生物学实验教学..

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探究程序
基本要求 列出所需要的材料、用具和试剂； 拟订探究方案； 选出控制变量，设计对照实验； 预测实验结果并作出解释 进行观察、调查和实验； 收集数据； 评价数据的可靠性 描述实验现象； 整理和解读数据；论证并得出结论 撰写探究报告；交流探究过程和结论
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制定计划
实施计划
分析结论 表达交流

普通高中《生物课程标准》在“课程的基本理念” 部分阐明了探究性学习目标；在发展科学探究能 力方面提出的11项要求中，蕴含着实验探究的基 本程序。

借鉴资料：[美]培生教育集团：“科学探索者” ， 浙江教育出版社出版。全套共15册，生命科学、 物质科学和地球科学各5册。 该教材的“技能手册”中，有关科学探究的论 述可作为《标准》对科学探究程序界定的补充说 明
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准备阶段及其要求
（1）明确实验目的；
（2）理解实验原理，掌握实验方法； （3）认识实验仪器；
（4）做好操作、记录准备工作。
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操作阶段及其要求

（1）按程序规范去作，自觉执行规范。
（2）要求学生脑手并用，在不违反科学上有 所创新。

（3）要求学生实事求是，一丝不苟。 （4）整洁、爱惜仪器、有始有终。
表皮细胞发生质壁分离

②在清水溶液中，洋葱鳞片叶外表皮细胞发
生质壁分离复原
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论证：
①液泡体积变小、紫色加深现象所揭示的事 实是什么？ ——水分渗出细胞，蔗糖分子不能渗入 ②假设原生质层为全透性结构，其实验结果 将会怎样？ ——细胞内外溶液浓度相等，水分进出细 胞数量相等，不发生质壁分离 ③假设原生质层使不透性结构，其实验结果 又会怎样？ ——水分不能进出细胞，不发生质壁分离


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学生实验
学生实验通常分为：

模仿式 分段式 独立式
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实验课的基本结构：
1、组织教学。 2、复习提问。
3、指导性谈话。着重使学生明确实验意义、目的和具体的要求。
4、学生实验。 5、检查实验效果。
6、整理用具，进行总结。
7、对实验指导和实验报告的要求。着重使学生对实验中观察到 的、想到的问题进行探究式总结。

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高中年级动作技能训练的目标

⑴*明确实验目标，领会实验原理 ⑵*熟悉常用仪器、器具 ⑶称量药品、配制常用试剂 ⑷熟练使用实体镜、解剖用具、高倍显微镜


⑸学会检测细胞内营养物质
⑹ *学会用小动物作实验材料进行的的观察实验和 生理实验 ⑺ *制作DNA分子双螺旋结构模型和生态瓶
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模仿
操作 √ √
独立
操作
自动化
创造性
√ √ √ √ √ √
⒊观察
⒋结论
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㈡验证性实验
⒈实验目标

认识到习得的科学知识的真实性，可以通过相关的
实验活动来检验

以实验结果为论据的论证过程，有利于学生的思维 方法的训练
⒉基本程序

确定论题——其真实性需要检验的命题，也就是将 用论据推出的结论
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获得论据——论据是用于确定论题真实性的 命题，如实验数据、调查材料、文献资料等。 论据是推理的前提。
生物学实验教学的类型和教学方法 从实验内容与学生认知关系的角度：

1、验证性实验 2、探究性实验 1、演示实验2、学生实验3、课外实验。 1、定性观察实验2、定量分析实验
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从教学角度来看，生物学实验可以分为：

根据实验手段和教学目的的不同分为：

3、模拟探究实验
演示实验

演示是教师借助于展示实物、直观教具 或示范性实验使学生获得知识、巩固知 识并发展观察力的方法。 教师用演示的方法，结合课堂教学进行 的生物学实验叫做演示实验。
熟练
自动化
创造性
迅速、协调、技巧性操作
设计并完成有创意性操作
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⒊实例——观察细胞中DNA和RNA的分布
见习
（原理、要领或方法步骤） ⒈取血 ⑴麻醉蛙体 ⑵趾端皮肤伤口取血 ⑴稀释血液 ⑵涂布法制片 ⒉制片 ⑶水浴法酸解 ⑷冲洗血涂片 ⑸吡咯红-甲基绿染色 ⑴低倍镜观察 ⑵高倍镜观察 ⑴DNA的分布 ⑵RNA的分布 √


