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摘要 : 实验是高中生物教学的重要组成部分 。在实践教学中 , 为 了拓宽知识广度 , 加深 学生对生物知识的理解深度 , 教师常常在教材实验项 目 的基础上 , 设置 一 些拓展实验项 目 , 并通过项目化学 习 , 调动学生参与的积极性 , 引发学生深度思考 , 进 一 步增强学生 的 自 主探究与 自主学 习 能力 。教师对这种新型教学模式的尝试 , 不仅可以夯实学生的生 物理论基础 , 对学生生物核心素养的快速养成也起到关键性作用 。
生物学是 一 门 与 现 实 生 活 息 息 相 关 的 自 然 学科 , 在学习生物知识的过程中 , 学生既能够了解生 命起源 、生命繁衍知识 , 也能够掌握生物体的生命 活动规律 。在汲取了这些知识养分以后 , 学生可以 将所学的知识在现实生活当中进行有效运用 。
一 、构建生活情境 , 探究实验奥秘
在接触 生 物 实 验 以 后 , 学 生 很 容 易 对 实 验 原理 、实验过程 、实验现象产生浓厚的探究兴趣 , 在 兴趣的引领下 , 学生能够对实验项目所涉及的生物 知识进行深度思考和学习 , 这对生物核心素养的培 养将大有帮助 。尤其在采用项目化之后 , 教师通过 项目策划 、项目实施 、项目评价三大步骤 , 能够进 一 步引发学生的情感共鸣 。教师需要设计一个驱动 任务 , 通过启发性问题的引导调动学生的学习积极 性 , 让学生通过对所学知识的理解 , 为拓展实验做 好充足的准备工作 。在实验过程中 , 教师可以把实 验的支配权交给学生 , 让学生在 自主实验过程 中 , 发掘出实验原理 , 厘清实验脉络 , 并对实验现象进 行深入剖析 。教师可以针对小组的讨论结果 , 评价 学生的项目实 施 情 况 。 这 种 自 主 探 究 的 项 目 化 学 习 , 不仅是打开神奇生物世界的一把金钥匙 , 也是锻炼和培养学生理论联系实际能力的有效路径 。以“制作腐乳”的拓展实验为例 , 腐乳是生活当中一种常见的传统美食 , 而腐乳的制作实际上是应用了生物学当中的微生物发酵原理 。 由于这个实验项目与现实生活存在密切关系 , 因此 , 很容易激发学生的参与兴趣 。在实验开始之前 , 教师可以设计一个驱动任务 , 即在腌制豆腐块时 , 盐度过低或者盐度过高会造成哪些后果? 当这 一 问题提出以 后 ,学生可以查阅生物教材当中有关于微生物发酵的知识 , 在明确了发酵原理之后 , 学生应当以小组合作的方式进 入 实 验 状 态 。 首 先 , 将 含 水 量 为 70%左右的豆腐切成长宽各 3cm , 厚度为 1cm 的小方块 ,并将其放在铺有干叶的托盘内 , 豆腐上方同时覆盖经 过 清 洗 的 荷 叶 。 这 时 , 室 内 温 度 应 当 控 制 在15~18℃之间 , 并在 5 天以后 , 除去表面荷叶 , 进行散热处理 。然后将表面长满毛霉的豆腐块分层整齐地摆放在事先准备好的小瓶当中 , 每摆放 一层同时加盐 , 位于瓶口位置的豆腐块 , 尽量增加盐的用量 。接下来 , 在豆腐块的后期发酵期间 , 可以向瓶中加入卤汤与辅料 , 并密封瓶 口 , 封存时间以 1~6个月为宜 。最后 , 将装满豆腐块的小瓶置于 20℃的室温下培养 3周的时间便可以食用 。学生在自主实验过程中 , 教 师 提 出的 问 题 始 终 萦 绕 在 脑 海 当中 , 尤其在实验进行到豆腐腌制阶段后 , 学生能够合理控制用盐量 。如果盐量过大 , 腐乳的口味就会 受到影响 , 如果盐量过低 , 豆腐便会出现腐败变质 的情况 。教师针对各小组的实验过程 , 进行客观公 正的评价 , 各小组可以根据教师的评价 , 及时纠正 实验过程中出现的错误 。
