走进高中生物新课程培训讲学

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1、走进高中生物新课程, 实验教学的理论与实践,中学生物实验研究现状 高中生物新课程的实验规划 高中实验教学的组织 探究学习和探究性实验的研讨,在努力探索普通高中生物新课程的课堂教学改革的同时，创造条件、就地取材、因陋就简地开设好生物学实验，是学校领导和生物学教师的义不容辞的责任。,一、中学生物实验研究资料的来源,国外研究 英Michael.J.Dunkin主编：“国际教学与教师培训百科全书”，英国培格曼出版公司于1987年出版，教育与科普研究所编译，学苑出版社于1989年6月出版 有关理科实验教学资料来自于30多位学者于19681986年的研究成果，E.赫加蒂.黑兹尔编著,他们将上述实验室教学活

2、动的目标概括为：a 获得知识和培养理解能力；b 训练动作技能；c 参与科学探究的过程，包括观察、测量、分析数据、提出问题和解决问题的方法； d 了解科学家的方法；e 培养对科学知识的兴趣和科学态度； f 提高对科学知识及方法的应用能力。 大多数学生参加的实验室教学活动，主要是达到a、c、d、e的目标。,1971年，赫伦（Herron）以探究设计为依据，将中学理科实验分为4个级别：0、1、2、3，其中，0级为技能训练，1级为验证已知，2级和3级提供科学探究的机会。 1978年，赫加蒂.黑兹尔(E.Hegarty.Hazel)又将2级（教师提出问题、学生设计实验）分为2A级和2B级，2B级为教师引

3、导下的学生自主探究。总之，从0至2B级学生对教师的依赖性减少，而小组合作程度增加。,1987年，陈浩兮编者的中学生物学教学法一书指出，生物实验因目的之不同而有探索性实验和验证性实验的区分。 验证性实验对于巩固基础知识和掌握实验技能很有好处，但学生比较被动。为此，应逐步增加实验的探索研究成分，提高学生的积极主动性，加强实验能力的培养。 生物学实验教学的组织形式主要有3种：边讲边实验、分段并进式和独立作业式。,国内研究, 1988年，赵锡鑫编著的生物学教学论 将生物学实验分为8类：形态解剖实验；分类实验；生理生化实验；生态学实验；生殖发育与遗传实验；生产实验；工具操作性实验；野外观察实验 按其实验

4、目标的不同，他将实验分别列入发现教学法和复习教学法之中，前者的实验可分为：观察性实验、引导发现实验、独立发现实验，后者的实验为巩固和验证实验,1992年，周美珍主编的生物教育学一书中，按实验教学方式的不同，将其分为：演示实验、学生实验和课外实验。 学生实验分为：验证型实验和探索型实验，前者达到巩固和验证已有知识，以及进行实验技能训练；后者将获取新知识、训练基本技能和培养独立探索能力三者统一起来。 课外实验不受课堂45分钟的限制，广开实验途径，学生亲自动手操作，扩大视野和知识面，培养独立工作能力。,1996年叶佩珉和赵占良两位专家的实验分类,探索性 实 验,观 察,判决实验,析因实验,定性实验,

5、定量实验,验证性实验,调 查,模拟探究,提供方法,自我设计, 19861999年间，北京四中生物必修课教学先后选定36个实验内容。借鉴国外研究成果和根据实践经验，将这些实验内容按其探究活动水平的不同加以分级如下：,二、高中生物新课程的实验规划,学生活动分类和实验分级 活动类别,演示实验,学生实验,技能性实验,探索性实验,验证性实验,：动作技能训练,：获得新知,：检验已知,研究性课题,实验探究,调查研究,文献资料分析,实习活动,课堂上学生参与的实验活动分为3类： 以实验操作技能训练为主的技能性实验 以检验已知的事实、概念或原理的真实性为主的验证性实验 以引导学生通过探究获得新知和接受科学方法训练

