科學過程技能在高中生物實驗教學中的培養(yǎng)

張小玲 李亞軍

摘 要： 生物學是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然學科，在高中生物學實驗教學活動過程中開展探究性實驗教學即以“探究性教學”理論為指導，通過開展探究性實驗實現(xiàn)培養(yǎng)學生的科學過程技能。以“影響酶活性的條件”實驗為例對科學過程技能進行研究。

關(guān)鍵詞： 科學過程技能 高中生物 探究性實驗

引言

生物學是一門自然科學，也是一門實驗科學，生物學中的理論知識往往是通過對大量生物現(xiàn)象和實驗結(jié)果的綜合分析得出的。由于新課標重在培養(yǎng)學生的科學過程技能，開展探究性實驗教學，既能通過規(guī)范的實驗操作培養(yǎng)學生的實驗操作技能，又能培養(yǎng)學生的綜合探究能力并樹立實事求是的科學態(tài)度。以人教版高中生物必修1《分子與細胞》為例，探究性實驗占總實驗數(shù)量的45%。探究性實驗中的科學過程可以概括為以下6個步驟：提出問題、作出假設、制訂計劃、實施計劃、得出結(jié)論、表達和交流。

1.科學過程技能的定義

“科學過程技能”包括：觀察、應用時空關(guān)系、分類、應用數(shù)字、測量、傳達、預測、推理、控制變因、解釋數(shù)據(jù)、形成假設、下操作型定義、進行實驗十三項技能。

2.例談科學過程技能在探究性實驗中的應用

就實驗教學中如何融入科學過程技能這個問題，這里以人教版高中生物必修1《分子與細胞》中“影響酶活性的條件”探究性實驗為例，對科學過程技能進行探究。

2.1實驗前的準備

實驗前準備好所需要的材料和用具，同時教師提供材料，引發(fā)學生聯(lián)想。比如加酶洗衣粉包裝袋上的適用溫度范圍標注這類與學生的生活經(jīng)驗相關(guān)的材料容易引起學生的好奇心和探究動力，同時能作為探究實驗課的絕佳導入。

2.2探究性實驗的基本步驟

2.2.1發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和作出假設

讓學生閱讀材料發(fā)現(xiàn)問題并提出問題，針對提出的問題作出假設，這兩個基本步驟啟動、激勵了探究培養(yǎng)學生發(fā)散思維能力和提問能力，接下來小組交流要探究的問題和假設，問題如：“溫度是否會影響酶的活性”；“pH值對酶的活性有沒有影響”等。假設如：“溫度會影響酶的活性”；“pH值對酶的活性有影響”等。

2.2.2設計實驗

本次探究實驗分為分實驗一“探究溫度對酶活性的影響”和分實驗二“探究pH值對酶的活性的影響”。例如分實驗一，首先，設計本實驗的自變量為溫度、因變量為碘液的顏色、對自變量控制和因變量的檢測。其次，組織各組自主設計實驗，應該選擇哪一種酶和實驗材料用具做這個實驗，實驗要分為幾個步驟，根據(jù)本組的假設，你預期會看到怎樣的實驗現(xiàn)象。選擇淀粉酶作為實驗材料，而不選擇過氧化氫酶，因為過氧化氫酶受溫度影響會分解。設計三組實驗：高溫組、低溫組和常溫組。觀察指標是看碘液是否變藍。最后，看本實驗設計中有無需要改進的地方，繪制出表格。

從表格中發(fā)現(xiàn)初步設計是否存在不合理的地方，比如加入的可溶性淀粉溶液是否遵循等量原則；考慮到酶是蛋白質(zhì)這個性質(zhì)，應該先加入冰水，后加入沸水分別進行現(xiàn)象觀察。學生通過自主討論發(fā)現(xiàn)并改進需要改進的地方，再形成小組的實驗方案，進行表格再設計以便記錄實驗數(shù)據(jù)。在教師的引導下學生在自主交流討論的過程中體驗了實驗設計的探究，同時語言表達、交流和評價能力也得到了很大提高。

2.2.3進行實驗

這是決定探究性實驗成功與否關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，也是科學過程技能中的關(guān)鍵步驟。教師引導學生按照最終的實驗方案進行操作。教師提出要求：實驗探究組內(nèi)要有明確分工，引導學生注意觀察實驗現(xiàn)象，是否與預測相符，做出的假設是否得到了驗證，并認真記錄。在這個過程中學生的實驗操作和分析實驗現(xiàn)象的能力都得到了增強。

2.2.4分析結(jié)果、表達和交流、進一步探究

教師組織學生闡述觀察到的實驗現(xiàn)象，引導學生總結(jié)實驗結(jié)論，怎樣得出此類結(jié)論的。再進行探究結(jié)果的交流。提出實驗過程中產(chǎn)生的疑問，如：是否出現(xiàn)與預測截然相反的實驗現(xiàn)象，嘗試對“意外”現(xiàn)象作出假設，并設計方案進行進一步假設，引導學生提出新的問題或?qū)υ囼炛杏龅降膯栴}進一步探究。在這一過程中發(fā)展學生的交流能力和發(fā)現(xiàn)新問題并解決新問題的能力。鼓勵學生進一步探究，能夠培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神及探究不息的科學態(tài)度，學生獲得大量生物學知識的同時，對生物學的興趣和熱愛也得到培養(yǎng)。

結(jié)語

學過程技能在高中生物探究性實驗教學培養(yǎng)學生能力方面有不可替代的作用，有助于貫徹高中生物新課程的核心理念——提高學生的生物科學素養(yǎng)。在探究性實驗教學中培養(yǎng)學生的科學過程技能，教師應該把握其整體性和靈活性，根據(jù)具體的實驗和學生的認知水平?jīng)Q定需要各項技能，講究實驗和技能的融合性。目前我國對科學過程技能在生物新課程教學中的體現(xiàn)仍處于初級階段，需要進一步研究和探索。

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