通过设计这种生活化的拓展实验 , 能够快速吸 引学生的注意力 。在实验活动开始之前 , 教师引入 项目化学习模式所体现的优势在于 : 能够增强学生 的自主学习与自主探究意识 , 使学生的独立思考能 力得到大幅提升 。首先 , 学生对真实的生活化情境 比较熟悉 , 在这种情况之下 , 学生能够以一种轻松 的心态进入实验操作环节 , 并且可以在实验过程中 努力探索和挖掘问题的答案 。其次 , 由于项目化学 习模式层次分明 , 每一个阶段都需要完成相对应的 任务 , 因此在亲自动手实验时 , 学生的脑海当中便 会出现统一 的 学 习 和 探 索 目 标 , 只 有 亲 自 达 成 这 一 目标 , 学生才能完成完整的实验流程 。最后 , 在 项目策划与实施阶段 , 学生通过查询资料或者回顾 所学知识点的 方 法 , 明 确 每 一 个 实 验 步 骤 这 一 过 程 , 实际上也是对旧知识的消化 、对新知识探究的 过程 。而教师在项目评价阶段主要负责对学生的实 验过程进行监督与总结 , 并及时发现实验当中存在 的问题 , 当学生明确了这些问题之后 , 可以对实验 过程进行持续改进 , 这对提升学生的生物知识理解 力将起到关键性作用 。
二 、发挥小组合力 , 破解疑难问题
项目化学习模式最大的亮点是依靠集体智慧共 同攻克难关 , 在高中生物拓展实验中运用这种学习 模式 , 能够使每一名学生的个人潜质得到更多发挥 展现的机会 。尤其在小组成员共同实验 、共同探讨 的过程中 , 每一小组成员看问题 、想问题的角度不 同 , 大家可以将各自的观点及时发表 出 来 , 然 后 , 在小组长的组织下 , 对小组成员的观点和建议进行 归纳 、总结 。这种发挥小组合力的方法 , 一方面可以活跃课堂气氛 , 使学生在轻松和谐的氛围下圆满地完成教师布置的驱动任务 。另一方面能够最大限度地激发学生 的 探 究 兴 趣 , 小 组 成 员 能 够 围 绕 同一个驱动任务进行讨论 , 当大家有了一个共同的探讨话题时 , 每一小组成员的心会聚拢到一起 。 比如在实验过程中 , 小 组 成 员 一 旦 发 现 某 一 个 实 验 现象 , 大家会一 同对这一现象进行解释与说明 , 如果小组成员的意见不统 一 , 小 组 长 可 以 遵 循“少 数 服从多数”的原则 , 将大 多 数 人 发 表 的 意 见 作 为 最 终的参考答案 。
以“菊花的植物组织培养”这 一 拓展实验 为 例 ,在实验开始之前 , 教师首先设计一个驱动任务 , 即菊花组织在培养过程中 , 为什么要进行消毒与灭菌处理? 针对这 一 问题 , 各小组可以对“植物组 织 的培养技术”这一单元 知 识 进 行 复 习 , 并 在 复 习 过 程中明确植物组织培养技术要点 。 当小组成员掌握了实验原理之后 , 由 小 组 长 向 小 组 成 员 分 派 实 验 任务 , 比如两名成员负责制作培养基 , 两名成员负责准备实验材料 , 两名成员负责无菌操作 , 其中 一 名成员负责记录 培 养 流 程 。 针 对 教 师 设 计 的 驱 动 任务 , 小组成员应当格外关注无菌操作的步骤 , 在进入这一环节之后 , 负责实验操作的学生需要确保操作台无尘 、无菌 , 并利用紫外线灯对操作台进行灭菌处理 。其次 , 学生所使用的接种器械应当通过高温高压灭菌处理 , 而学生应当佩戴无菌的挽袖 , 并利用 70%的酒精冲洗双手 。 最后 , 在接种过程中 ,学生应当始终在酒精灯旁边 , 每一次所使用的实验器械都需要经过酒精灯火焰的灼烧 。 当这一 系列无菌操作步骤结束之后 , 负责记录的小组成员 发 现 ,之所以要进行无菌操作 , 主要是为了提高菊花组织的培养成功率 , 一旦菊花组织在实验过程中感染了病菌 , 那么组织的生长便会受到抑制 。
在小组成员的共同协作之下可以圆满地完成实验任务 。 因此 , 这种基于项目化学习的小组合作方法 , 在提高学习效率 、拓宽知识视野方面发挥着至关重要的作用 。首先 , 在项目实施阶段 , 每 一 名小组成员都会得 到 一 项 专 属 任 务 , 只 有 大 家 齐 心 协力 , 才能确保整个实验项目的顺利实施 。其次 , 在 项目策划阶段 , 如果个别小组成员对某一个知识点 产生异议 , 小组成员可以通过共同研讨的方式 , 发 表自己的见解 , 当问题解决之后 , 整个实验操作环 节也将得心应手 。最后 , 小组成员在共同实验 、共 同探讨 、共同思考过程中 , 能够针对同一个问题达 成共识 , 在这种情况下 , 学生的理论知识将变得更 加牢固 , 并且也会在原有知识框架的基础上 , 接触 和领会更多教材以外的新知识 。
