APP下载

新教材“探究·实践”栏目的内容分析及教学建议

2020-12-28丁志锋

中学生物学 2020年9期
关键词:科学方法科学思维栏目

丁志锋

摘要 以新修订的人教版生物学教材《必修1·分子与细胞》为例,对该模块中“探究·实践”栏目中的课题内容、探究环节、科学方法等内容进行了分析,并依据《普通高中生物学课程标准(2017年版)》,结合具体探究实践案例,提出了教学建议。

关键词 “探究·实践”栏目 探究过程 科学方法 科学思维

中图分类号G633. 91 文献标志码B

2019人教版生物学教材《必修1.分子与细胞》(以下简称“新教材”)模块充分考虑探究实践本身内容的特点以及教学的实际情况,将原教材中的“实验”“探究”栏目整合变更为“探究·实践”栏目。新教材中的“探究·实践”不仅是栏目名称更改以及探究数量的变化,相关变化的调整对于新课改背景下的实验教学提出了更高的要求,笔者通过研究《普通高中生物学课程标准(2017年版)》(以下简称《课程标准》)以及新教材,对“探究·实践”栏目进行了分析并提出了教学建议。

1 内容分析

《课程标准》将“倡导探究性学习”确定为生物学课程四大理念之一,并将之定义为“学生通过动手、动脑的学习活动,主动获取知识、理解概念、了解科学家解决问题的思路和方法,并认同科学态度和科学精神”,主要指向生物学课程的实施策略,并强调了课程实施的可操作性。新教材秉承了这一理念要求,从以下几个方面进行了整合优化。

1.1 整合课题内容

基于原教材中的部分探究在实施过程中存在实验材料不易获取、操作难度大、实验效果不明显、实验价值不大等方面的问题,新教材进行了以下优化整合:删除了原教材中的观察DNA和RNA在细胞中的分布、体验制备细胞膜的方法、细胞大小与物质运输的关系(此内容改为了“思维训练”栏目)3个探究实践;整合了一个探究实践,将“观察细胞中的叶绿体和线粒体”变更为“观察细胞中的叶绿体和细胞质的流动”;新增了一个“淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”探究实践。新教材中设置的12个探究实践不仅可操作性强,而且有助于学生对生物学的基本概念、原理、生理过程的生成和认知。

1.2 优化探究环节

基于学生的认知规律和具体学情,在原来的目的要求、材料用具、方法步骤、讨论、表达交流等探究实践环节的基础上,教材增加了探究背景情境的铺垫、实验设计思路、真实实验操作及实验现象图片呈现等,并对实验选材和操作细节进行优化。例如,在“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”探究实践中作了以下调整:①探究活动开始前增加了一段研究背景的铺垫:“我们平常吃的食物也是如此。正因为不同食物中营养物质的种类和含量有很大区别,我们才需要在日常膳食中做到不同食物的合理搭配,以满足机体的营养需要。我们的食物来自各种生物组织。那么,怎样检测不同生物组织中的营养物质呢?通过下面的探究实践,你可以尝试检测不同生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。”②在实验选材中删去了苹果匀浆、马铃薯匀浆,增加了葡萄糖匀浆、白萝卜匀浆、鸡蛋清稀释液。③在脂肪检测中删除了利用花生样液进行检测的方法。④增加了三种物质的实验现象真实图片。探究实践环节的优化有利于激发学生主动探究的兴趣,有利于增强实验的可操作性,有利于提高实验预期的达成度。

1.3 升华科学方法

科学探究有其规律和方法,学习和掌握科学探究的一般方法,有利于学生自主开展探究活动,养成严谨的探究习惯,提升学生持续学习的能力。为了让学生充分领悟科学探究方法,理解科学方法的作用,新教材在3个探究实践中设置了“科学方法”栏目,提炼呈现了建构模型、控制变量和设计对照实验、对比实验科学方法,这三种研究方法恰恰就是生物学科最常用的一般探究方法。

例如,“控制变量和设计对照实验”在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”中得以充分运用。在此探究中,加热、加FeC13溶液、加肝脏研磨液是对过氧化氢溶液的不同处理,温度和催化剂都属于自变量;过氧化氢的分解速率属因变量;反应物的浓度和反应时间等则属无关变量。本探究共设置一组空白对照组、三组实验组(三种对过氧化氢的不同处理),经对照四个组别试管中单位时间内气泡的产生量,充分证明了相较于FeC13溶液,肝脏研磨液中过氧化氢酶的催化效率更高。

2 教学建议

2.1 注重实践操作的规范性

探究实践中的实践环节是指学生在既定设计方案的基础上通过动手完成的学习活动。尽管高中生己初步具备一些基本的实验操作技能,但在进入生物实验室动手操作时,教师还应强调操作的规范性。

新教材最后一页附录了“生物学实验室的基本安全规则,其中明确了诸如“在使用实验室里的仪器时,应先掌握正确的操作方法,当不清楚或不知道时,应先阅读说明书或请教老师,掌握使用方法后再使用,否则很可能损坏仪器设备或引发安全事故”“熟悉各类警告标志”等之类的操作规则,看似强调安全,实则是在要求规范。