⑻绘制生物图 ⑼进行人类遗传病的调查和生态调查 ⑽参与细菌分离、观察、接种与培养、植物 组织培养和无土栽培等学习活动 ⑾尝试米酒、腐乳、泡菜等小食品制作活动 ⑿参与提取某种芳香油，提取血清中乳糖脱 氢酶，DNA的粗提取和鉴定，对DNA片段进 行PCR扩增等实验活动
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⒉动作认知和动作技能
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生物学实验教学的作用

1、有助于学生形成概念、理解原理和掌握规律
2、能帮助学生检验和巩固生物学知识 3、训练生物学基本技能的重要手段 4、培养生物学能力的有效途径 5、有利于培养学生严谨的科学态度和进行科学研究方 法的训练 6、能激发学生的认识兴趣，调动学生的学习积极性

7、有助于向学生进行唯物论和辩证法的教育
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提出 提出 问题 问题
作出 作出 假设 假设
制定 制定 计划 计划
搜集 搜集 数据 数据
得出 得出 结论 结论
交流 交流 反思 反思
材 料
设 备
方 案
预 测
控制 变量
给出操 作定义
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⒉引导探究和自主探究

中学生物学的探究实验分为引导探究和自主探究两 种类型，源于1978年赫加蒂.黑兹尔 (E.Hegarty.Hazel)将2级分为2A级和2B级
演示实验的基本要求：
1、要有明确的目的 2、要明显、直观 3、要安全、可靠 4、要有启发性

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演示实验尽可能做到：

1、克服演示材料、用具较小的矛盾，尽量 到学生中去演示，并且位置放高些。如解 剖猪心脏时。
2、对生物结构细小的部位和发生的现象应 借助于投影仪放大后观察或让学生巡回观 察。 3、有的生物现象停留时间很短，要力争重 复演示。如“种子萌发需要氧”实验，燃 烧的火柴熄灭就可多次重复。
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2A级系由教师提出问题、学生作出假设和设计实验
方案，检验假设的必要资料和设备也是教师准备；

2B级的整个探究过程由学生的合作学习小组独立完
成，教师仅以学习者身份参与探究过程，也是学生
自主探究的辅助者、组织者。
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多数科学探究实验仅仅关注探究程序的第二 和第四个步骤，而简略了其他几个步骤。因 此，探究实验又有部分探究和全程探究之分
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学生实验能力的培养
包括以下几个方面： ①操作能力：熟练使用显微镜、解剖器、安装实 验装置、自行设计各种实验步骤、采集制作植物、 动物标本； ②获得知识的能力：即在实验过程中通过聆听、 观察、阅读、质疑、记录分析实验结果等途径获 得知识的能力； ③整理分析能力：通过表解、图释记录实验的结 果，对实验现象进行分析整理，找出实验成败原 因，并能解释实验现象，写出实验报告； ④解决问题的能力：学生应用与实验有关的知识 寻求解答问题的能力。 4
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《标准》对动作技能训练的基本要求是：能 够正确的使用一般的实验器具，掌握采集和 处理实验材料、进行生物学实验的操作、生 物绘图等技能。其内容及目标如下： ⑴*明确实验或观察的目标和对象
初中年级动作技能训练的目标



⑵*知道常用药品试剂
⑶会使用常见生物实验仪器、工具

⑷*记住实验或观察的方法和步骤
生物科学探究模式

参看：乔伊斯（B.Joyce）等编著的《教学 模式》（荆建华等译）一书，书中介绍了生 物科学探究模式，并列举“种子的发 芽”“肌肉结构和功能”等实验活动，阐明 这种教学模式的体系、组织结构、教师作用、 支持系统，以及教育和教学效果等。 37

实验教学的组织
双重含义：

广义：选择实验课题和确定实验内容、确定实验教 学目标、营造实验教学环境、制定实验活动计划、 调控学生实验进程、评价实验活动结果等。 狭义：专指按照实验导学计划逐步进行的学生实验 活动体系，例如，引导探究实验活动依次分为：创 设问题情境、学生确认问题、诱发实验探究、分析结论、交流-反思等阶段，其中，实验阶段是教学组 织的核心。

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生物学中的演示实验，因目的不同而可以 分为三类：一类是以获得新知识为目的进 行的演示实验。另一类是以验证巩固知识 为目的进行的演示实验。后者主要是对已
有的知识加以应用和扩展。还有一类是指
导实验、实习活动的演示实验。

若依内容而分，则可分为形态学、解剖学、
生理学、生态学等不同方面的演示实验。
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总结阶段极其要求
任务是：处理数据，分析结果，
完成实验报告。
教师引导学生： 发挥思维能力作用 学习处理数据的方法 了解影响实际结果的因素 培养实事求是的态度和作风。
㈠技能性实验 ⒈实验教学目标