6、为主的探索性实验。,生物新课程的实验分级,生物新课程的实验内容,必修部分,选修部分的实验活动,选择实验内容的依据,新课程的理念和目标 标准倡导探究性学习，力图促进学生学习方式的变革，引导学生主动参与探究过程，勤于动手和动脑，培养和发展学生的科学探究能力。对发展学生的科学探究能力提出的具体要求是： 客观地观察和描述生物现象 通过观察或从现实生活中提出与生物学相关的、可以探究的科学问题 分析问题，阐明与研究该问题相关的知识,确认变量（包括调节变量和应变量） 作出假设和预期 设计可行的实验方案（或调查方案） 实施设计方案，搜集数据 利用数学方法整理和解读数据 根据实验或调查提供的证据作出合理判断 用

7、准确的术语、图表介绍研究方法和结果，阐明观点 听取他人的意见，利用证据和逻辑对自己的结论进行辩护以及作必要的反思和修改,根据学生的知识基础、心理特点和认知规律 高一学生迫切希望通过自主学习进一步认识生命的本质，以及生物与环境之间相互作用的实质。与此同时，他们的思维活动正在完成由形象思维为主向抽象思维为主的过渡。根据学生的知识基础、心理特点和认知规律，新课程的实验内容注重动作技能训练的作用，在完成必要的实验操作技能训练的前提下逐步开展验证性和探究性实验教学。,根据课程内容的性质 新课程的必修部分建议安排22个实验。 “分子与细胞”模块不仅实验数目多，而且有各种实验类型，其原因是该模块知识涉及到细

8、胞结构的动态变化，以及细胞内物质的代谢变化，便于安排一些适合学生观察、测定、验证或探究的实验活动 。 “遗传与进化”模块的知识，主要是从细胞水平和分子水平阐述生命的延续性，适合学生在课堂上完成的实验课题则偏少。,根据实验条件和教师能力水平 还有许多实验对于达到高中生物教学的预期目标是十分必要的，如制备生物膜、观察细胞质流动、探究酶及作用特性、探究细胞核的功能、DNA的粗提取和鉴定、果蝇的杂交实验、观察果蝇唾液腺染色体等。这些实验对实验条件要求较高，一些教师还难以完成这些实验的操作。,三、实验教学的组织,技能性实验 实验教学目标 技能性实验分为动作认知和动作技能两类： 前者指对实验对象进行操作的

9、运动规则，包括实验内容、实验目的、实验原理、材料用具、药品试剂、方法步骤、实验结果、分析结论等认知成分 后者指对实验对象进行的准确、连贯、协调、自动化的操作性动作。,标准对动作技能训练的基本要求是：能够正确的使用一般的实验器具，掌握采集和处理实验材料、进行生物学实验的操作、生物绘图等技能。其内容及目标如下： 初中年级动作技能训练的目标 *明确实验或观察的目标和对象 *知道常用药品试剂 会使用常见生物实验仪器、工具 *记住实验或观察的方法和步骤,熟练使用放大镜和低倍显微镜 *会做简单的实验或观察记录，会初步地分析实验数据并得出相应的结论 会栽培实验用植物，识别校园植物、制作腊叶标本 学会饲养某种

10、小动物，观察某些动物行为 制作徒手切片和简单的装片 解剖常见的小型无脊椎动物 制作昆虫标本 绘制生物体的轮廓,高中年级动作技能训练的目标 *明确实验目标，领会实验原理 *熟悉常用仪器、器具 称量药品、配制常用试剂 熟练使用实体镜、解剖用具、高倍显微镜 学会检测细胞内营养物质 *学会用小动物作实验材料进行的的观察实验和生理实验 *制作DNA分子双螺旋结构模型和生态瓶,绘制生物图 进行人类遗传病的调查和生态调查 参与细菌分离、观察、接种与培养、植物组织培养和无土栽培等学习活动 尝试米酒、腐乳、泡菜等小食品制作活动 参与提取某种芳香油，提取血清中乳糖脱氢酶，DNA的粗提取和鉴定，对DNA片段进行PC

11、R扩增等实验活动,动作认知和动作技能 1972年，A.J. 哈罗和E.J.辛普森出版教育目标分类学-第三分册：动作技能领域，提出技能目标分类的原则。 在辛普森分类系统中，第一、二层次是观察不到的学习行为，属于认知成分；第三、四层次是学习者处于连续学习某种特定动作技能的过程中，也包含一定的认知成分；后三个行为是可观察的学习者的动作技能水平。,1992年，汪古逊编著的生物教育目标分类学中明确提出动作技能目标分为动作认知和动作技能两大类。 2001年，项伯衡、郑春和编著的生物学教育与评价中，对实验动作技能目标的动作认知类和动作技能类均作出具体区分,生物学动作技能目标分类,实例观察细胞中DNA和RNA

