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生物学实验复习教学研究

 论文栏目:生物学论文     更新时间:2021/2/20 15:29:41   

摘要:深度学习是适合学生发展的一项重要学习方式,实验是学生科学学习的核心和基础,也是科学教师进行教学的重要手段。科学教学中“生物学”这部分教学内容也不例外。以“酶的催化作用”实验为例,通过构建知识框架、联系学生实际、关注实验异常、呈现科学史实、拓展科学探究内容等方式,在生物学复习教学中以实验为载体开展了学生深度学习的实践和探索。

关键词:深度学习;实验复习;酶的催化作用

深度学习是一种基于高阶思维发展的理解性学习,注重批判理解、知识构建、迁移运用,是实现有意义学习的有效途径[1]。在常态的生物学实验复习教学中,存在着简单地进行知识罗列、注重知识复述甚至死记硬背,以讲解习题为主,复习内容缺乏新意等现象,导致学生兴趣不浓,复习效率低下,阻碍了学生的思维发展。那么,怎样才能卓有成效开展生物学实验复习教学呢?怎样才能通过生物学实验的复习教学,促进学生高阶思维的发展,培养学生解决问题的能力?为此,基于深度学习理念,以“酶的催化作用”为例,开展了初中生物学实验复习教学的实践与探索。

一、构建知识框架,加强知识联系整合

联系与构建是深度学习的重要特征,浅层次的复习一般只关注孤立、碎片化的科学知识,而深度学习则注重如何引导学生建立知识间的联系,以点带面,加强知识的整合,形成知识网络。在生物学实验复习阶段,教师可围绕实验主题,以前置作业形式,明确复习内容,要求学生自主归纳知识体系。也可在课堂教学中通过小组讨论,构建知识导图。如在复习“酶的催化作用”时,教师不要急于梳理知识,可设计与酶相关的小实验,让学生以小组为单位开展,在重新实验的基础上再通过自主复习和整理,尝试绘制知识框架图,在课堂上进行展示点评。如有一位同学绘制的框架图如图1所示,该部分内容在初中阶段虽然知识点不多,但对学生今后高中阶段的学习很重要,学生绘制的框架图较为浅显,但通过框架图的绘制,既加深了学生对教材基础知识的理解,也培养了学生对知识的整理能力。在实验复习教学中,教师要鼓励学生自主分析知识的相关性,引导学生对生物学知识进行联系和整合,通过概念图、思维导图等形式把生物学知识从碎片化整合成一个有机的系统的知识整体,从而促使学生理解、内化生物学概念、规律,为培养学生的迁移能力打下扎实基础。

二、结合生活实际,培养学生迁移能力

深度学习的特点是习得的知识是可迁移运用的,能够帮助学生解决新情境下的问题,进而加深了学生对生物学知识的理解。教师可通过联系学生生活的实际,创设探究性问题情境,或让学生自己来收集生活中的问题资料,引导学生迁移运用实验得出的结论去解决问题,培养学生解决问题能力。①药品“内层包衣”里的酶是什么?蛋白质是进入胃中才开始消化,胰酶是进入小肠才能起到催化作用,根据胃在小肠前面的消化顺序进行分析,“外层包衣”内的物质应在胃里起作用,故对应的是胃蛋白酶,“内层包衣”的物质在肠里起作用,故对应的是胰酶。②为什么服用时切勿嚼碎?因为药品嚼碎之后,胰酶的主要成分是蛋白质,胰酶会在胃中被消化而失去活性。通过某药品的部分说明书的分析,既加深了学生对酶有关知识的理解,也促使学生习得了正确服用药物的本领。在解决这个问题之前,教师可让学生回忆“淀粉酶催化淀粉”的实验,通过迁移让学生知道“蛋白酶催化蛋白质”,若条件许可,也可演示该实验,为学生分析问题打下基础。又如人生病发烧时,为什么常常没有食欲?因为体温升高,使消化酶催化效率降低。解决这个问题就是迁移运用了“温度影响酶的催化作用”的探究结论。深度学习强调让学生在真实的情境里,通过自主与合作学习,迁移所学知识、解决实际问题[2]。教师可通过联系生活、科技热点创设情境的基础上,设置问题或者鼓励学生提出问题,通过联系教材实验或设计方案去解决问题,从而使“深度学习”真正发生。