实验教学的组织
技能性实验分为动作认知和动作技能两类：
前者指对实验对象进行操作的运动规则，包 括实验内容、实验目的、实验原理、材料用 具、药品试剂、方法步骤、实验结果、分析 结论等认知成分 后者指对实验对象进行的准确、连贯、协调、 自动化的操作性动作。
进行论证——论证是论据与论题之间的推理 过程和推理形式。论证方式分为演绎论证和 归纳论证。 科学研究的论证通常是演绎论证，有直接论 证和间接论证两种，反证法是常用的间接论 证方式之一
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⒊实例——植物细胞质壁分离及复原 论题：成熟的植物细胞能够与外界溶液发生渗 透作用 论据：

①在高浓度蔗糖溶液作用下，洋葱鳞片叶外
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科学探究通常包括： 提出问题、作出假设、 制定计划、实施计划、 得出结论和表达、交流；

从5个方面解读科学探究的内涵，并 以表格形式概述科学探究过程各个程序的 基本要求；最后，以“探究影响鼠妇分布 的环境因素”为案例，对探究实验的基本 程序加以解说。
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探究程序
基本要求
尝试发现与生物学相关的问题； 提出问题 尝试书面或口头表述这些问题； 描述已有知识与这些问题的冲突所在 应用已有知识和经验对问题答案提出 作出假设 可能的设想 估计假设的可检验性

1972年，A.J. 哈罗和E.J.辛普森出版《教育 目标分类学-第三分册：动作技能领域》，提 出技能目标分类的原则。 在辛普森分类系统中，第一、二层次是观察 不到的学习行为，属于认知成分；第三、四 层次是学习者处于连续学习某种特定动作技 能的过程中，也包含一定的认知成分；后三 个行为是可观察的学习者的动作技能水平。
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⑸熟练使用放大镜和低倍显微镜 ⑹*会做简单的实验或观察记录，会初步地分 析实验数据并得出相应的结论 ⑺会栽培实验用植物，识别校园植物、制作 腊叶标本 ⑻学会饲养某种小动物，观察某些动物行为 ⑼制作徒手切片和简单的装片 ⑽解剖常见的小型无脊椎动物 ⑾制作昆虫标本 ⑿绘制生物体的轮廓

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论点：

①水分渗出（或渗入）细胞，蔗糖分子而不能 进入细胞，说明原生质层具有选择透性； ②外液浓度高时，水分渗出细胞，外液浓度低 时，水分渗入细胞，表明原生质层两侧存在浓 度差，并决定细胞液与外液之间水分子运动方 向
由于成熟的植物细胞具备渗透实验装置的两个基 本条件，因此能够与外界溶液发生渗透作用。
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结论：
㈢探究性实验
⒈探究实验的基本程序及界定 盖拉格和施帝芬(Gallagher & Stepien，1995)等认 为，对科学问题的探究最好像科学家那样完整地履行6 个探究步骤：

想出或鉴别一个有趣、重要并可以解决的问题
学习与问题有关的大量信息 确定有助于解决这个问题的实验、观察、计算 进行实验、观察或计算 确定结果是否能帮助解决问题…… 交流研究结果
和动作技能两大类。

2001年，项伯衡、郑春和编著的《生物学教 育与评价》中，对实验动作技能目标的动作 认知类和动作技能类均作出具体区分
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生物学动作技能目标分类
分类层次 见习 知觉 定势 基本要求 知道原理要领，形成动作表象 明确程序方法，产生模仿心理
练习
模仿操作 仿照示范进行不连贯操作
独立操作 独立、准确、连贯性操作
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A·J·哈罗系统 ⒈反射动作
E·J·辛普森系统 ⒈知觉（领会）
⒉基础性动作
⒊知觉动作 ⒋体能
⒉定势（准备）
⒊重复尝试（模仿） ⒋正确反应（习惯操作）
⒌技巧动作
⒍有意沟通
⒌自动化反应（熟练操作）
⒍适应（调整动作）
⒎创造（产生新的动作方式）
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1992年，汪古逊编著的《生物教育目标分类 学》中明确提出动作技能目标分为动作认知
生物学实验教学
实验法

学生在教师的指导下，利用一定的设备或材料，在 一定条件的控制下，引起某些事物或现象的发生和变 化，进行观察和分析，获取知识的教学方法。

中学生物学教学过程中，通过一定的仪器或药品的处 理，对生物体的形态、结构和生理功能进行观察研究， 从而使学生获得、验证或巩固知识，并掌握有关基本 技能，进一步发展智能的教学方法，称为中学生物学 实验教学法。