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第33章 实验是探究的基础

随着教育改革的推进,高中新课程的实施,探究性学习将成为高中学生学习的一种重要模式,进行探究性学习要注意以下几方面:

1畅 要有探究学习的目标

中学生物学是一门以提高生物科学素养为主要目标的科学课程,是科学教育的重要学科之一。所谓生物科学素养,是指参加社会生活、经济活动、生产实践和个人决策所必需的生物科学概念和科学探究能力,包括理解科学、技术与社会的相互关系,领悟科学的本质以及形成科学的态度和价值观。但长期以来,学习过程中存在着过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现象,学习兴趣被忽视,学习主动性被压抑,因而不能达到预期的学习目标。探究学习则有助于改变学习方式,有助于提高生物科学素养,有助于提高全面素质。

2畅 明确探究活动的要素

科学探究包括一系列活动,如需要观察研究对象、发现问题和提出问题;需要利用已有的知识,经过深思熟虑对问题做出猜想、提出自己的假设;需要搜集有关信息资料,对假设的逻辑含义进行推断;需要设计调查或实验方案,实施调查或实验过程;需要收集、分析和解读数据,运用逻辑和证据做出解答或解释;需要利用各种形式交流得出各种科学结论,并对实验过程及结果进行反思,对各种不同的评价做出客观的反应等。

探究是以活动为载体或渠道的,但探究与活动又有所区别。探究源于发现问题和提出问题,在课堂学习过程中的问题是从动机和好奇心中产生的。不仅要积极地参与提出和解决问题的活动,而且要依据科学探究的程序和方法完成相应的操作过程,并通过不断地反思和修正自己的探究学习行为以达到预期学习目标。这样,课堂上参与的科学探究活动就包含有:疑惑、自主意识、方法论和反思等基本要素。活动是指学习者对学习对象的内部操作,其含义是“对这些对象所采取的行动,而不是这些对象本身”。在生物学课堂学习过程中,不是全部学习活动都包含有探究要素的。

3畅 掌握探究学习的模式

一个完整的探究过程大致分为问题、假设、推断、检验、结论、交流和评价等阶段(或基本方面)。探究式学习过程基本上分为提出问题和解决问题两个阶段,提出问题实质上是尝试对一个问题进行识别和解说,发现自己的观点或认知结构中存在某些不足或不协调的过程,它是诱发探究思维的动力和方向。解决问题则是提出假设和检验假设的过程,实质是重新构建自己的观点或认知结构,使其更加充实和协调。由于各种问题的来源和性质不同,提出和检验假设的途径和方式也必然各不相同。

4畅 注意探究模式的制约性

我们倡导探究式学习,是因为探究式学习模式有许多优点,但也存在着某些制约其优点得以充分发挥的条件或不足,如探究学习更注重知识的形成过程,难以获得比较系统的学科基础知识。

生物科学是试验性科学,实验是探究的基础。高中实验一般都是经典实验,具有较强的科学性,所以特别要注意实验设计的两个原则:

第一,对照性原则。实验对照原则是设计和实施实验的准则之一,通过设置实验对照,既可以排除无关变量的影响,又可以增加实验结果的可信度和说服力。按照内容和形式的不同,通常有四种对照方法:

(1)空白对照,即不给对照组做任何处理。

(2)条件对照,给实验组某种处理,给对照组另外一个条件处理。

(3)自身对照,指对照组和实验组都在同一研究对象上进行,例如观察植物细胞质壁分离和质壁分离复原实验中,处理前的作为对照组,处理后的作为实验组。

(4)相互对照,不单独设置对照组,而是几个实验组相互为对照,例如不同温度对酶活性影响的实验。

第二,单一变量原则。有两层含义:(1)一个实验变量对应观测一个反应变量;(2)实验中应尽可能避免无关变量和额外变量的干扰,例如高中枟生物枠的“探讨温度对酶活性的影响”,实验中三支试管除了温度不同以外,其余的条件要完全相同,包括底物、酶的浓度、pH值等。

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