三、关注实验异常,培养学生批判性思维

实验异常是指由于实验器材不同、操作不当、外界条件改变等方面原因出现一些与预设不相符的现象。实验异常由于其复杂性和发展性,是非常重要的深度学习教学资源,在复习教学中通过引导学生关注实验中的异常现象,认真思考,鼓励提出问题并开展讨论,最后分析得出实验异常的原因,这样就能不断提高学生分析和批判性思维能力。例如在探究pH对唾液淀粉酶作用的实验时,发现滴加氢氧化钠溶液的那支试管不变蓝,这是什么原因造成的呢?有学生提出质疑,并建立“可能是溶液pH影响唾液淀粉酶的活性”“可能是淀粉与氢氧化钠溶液之间发生化学反应”“可能是碘液与氢氧化钠溶液发生反应”3种假设。这时,教师要设置悬念,鼓励学生去查阅资料,设计实验方案去探究,通过进一步探究,发现其原因是碘液与氢氧化钠溶液之间发生化学反应导致不变蓝,有学生建议选用过氧化氢作为材料探究更为合适。……又如在探究温度影响酶活性时,针对0℃、100℃时淀粉都不变蓝现象,有学生提出质疑,它们的原因都一样吗?教师即可引导学生:这两种情况下,酶的活性是降低还是消失了?通过师生讨论、作出假设、设置有温度梯度的实验,进行实验探究,最后可以得出100℃使唾液淀粉酶失去活性,而0℃时淀粉酶没有失去活性,是活性下降,当温度恢复到常温时,仍能起催化作用,其实质原因是不一样的。在复习教学中,教师可先让学生谈谈在实验过程中曾经出现过的实验异常现象,也可适当补充实验异常现象,引发学生交流与讨论,作出猜测,或设计探究方案,进一步开展深度探究,培养学生的批判性思维。

四、呈现科学史实,体现科学本质教学

生物学科学史呈现了历史上的科学家对生命世界探索的历程,实验是生物科学史的重要内容,通过对生物学史实的深度学习,能加深学生对生物学科学本质的理解,体验生物学科学研究的方法,感悟科学探究的精神。初中科学课程关注学生科学素养的培养,体现科学本质教学,生物科学实验史的教学,不仅有利于增进学生对生物学概念的理解,而且也是对学生进行科学本质教学的重要途径。通过对上述实验科学史材料的分析,不仅可以让学生对生物学知识有新的认识,如酶不一定都是蛋白质,而且也可让学生体会到科学家对科学探究的热情、坚持不懈的科学态度和强烈的科学责任感,如关于酶的发现过程体现了“科学知识具有暂时性,但在一定时间内处于稳定”“科学知识是以经验为基础的,基于对自然的观察”的科学本质。同时也培养了学生敢于质疑、敢于提出自己不同观点的科学精神。实验科学史的深度学习,不仅有助于学生掌握生物学科的核心知识,理解学习的过程,而且也有利于培养学生对科学的兴趣,激发学生的求知欲,理解学科的本质,形成正确的科学情感、态度、和科学价值观。

五、拓展探究内容,增进学生自主体验

深度学习的核心特征是活动和体验。深度学习要在教师引导下,确定一个有一定探究价值的科学主题,鼓励学生积极参与课外实践活动。教师可基于教材内容增补探究实验,或者基于教材实验拓展探究范围,既丰富了拓展性课程内容,也增强学生的自主体验感,培养学生实践创新能力。例如酶的专一性,教材没有设计探究实验,仅作简要说明,为此,教师可以过氧化氢酶和唾液淀粉酶为例引导学生开展探究,让学生自主设计探究方案:取2支相同的试管,分别加入2mL过氧化氢溶液,然后在一支试管中再加入1滴新鲜猪肝研磨液,另一支试管中再加入1滴新鲜唾液,观察到加1滴新鲜猪肝研磨液的试管中有气泡产生,加1滴新鲜唾液的试管中没有气泡产生,由此可归纳出酶具有专一性的催化特点。同样以过氧化氢酶和氯化铁溶液为材料,也可引导学生探究酶具有高效性特点。又如基于酶的影响因素拓展探究,可引导学生设计探究不同浓度NaCl对菠萝蛋白酶活性的影响等。由于学校教学时间的有限,科学拓展探究可以让学生在课余时间或者以双休日的科学学习小组的作业形式布置,这种课堂内外综合实践活动的持续进行,促使体验成为学生有意识的自我认知活动。既有助于促进学生原认知的发展,也有利于学生在实践中增强自主体验,不断提高实践探究能力。学生深度学习发生与否,往往与教师的教学理念和业务能力直接相关。生物学实验复习教学就是在科学教师引导下让学生开展的深度学习的一条重要途径,教师要有意识把深度学习与生物学实验复习教学相融合,紧密联系生产生活实际,鼓励引导学生积极提出有探究价值的问题,引导学生设计探究方案,加强实践体验,创新生物学复习教学方式,使实验的深度学习成为培养学生高阶思维的重要途径,进而促进学生核心素养的提高。

参考文献

[1]孟凡龙,雀鸿.生命观念视域下的生物学大概念深度学习实践[J].生物学教学,2019,44(5):23-25.

[2]吴久宏.基于真实情境的高中生物学深度学习[J].中学生物教学,2019,1(2):19-22.

[3]沈伟云.一道科学史中考生物学试题评析及教学启示[J].生物学通报,2018(9):47-49.

[4]丁婷.基于深度学习理论的“生态学的稳定”教学[J].生物学教学,2019,44(2):14-15.

[5]郭华.深度学习及其意义[J].课程教材教法,2016,36(11):25-32.

作者:韩红芳 单位:浙江杭州市萧山区城厢镇回澜初级中学

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