近日,笔者有幸参加了我市基于“实验探究”的生物课堂教学评比活动,从说课到上课,完整地参与了整个活动过程,收获了很多关于生物实验教学的感想与体悟。
本次活动首先通过说课形式的比赛,从9名参赛选手中遴选出了4名优秀的青年教师进入了实验教学的比赛环节。4名教师分别选择了“探究不同浓度NaCl溶液中洋葱内表皮细胞的吸水和失水”“观察山茶花花瓣表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”“探究光强度对绿萝光合作用的影响”和“探究胰岛素引起小金鱼的低血糖效应”4个实验课题进行课堂教学。前两节课是细胞生物学实验内容,主要是运用数码显微互动教室进行教学,侧重于在现代生物实验技术条件下实验观察、实验操作等能力的形成和提高;后两节课则是生理学实验内容,主要是通过让学生尝试进行实验设计,侧重于变量控制和实验对照,获得提出实验思路和进行实验结果分析处理等初步的实验探究的能力。
一、关于高中生物课开展实验教学的两点反思
1.开齐开足教材中的学生实验 让实验教学成为生物教学的常态
生物科学的一些基本研究方法,如观察法、比较法和实验法等是在生物科学发展进程中逐步形成的。特别是19世纪以来,当实验方法成为生物学主要的研究方法时,人们通过人为地干预、控制所研究的生物对象,并通过这种干预和控制所造成的效应来研究生物的一些属性,这让生物学成为了真正意义上的科学,特别是现代生物学,离开了实验,几乎就不可能发展。 因此,作为实验科学的生物学,学生实验教学应是高中生物教学中的一个重要环节,应是生物教学的一种常态。
通过对这4节生物实验课的观摩,笔者深切地体会到在生物教学中开展学生实验活动,不仅可以增强学生学习生物学的兴趣,更重要的是能让学生养成以科学的视角去观察、分析和解释生物学现象的习惯,更科学地理解所学的生物学原理和规律,有利于学生客观地观察和描述生物现象,学会确认变量、设计可行的实验方案,学会利用数学方法处理、解释数据等多方面的实验探究能力,并有利于形成批判性和创造性的思维方式。但至今仍有一部分学校因为应付高考课时紧、实验条件欠缺及专职实验教师缺乏等原因,教材中要求的学生实验基本没有开设,或是只开设了一小部分,一些生物教师仍然停留在“讲实验”,而不是让学生“做实验”。长此以往,此类学校要提高学生生物科学素养可能永远只是一句空话,教师和学生只能做一个知识的容器,根本谈不上学生创新能力的形成。笔者认为,生物教师应该有责任和义务创造条件多开设学生实验,让学生体验到实验的乐趣和作用。
2.不断更新实验硬件设施 让先进的实验设备运用于中学实验室
此次活动中,有两位年轻教师成功地运用显微数码互动教室进行了细胞学内容的实验教学,让更多的生物教师感觉眼前一亮。显微数码互动教学借用信息化手段,突出了实验教学的互动性,不仅给师生直观地展示出微观世界,而且使教师教学与学生探究的过程更加高效、便捷,提高了课堂教学的有效性。这种信息化的显微教学装备在生物教学中的应用,在优越的示教功能、实时监控指导功能、沟通互动功能及对图像的灵活处理等方面都让在座的教师印象深刻。
当前,很多重点中学都对一些常用的实验仪器进行了升级换代,如将简陋的单目光学显微镜更换成了使用更方便、效果更好的双目电光源显微镜,并建成了数码显微互动教室、植物组织培养实验室、植物生理实验室及分子遗传学实验室等更高级的中学生物实验室。此次活动中,笔者了解到我市20%左右的学校的实验设备仍停留在20世纪90年代的水平。由此可以推想全国的中学生物实验室的更新换代情况。此次活动的明显效果是已经让参与活动的生物同行们产生了将自己学校实验设备升级换代的强烈欲望,笔者想,是否全国的同行们都应反思如何及早地推动自己学校实验设备的升级换代呢?
