处注入一滴水溶性染料;观察处理组的花朵,用放大镜观察其染色情况和细节结构,记录所见内容;将采集的控制组花粉覆盖在玻璃片上,并在其上加盖玻璃片,观察花粉的活性情况;将处理组的花朵染色后,将花柱和染料全部取出,放在玻璃片上室温静置,观察花粉在染料滴中的变化情况;对比控制组和处理组的观测结果,总结有性生殖和无性生殖的主要不同表现形式。
(5)实验结果:
通过观察控制组花朵的细节结构,我们可以清晰地看到花粉、子房、柱头等组成部分。在处理组的植物中,注入水溶性染料后,染料会沿着花柱流到子房中,染色的子房内部结构是清晰可见的,而处理组的花粉已被染色染料吸附,呈现不同颜色。在控制组中,花粉活性很高,可以轻松地覆盖在玻璃片上,而在处理组中,由于染料的作用,花粉的活性受到影响,难以单独观察。
(6)实验结论:
本实验可以帮助学生观察和比较有性生殖和无性生殖的不同表现形式,加深对植物繁衍生息的认识。同时,通过实验过程,学生可以了解植物的结构组成和生殖机制,提高其科学素养和实验操作能力。
(二)践行自主合作,完善探究性实验,提升学生科学探究能力
践行自主合作、完善探究性实验,可以有效提升学生的科学探究能力。在实践中,需要根据学生的实际情况,设置适合的探究性实验内容和方法,注重教师与学生的互动和交流,使学生在实践中获得更有价值和深层次的体验,从而提升他们的探究能力和创新能力。在探究性实验中,可以运用开放性问题来引导学生自主探究。例如,“为什么树叶在不同季节会变色?”通过这样的问题,激发学生的好奇心和探究欲望,让他们自主地寻找并解决问题。要让学生体验探究的过程,需要设置多样化的实验方案,让学生有机会进行探究式学习。例如,结合自然环境或者应用技术手段,课外探究等方式,来促进学生对知识的深层次理解。在自主探究中,可以引入小组合作制度,让学生在小组内相互交流,共同解决探究的问题。通过小组合作,让学生互相帮助和补充,丰富实验过程和实验结果。探究性实验的重点不仅在于实验过程,还在于实验数据的分析和解读[3]。教师可以引导学生采用科学数据分析方法,并鼓励学生主动整理和总结实验结果,分析和解决问题。例如,在《非生物因素对某种动物的影响》的实验课程的教学中,可以按照如下步骤去完成。
(1)实验名称:温度对小麦虫幼体发育的影响
(2)实验目的:探究不同温度条件下对小麦虫幼体发育的影响,从而了解非生物因素对动物生长发育的影响。
(3)实验材料:小麦虫卵;成年小麦虫(父母代);培养箱;恒温培养器;注射器;保温瓶;恒温水槽;镜片;显微镜;计时器。
(4)实验步骤:
将小麦虫卵和成年小麦虫放入培养箱内,让其自然交配产生后代幼体;将产下来的小麦虫幼体分别移到三个恒温培养器中,每个培养器内放置不同温度的水,即恒温水槽分别设置为15℃、25℃和35℃;在实验开始时,从每一个培养器耳朵处用注射器吸取相等数量的小麦虫幼体,放在镜片上观察并记录其体长、体宽和形态特征;将观察的小麦虫幼体放回相应的恒温培养器中,并将这些培养器放入恒温器内进行恒温处理(每天更换新的水);一周之后,从每个培养器里重新选取相等数量的小麦虫幼体,重复第三步操作,再次记录其体长、体宽和形态特征;持续进行观测和记录,直到小麦虫幼体发育成为成虫为止。
(5)实验结果:
在15℃的条件下,小麦虫幼体的生长速度较慢,体型小,不健康;在25℃的条件下,小麦虫幼体的生长速度适中,体型中等,健康状况比较好;在35℃的条件下,小麦虫幼体的生长速度较快,体型大,但是活动力较弱,生长发育出现异常。
(6)实验结论:
由此可知,非生物因素如温度对小麦虫幼体的生长发育有着显著的影响。合适的温度有利于小麦虫的生长,而过低或过高的温度则会对其生长发育产生不良影响。通过这个实验可以扩展学生的生态学、生物学领域的知识,同时提高其实验操作能力和科学素养水平。
(四)初中生物实验课程改进与反思
本次实验课程主题为《观察细胞吸水现象》,通过显微镜观察洋葱鳞茎表皮细胞在不同浓度的盐水溶液中的吸水现象。在实验过程中,我们对课程内容和实验环节进行了改进和反思。
改进1:调整实验设计
原实验设计中,只提供了两种浓度的盐水溶液,未能达到较好的对比效果。改进后,在课程前加强了相关知识点的讲解,并增加了不同浓度的盐水溶液供学生进行比较。同时,对实验步骤进行了详细解释,让学生能够正确地进行实验操作。
改进2:增强实验互动性
发现在原实验课程中,学生们缺乏实验积极性并且缺乏合作精神。改进后,我们增加了小组合作实验环节,并让学生自由分布在实验室,以协同完成任务。在实验过程中,辅导老师会适时地提出问题和引导学生讨论,激发学生的兴趣并加深学生对实验内容的理解。
改进3:加强实验安全
由于实验中使用了显微镜和切割工具,存在一定的危险性,因此在课程前我们对实验室安全知识进行了讲解,提醒学生注意实验的安全性。同时,我们增加了实验流程中对个人防护的要求,如戴手套、穿实验服等。
反思:本次实验课程在调整实验设计、增强实验互动性以及加强实验安全方面取得了较好的效果。但是,需要进一步完善实验的教学过程和形式,在实验课程中注重学生的实验操作能力和思考能力的培养。同时,还需根据学生实际情况进行差异化教学,推动实验教学从被动性到主动性的转变。
结束语
综上所述,在核心素养理念下,初中生物学教师应以促进学生整体发展为目标,精研课标,围绕课程理念优化实验教学流程,逐步提升初中生的学科能力与核心素养。
参考文献:
[1]姚雪飞.核心表在初中生物学实验教学中的创新使用——以“观察动物细胞和植物细胞”为例[J].中学生物教学,2022(33):4.
[2]余佳妮,刘静.浅析以学生为中心的中学生物实验教学[J].中学生物教学,2022(29):3.
[3]何霞.深度学习视角下的初中生物学实验创新与优化路径[J].中学生物教学,2022(5):76-78.