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中学生物实验教学中问题意识的培养

时间:2015/10/11 18:37:28  作者:孙钢  来源:本站原创  查看:230
内容摘要:问题意识是指人们在认知活动中,经常意识到一些难以解决或疑惑的问题并产生一种怀疑、困惑、探索的心理状态,这种心理驱使个体积极思维,不断提出问题和解决问题。从上述概念中我们可看出问题意识并不是简单的提出和解决问题,而是揭示问题本质的发现过程,是研究和发现问题的发展过程。因此问题意识是...
    问题意识是指人们在认知活动中,经常意识到一些难以解决或疑惑的问题并产生一种怀疑、困惑、探索的心理状态,这种心理驱使个体积极思维,不断提出问题和解决问题。从上述概念中我们可看出问题意识并不是简单的提出和解决问题,而是揭示问题本质的发现过程,是研究和发现问题的发展过程。因此问题意识是思维的动力和创新精神的基石,是学生探求问题并解决问题的保证。
    生物学是一门以实验为基础的自然科学。通过实验可引导学生学会观察,发现问题并提出问题,进而发现规律或解决问题,以实验为基础展开教学已成为所有生物教育工作者的共识。笔者认为,在中学生物实验教学中问题意识的培养可以从以下三个方面进行。
    一、优化实验设计,产生真实问题
    实验设计通常包括问题的提出、假设的形成、变量的选择及控制、数据的搜集及分析、结果的交流与评价等,它是生物实验的灵魂。设计一个好的实验方案并不断进行优化是实验教学的关键。
    通常在实验课前,教师通过设计实验学案,学案中的核心内容就是实验方案的设计,引导学生预学。如在“探究温度对酶活性的影响”的教学中,不同小组在课前设计出不同的方案。
    方案一:取6支试管,编号1-6。 向每支试管中各加入新鲜的质量分数为20%猪肝研磨液1毫升,将1号试管放在冰水混合物中、2号试管放在20℃恒温水浴中、 3号试管放在40℃恒温水浴中,依次类推。5分钟后向每支试管各加入体积分数为3%的H2O2溶液1毫升,观察并记录各支试管产生气泡的速度。
    方案二:取3支试管,编号1-3。向每支试管中各加入新配制的质量分数为2%淀粉酶1毫升,将1号试管放在冰水混合物中、2号试管放在60℃恒温水浴中、 3号试管放在100℃沸水浴中。5分钟后向各支试管各加入质量分数为3%的可溶性淀粉溶液2毫升,混合后保温5分钟。加入斐林试剂,观察并记录各支试管是否出现砖红色沉淀。
    方案三:取3支试管,编号1-3。向每支试管中各加入质量分数为3%的可溶性淀粉溶液2毫升和新配制的质量分数为2%淀粉酶1毫升,混合均匀后将1号试管放在冰水混合物中、2号试管放在60℃恒温水浴中、 3号试管放在100℃沸水浴中。保温5分钟,向每支试管中加入碘液2滴,观察并记录各支试管中的溶液是否变蓝。
    实验前,学生在教师的指导下对上述实验方案进行比较和评价,很快学生发现上述三个实验方案中所隐藏的问题:
    方案一中由于H2O2自身分解受温度的影响,高温组H2O2酶会失活,但高温会促使H2O2分解。因此不能用H2O2酶和H2O2作为实验材料。
    方案二中加入斐林试剂后必须水浴加热后才出现砖红色沉淀,会影响低温组的实验现象。因此不适宜选择斐林试剂作为指示剂。
    方案三中底物与酶混合后再放入相应温度的水浴中,由于酶具有高效性,实验结果误差会很大。
    心理学上根据有无矛盾性,能否引起学生的认知冲突,将问题分为真实问题和虚假问题。通过师生共同优化实验设计这一教学环节,能引起学生的认知冲突,产生能真实的、有价值问题:①选择什么样的实验材料?②选择什么样试剂作为实验结果的鉴定剂?③如何安排实验操作的程序?这些问题不仅能点燃学生思维的火花,更能激活学生探究的心理机制,从而提高课堂教学的有效性。