12、的分布,验证性实验,实验目标 认识到习得的科学知识的真实性，可以通过相关的实验活动来检验 以实验结果为论据的论证过程，有利于学生的思维方法的训练 基本程序 确定论题其真实性需要检验的命题，也就是将用论据推出的结论,获得论据论据是用于确定论题真实性的命题，如实验数据、调查材料、文献资料等。论据是推理的前提。 进行论证论证是论据与论题之间的推理过程和推理形式。论证方式分为演绎论证和归纳论证。 科学研究的论证通常是演绎论证，有直接论证和间接论证两种，反证法是常用的间接论证方式之一,实例植物细胞质壁分离及复原 论题：成熟的植物细胞能够与外界溶液发生渗 透作用 论据： 在高浓度蔗糖溶液作用下，洋葱鳞片叶

13、外表皮细胞发生质壁分离 在清水溶液中，洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离复原,论证： 液泡体积变小、紫色加深现象所揭示的事实是什么？ 水分渗出细胞，蔗糖分子不能渗入 假设原生质层为全透性结构，其实验结果将会怎样？ 细胞内外溶液浓度相等，水分进出细胞数量相等，不发生质壁分离 假设原生质层使不透性结构，其实验结果又会怎样？ 水分不能进出细胞，不发生质壁分离,论点： 水分渗出（或渗入）细胞，蔗糖分子而不能进入细胞，说明原生质层具有选择透性； 外液浓度高时，水分渗出细胞，外液浓度低时，水分渗入细胞，表明原生质层两侧存在浓度差，并决定细胞液与外液之间水分子运动方向 结论： 由于成熟的植物细胞具备渗透实验装

14、置的两个基本条件，因此能够与外界溶液发生渗透作用,探究性实验,探究实验的基本程序及界定 盖拉格和施帝芬(Gallagher & Stepien，1995)等认为，对科学问题的探究最好像科学家那样完整地履行6个探究步骤： 想出或鉴别一个有趣、重要并可以解决的问题 学习与问题有关的大量信息 确定有助于解决这个问题的实验、观察、计算 进行实验、观察或计算 确定结果是否能帮助解决问题 交流研究结果,在义务教育生物课程标准的内容标准部分指出，科学探究通常包括：提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、得出结论和表达、交流；进而从5个方面解读科学探究的内涵，并以表格形式概述科学探究过程各个程序的基本要求（见

15、下页）；最后，以“探究影响鼠妇分布的环境因素”为案例，对探究实验的基本程序加以解说。,普通高中生物课程标准在“课程的基本理念”部分阐明了探究性学习目标；在发展科学探究能力方面提出的11项要求中，蕴含着实验探究的基本程序 借鉴资料：美培生教育集团：“科学探索者” ，浙江教育出版社出版。全套共15册，生命科学、物质科学和地球科学各5册。 该教材的“技能手册”中，有关科学探究的论述可作为标准对科学探究程序界定的补充说明,制定计划,提出问题,作出假设,搜集数据,得出结论,交流反思,引导探究和自主探究 中学生物学的探究实验分为引导探究和自主探究两种类型，源于1978年赫加蒂.黑兹尔(E.Hegarty.

16、Hazel)将2级分为2A级和2B级 2A级系由教师提出问题、学生作出假设和设计实验方案，检验假设的必要资料和设备也是教师准备； 2B级的整个探究过程由学生的合作学习小组独立完成，教师仅以学习者身份参与探究过程，也是学生自主探究的辅助者、组织者。,多数科学探究实验仅仅关注探究程序的第二和第四个步骤，而简略了其他几个步骤。因此，探究实验又有部分探究和全程探究之分 生物科学探究模式 乔伊斯（B.Joyce）等编著的教学模式（荆建华等译）一书中，专门介绍了生物科学探究模式，并列举“种子的发芽”“肌肉结构和功能”等实验活动，阐明这种教学模式的体系、组织结构、教师作用、支持系统，以及教育和教学效果等,实验教学的组织有双重含义：广义上的组织工作包括：选择实验课题和确定实验内容、确定