实践操作的规范与否同时还决定了实践预期的达成度。本模块中共有5个探究实践需要使用光学显微镜,教材中通过真实图片呈现了使用高倍镜进行观察的操作步骤,学生使用时若出现未对光、低倍镜转换成高倍镜时未移动装片或移动错误、粗细准焦螺旋使用不当等不规范操作,均会导致观察失败。另在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”探究实践中,若使用滴加新鲜肝脏研磨液的滴管滴取FeCl3溶液,就会导致滴加FeCl3溶液组别气泡数量过多,进而影响探究结论的正确得出。

2.2 拓展探究过程的开放性

教科书内容的呈现方式应当有较大的开放性,应当让学生认识到教科书内容不是让他们被动地不假思索全盘接受,而是提供了一些让他們分析和思考的素材,学生对教科书内容有不同的看法,不仅是允许的,而且是值得鼓励的。因此,在开展探究实践教学过程中,教师可根据探究自身的特点,有针对性地在探究材料处理、后续探究课题衍生与再探究等方面,进行开放性设置与优化的引导。

利用相同的探究材料进行实验时,一些不同的处理方法有时就会有优化结果现象、提高实践效率之妙。在“绿叶中色素的提取和分离”探究实践中,从绿叶中提取到的色素含量是本探究成功与否的重要因素,教师可引导学生思考:除了控制提取液用量之外,对新鲜的菠菜叶进行何种处理可有利于提高色素溶液浓度?新鲜绿叶中水含量比较高,能否通过减少水含量来提高色素溶液浓度?从而进一步摸索出研磨前对叶片进行脱水处理、获得色素提取液后进行萃取等优化处理办法。

科学研究与发现往往需要经过周而复始的质疑、实证、辩论、修正后,才能形成一个相对成熟的理论。因此,实验完成得出结论之时,其实又是新一轮探究的开始。此时,教师需要积极引导学生进行开放性再思考,进行进一步探究。新教材“影响酶活性条件”探究实践的最后作了如下表述,以引导学生作进一步探究:“不同温度或pH条件下酶的活性差别有多大?感兴趣的话,建议你进行定量实验:用出现同一结果所需的时间来表示酶的活性,并根据实验数据绘制不同条件下酶活性的曲线图。”后续探究课题的衍生与再探究不仅有利于培养学生的探究兴趣,更有助于学生对生物学核心概念的认知更加体系全面。

2.3 提升科学思维的深刻性

《课程标准》中的教学建议中指出:理科必须说理,不说理的知识对学生来说只能死记硬背。“讲理”就是要让学生弄清知识的来龙去脉,搞清生命事件间的因果关系,从而厘清知识的内在联系,构建起更加坚固的知识体系。新教材中的“探究·实践”栏目则是一个“讲理”的重要平台,教师可以通过创设问题情境,就“为什么这么操作”“还可以怎么操作”进行充分挖掘,让学生充分理解科学本质,提升科学思维的深刻性。

在“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”探究实践中,教师可设置以下问题情境引导学生对“为什么这么操作”进行深度分析:①根尖分生区细胞颜色浅,其中的染色体也没有颜色,光学显微镜下无法辨别细胞所处时期,怎么办?②细胞膜具有选择透过性,碱性染料分子无法进入细胞,如何处理?③如果解离过度,会破坏染色体结构,如何解决?④通过观察一定区域视野中各时期细胞数量,如何推断各时期占细胞周期的比例?同时,在本探究过程中容易产生以下问题:“漂洗”需10 min,时间较长;“染色”后视野中的细胞呈一团紫色,无法清晰观察。教师可引导学生探索优化方案:将教材中的静态漂洗调整为动态冲洗;染色1 min后更换醋酸溶液进行浸泡,重复2或3次。

教师通过创设问题情境,让探究实践过程更富有挑战性,学生对知识的掌握也更有成就感,更能感受到理科知识特有的美,知识也由此变得富有魅力,令人回味。

面对人教版生物学新教材中的“探究·实践”栏目,教师应紧紧围绕“提高学生的生物学素养”这一课程理念,充分挖掘本栏目的育人价值,在教学动机上摒弃好胜心,在教学目标上用现代教学理念化解冲突,在教学过程中让学生从体验走向创造,推动学生从被动的学习者转变成主动的学习者。这样才能使本栏目的教学从知识走向能力,指向人的生活、人的发展。

参考文献:

[1]朱正威,赵占良.普通高中教科书生物学·必修1.分子与细胞[M].北京:人民教育出版社,2019:25-131.

[2]刘恩山,曹保义.普通高中生物学课程标准解读(2017年版)[M].北京:高等教育出版社,2018:6-90.

[3]吳举宏.从三维目标到核心素养:给生物教师的101条新建议[M].南京:南京师范大学出版社,2019.

猜你喜欢

科学方法科学思维栏目
The More We Get Together
Baa, Baa, Black Sheep
浅谈学好高中物理的几点方法
浅谈如何在高三复习中落实物理学科素养
论高职计算机专业课程教学中科学思维的培养
初中物理教学中科学方法的渗透刍议
针对构建初中科学高效课堂策略的探讨
初中物理科知识获取途径
培育科学思维 促进能力提升
浅谈物理科学方法在《透镜》教学中的应用