二、对高中生物实验教学中几个值得注意问题的探讨与反思
在比赛活动中,4位教师各尽所能,教学精采纷呈。深入研究他们的实验教学,发现不同的教师有不同的表现优异之处,但也存在着许多相对共性并值得更多生物教师在实验教学中深思和探讨的问题。
1.实验教学中教师和学生的地位把握问题
“教师起主导作用,学生是学习主体”这一教学理念已随着不断深化的教学改革深入广大教师心中,在一般的课堂教学中,教师们都能以学生为主体开展教学活动。但在实验教学中如何体现“教师起主导作用,学生是学习主体”?实验教学中要将多少时间分配给学生进行实验操作?实验教学应侧重于教师的理论分析和归纳总结,还是应放手让学生盲目地动手实验?这是生物实验教学中教师常见的困惑。
本次比赛活动中,担任“探究胰岛素引起小金鱼的低血糖效应”课题教学的教师注重引导学生分析本实验原理和如何进行实验方案设计,对“实验操作要点”“实验注意事项”只在多媒体课件中展示,“实验材料和一般实验仪器的使用”只让学生事先阅读相关实验说明,学生在教师有效的指导下有序地开展了实验。这样的教学安排给听课的教师留下深刻的印象。但也有个别教师给人感觉“抢了学生的镜头”,教师分析得多,学生活动的时间少,没有充分体现实验中学生的主体地位。
笔者认为,实验教学中教师的作用应充分体现在两个方面:一是实验课前与学生实验操作时的指导与帮助作用,如操作要点的点拨和实验注意事项的适度提醒;二是实验课后的总结与提升作用,对于实验的成败及实验中出现的各种情况,教师应组织引导学生进行一定的讨论,并帮助分析原因。总之,学生在实验教学中应充分体现主体地位,积极地参与实验的操作、认真观察实验现象,积极思考实验出现的问题,认真分析实验结果等,教师依然只是指导者和帮助者。
2.实验教学中组内成员间的有效分工合作问题
中学的学生实验由于学校实验仪器设备有限、节约实验成本和实验教学需要(如有些实验单人无法完成)等原因,往往会由2人或4~5人组成一个实验小组开展实验教学,这样有助于每位学生学会与他人协调配合和合作学习。但是,以小组为单位开展实验,教师如没有对学习小组的分工合作进行有效指导,就会出现动手能力强的学生和学习优秀的学生动手机会多、表现机会多,组内其他同学站在边上旁观的现象。
本次比赛活动中,担任“探究不同浓度NaCl溶液中洋葱内表皮细胞的吸水和失水”课题教学的教师指导得比较好。她是以4个学生为一个学习小组展开实验教学的,事前该教师就指导各实验小组依据各自的特长分别选出组内的实验操作员、电脑操作员、数据处理员和成果汇报员。实验时,4个同学分工不同但相互配合,有序地完成了实验的各个环节。而有的实验课,则由于教师没有组织指导好小组的合理分工,实验过程中就不能让全部学生都积极地参与,有较多的学生只是做了实验的“旁观者”。因此,笔者认为,教师在组织小组实验时,应分析并发挥每个学生的特长,在实验开始前对每个小组成员进行合理分工,让小组各成员协作配合,这样,每位成员才能尽其所能充分参与实验过程,体验实验成功的快乐或收获实验失败的经验。
3.实验教学中实验结果的总结与反馈问题
实验教学时,实验情况的总结与反馈环节很重要,能有效地帮助学生从感性的实验经验提升到理性的理论认知层面。但教师在总结反馈时,可能往往只会找一些成功的学生实验成果进行全班展示,让全班同学一起分享实验成功的喜悦,而对于一些实验失败或实验的异常情况则指导分析得较少。
此次活动中,担任“探究胰岛素引起小金鱼的低血糖效应”课题教学的教师在组织学生进行实验设计时,发现学生的实验设计方案多种多样,有设计正确的实验方案,也有设计不合理的甚至错误的实验方案,该教师就大胆地尝试让所有的小组(不管正确与否)根据自己设计的实验方案开展实验,在实验中让学生自己发现错误并进行纠偏。最后,在反馈总结阶段,教师再帮助分析并查找错误的原因,指出实验的一些不合理之处。担任“探究光强度对绿萝光合作用的影响”课题教学的教师,对于部分实验小组出现“较弱光照下叶片上浮现象反而出现得更快”这样的异常实验现象,也有效地组织学生进行了深入的讨论和分析。
笔者认为,如果实验教学时,教师在总结反馈阶段只知分享实验成功的喜悦,而不帮助学生分析讨论实验失败的原因或实验中出现的异常情况,时间长了学生就只会一味地按部就班地开展实验,只会追求实验成功时的一点点喜悦,而不能也不敢进行实验创新,不能养成在实验过程中积极思考的习惯,不能形成实事求是的科学思维,又谈何创新能力和创新思维的养成呢?事实上,科学史上一些伟大的科学发现往往来源于实验中偶然出现的一些小差错,因此,对实验异常情况和实验失败的原因进行分析也应是实验归纳分析的一种常态。
4.实验教学中学生良好实验习惯的养成问题
“习惯造就性格,性格决定命运”“孩子成功的教育从好习惯培养开始”等名言都阐述了一个人形成好习惯的重要意义。中学养成良好的实验习惯是学生长大后开展科学实验研究的坚实基础,在中学生物实验教学中强调良好实验习惯的形成同样非常重要。此次活动中,对于学生良好的实验习惯的养成几位教师都比较重视。如每位教师都有效地提醒了学生实验过程中应认真观察与思考,实验结束后应及时地将实验药品、器材放回到原处,并及时地将实验桌清理干净。有的教师提醒学生对于废弃物要按规定的地点进行存放,有的教师提醒学生在结束显微镜的使用后显微镜的镜头应回归原位等。
但在我们的实验教学中,实验习惯的养成教育往往会有所缺失,从而导致实验中学生养成了许多不良的实验习惯,如:实验课前不预习;实验过程不认真观察与思考、不能真实记录实验数据,实验思路不严谨;实验课后实验仪器和药品不能放回原处,实验桌不整理;等等。习惯会成就一个人,也会改变一个人,也许我们在实验课中短短的几句有效提醒语,会使学生终身受益。
总之,实验教学是生物教学的一个重要内容,我们不仅要设法多开展基于实验的探究性教学,更要让有限的几次实验课能成为学生收获知识和形成能力的重要渠道,让实验中的收获成为他们成长道路中重要的奠基大石。