三 、模拟实验流程 , 培养质疑精神
项目化学习模式为学生的自主思考 、 自主探究 提供了一条便捷的路径 。从项目策划环节开始 , 学 生便成为整个学习过程的支配者 , 尤其在生物拓展 实验中 , 实验项目本身便是对以往所学知识的 一 种 延续 、一种创新 , 如果给学生提供足够的自主探究 与自主 学 习的 时 间 , 那 么 , 学 生 将 收 获 更 多 的 真 知 。在进入实验环节之后 , 学生通过理解和分析所 学知识 , 能够将一些具有参考价值的信息渗入实验 操作当中 , 这样一来 , 既能够为实验任务的顺利完 成创造必要条件 , 也能够夯实学生的生物学基 础 。 另外 , 在整个实验操作环节 , 学生如果 遇 到 难 题 , 可以随时提出 , 然后经过教师的正确引导与提 示 , 有效解决问题 , 这对培养学生的质疑精神 、科学探 究精神都起到积极的促进作用 。
以“探究 植 物 器 官 对 生 长 素 敏 感 性 的 差 异”这 一拓展实验为例 , 该实验需要事先准备好 2.4-D 人 工合成的植物生长素 , 并通过实验的方法验证生长 素既能够促进植物生长 , 也能够抑制植物生长的双 重特性 。在进入项目实施阶段 , 学生首先将挑选好 的 60粒黄豆种子浸泡在清水当中 , 待 6小时之后 , 分别将其 放 置 在 铺 纱 布 的 6 只 培 养 皿 中 , 并 按 照 1~6号的 顺 序 对 培 养 皿 进 行 编 号 , 然 后 将 其 放 置 在 25℃的恒温 箱 中 , 每 间 隔 5~6小 时 浇 一 次 水 。 当黄豆芽的胚根与胚轴长到 2厘米时 , 每间隔 6 个 小时 左 右 , 分 别 用 0ppm、 1ppm、 2ppm、 3ppm、 4ppm、5ppm 的 2.4-D 溶液浸泡 1~6号培养皿中的黄豆 芽 , 浸 泡 时 间 为 2 分 钟 左 右 。 大 概 5 天 以后 , 学生可以分别测量每一个培养皿中黄豆芽胚根与胚轴的长度 , 再 得 出 生 长 素 影 响 植 物 生 长 的 结论 。为了培养学生的质疑精神 , 在实 验 结 束 以 后 ,学生可以根据实验现象 , 提出 自 己的质疑 , 比如哪一 种 浓 度 的 2. 4-D 溶 液 能 够 促 进 胚 根 的 生 长? 哪一种浓度的 2.4-D溶液能够促进胚轴的生长? 浓度相同的 2.4-D溶液对胚根 、胚轴的影响是否相同?通过这种项目化学习 , 学生可以在实验操作当中亲自验证一些生物学理论 , 并且 , 每一个实验操作步骤都能够清晰地呈现在学生面前 , 相比于实验演示的教学模式 , 这种带有引导性与启发性的教学方法 , 更容易学到真本领 , 掌握更多的生物实验原理 。 因此 , 在实践教学中 , 教师应当灵活运用项 目化一方面通过编制可行性的项目实施计划 , 给学生创造一个独立思考与独立摸索的平台 , 以活跃学生的大脑思维 , 让学生对生物学知识产生更加浓厚的学习兴趣 。另一 方面通过对实验过程的有效 评 价 ,帮助学生查找出实验过程当中存在的问题与不足 ,然后引导学生及时纠正 , 进而为生物核心素养的养成打下坚实基础 。
四 、结语
项目化学习模式在高中生物拓展实验中的有效运用 , 为科学探究思维的进阶提供了 一 条简洁高效的路径 。基于 此 , 生 物 教 师 应 当 始 终 遵 循“以 生 为本”的教学理念 , 深入挖掘学生的学习潜质 , 让学生通过自主学习 、 自主思考 、 自主探究的方法 , 去探寻神奇的生物世界 , 去亲身验证和解释更多的生物实验原理与现象 , 进而为学好生物知识做好铺垫 。
参考文献
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