    二、简明辅导操作,生成灵性问题
    生物学实验多数细节繁多,教师如果在实验前细细辅导、处处强调,一节课将过去大半,留给学生动手实验的时间将严重不足,而此时学生更期待自己动手实验,教师的细致讲解起不到应有的效果。因此,不妨摒弃“包办式”的实验教学方法,简明辅导操作,在遵循实验规律并确保安全的前提下留给学生更多实践的机会,以生成教学资源。
    《生物技术实践》(选修1) “酵母细胞的固定化”实验教学中,在学生预学的基础上,教师简明辅导后各小组学生动手操作。教师巡视,随时记录学生碰到的问题。问题1:什么原因导致制成的凝胶珠拖尾(蝌蚪状),甚至粘连呈面条状呢?问题2:为什么有的凝胶珠漂浮在氯化钙溶液中而不是沉入杯底呢?问题3:各小组制备的凝胶珠颜色深浅不一,有的土黄色、浅黄色、米白色,哪一种颜色制作更好呢?……以上由异常的实验结果生成具有刺激学生思维内驱力的问题,可以作为新的资源引导学生进一步探究。学生根据已有知识很容易确定对照的思路,自变量为海藻酸钠的浓度,然后制定分小组进行实验的方案。通过再探究,学生不仅加深对实验的体验和理解,也更直观地认识到本实验的关键:海藻酸钠溶液的配制。海藻酸钠溶液浓度过高,凝胶珠拖尾;海藻酸钠溶液浓度过低,凝胶珠呈白色,所固定的酵母细胞较少。
    心理学观点认为,错误的结果可以引起具有刺激效果的反应,而刺激效果可以增强思维。实验中,学生看到各种形状凝胶珠时既兴奋又疑惑,在获得较强感性认识的同时,学生开始用自己的大脑积极的思考问题,生成问题,并最终体会解决问题的喜悦,从而使实验课堂处处闪动着灵性。
    三、拓展实验内容,激发创新问题
    实验课若仅按照课本实验的材料、步骤、要求进行实验教学,难免会限制学生的思维,不利于学生创造性解决问题能力的培养。因此在实验教学中,如果条件允许,每个实验小组除完成课本实验内容外,还可以就与书本实验相关内容进行探究实验。
    如在做“比较过氧化氢酶和铁离子的催化效率”时,学生提出为什么要用新鲜的猪肝?猪肝为什么要研磨,用小块猪肝不行吗?针对问题教师要引导学生设计相应的实验方案,提供相关的实验器材,让学生自主探究,获得结论。而在“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”的实验中,根据学生的提出的问题设置变式实验:①“温度对培养液中酵母菌种群数量的动态变化的影响” ②“PH值对培养液中酵母菌种群数量的动态变化的影响” ③“营养物质的量对培养液中酵母菌种群数量的动态变化的影响”,分组后让学生进行实验,然后交流实验结论。
    “一切循规蹈矩的实验约束只会压制学生的创新思维和创造力”,实验教学中教师适当拓展实验内容,鼓励学生大胆创新,不简单模仿书本,不以得到一个预期的正确结果而停止思考,从而逐步提升学生的创造力。
    总之,新课程倡导真实实验,强调用实验来解决问题,通过实验教学让学生获取终身发展有用知识和技能。因此在平时的实验教学中,应告别“纸笔式”、“动画模拟式”的实验教学方式,让学生多走进实验室,在实验过程中增加其直观感受和亲身体验。在提高学生实验技能和探究能力的同时,教师应该积极引导学生寻找问题对象,并通过自身努力去解决问题,从而使学生潜在的静态问题意识转化为显现的动态问题意识,并最终提升学生生物学素养。

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