生物多样性的意义

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初中生物学教学中学生科学探究方法与技能的培养

叶治平(广东省广州开发区中学,510730)

摘 要本文结合人教版生物学教材内容,从数据的采集,数据的整理,数据的呈现,数据的分析和实验结果的表达等五个方面论述了初中生物学教学中对学生科学探究方法与技能的培养.

关 键 词初中生物学教学科学探究方法与技能培养

布鲁纳说过"教某人学习这些学科,主要的并不是要他记住那些成果,而是要教他参与可能构建知识的过程".初中生物课程中的科学是学生积极主动地获取生物科学知识,领悟科学研究方法而进行的各种活动.将科学探究引入义务教育阶段生物课程的内容标准,是为了促进学生学习方式的改变,使学生能主动地获取生物科学知识,体验科学过程与科学方法,形成一定的科学探究能力和科学态度与价值观,培养创新精神.实际上,当学生提出一个问题,并去寻找各种可能的答案时,会用到许多科学家们也在使用的技能.

科学探究的方法技能目标学生的具体目标描述数据的采集利用观察,调查,测量的等方法获取实验的数据,要求细致,准确地记录,如实反映实验事实.数据的整理利用统计学的方法,处理实验数据,如选取最大值,最小值,计算平均值,总和等,要求计算准确无误.数据的呈现可用文字描述实验数据,也可将实验数据转换为表格或曲线图,柱形图,饼形图,发展趋势图等,更直观地呈现实验数据,要求呈现准确,全面.数据的分析根据实验数据,结合实验现象,判断其发展规律或做出推理,假说,揭示本质,预设结论.实验结果的表达利用图片,照片,绘图,文字,影音,视频,文字,调查报告,研究报告,学术报告,心得体会,小论文等多种形式表达实验结果,力求全面深刻地表达结果,手段多样化.2学生科学探究的方法与技能的培养

2.1数据的采集涉及观察,调查和测量等方法与技能,分别论述如下.

(1)观察观察是科学探究的一种基本方法,是感性认识的第一步.科学的观察可以直接用肉眼,也可以借助放大镜,显微镜等仪器,或利用照相机,录音机,摄像机等工具.人教版生物学教材中涉及到观察技能的探究实验和技能训练,七年级上册和七年级下册有24个,八年级上册和下册有13个,部分内容列举如表2.

表2:涉及观察技能的探究实验(部分展示)

观察人教版教材中部分内容光对鼠妇生活的影响(7上P15)种子萌发的环境条件(7上P90)叶片正面和背面的气孔一样多吗(7上P117)馒头在口腔中的变化(7下P30)采集和测量空气中的尘埃粒子(7下P55)菜青虫的取食行为(8上P34)动物的绕道取食(8上P35)酒精或烟草浸出液对水蚤心率的影响(8下P95)观察要有明确的目的,力求做到全面,细致和实事求是,并及时记录观察的结果,对较长时间的观察,要有计划,有耐心.许多学生常希望看到心中预设的现象.从而影响观察结果,产生偏差.所以,观察者要保持客观的态度,观察必须真实,准确,即必须如实地反映所感知的事物.提高观察力的具体策略有:①明确观察目的,避免盲目性和随意性.例如,在探究"馒头在口腔中的变化"中,应注意观察的是三支试管的颜色变化及它们之间的差别,②确定观察顺序.对实验对象,需要观察的方面很多,根据不同的观察目的和观察对象,一般的顺序是先外部形象和生理现象,后内部结构,先活后死,先整体后局部,由外至内,由上至下,由前至后等顺序进行观察.例如:探究"鸟适合飞行的特点"时,先观察鸟的体形和翅膀的形态,再摸摸鸟的胸肌和观察骨骼的外形特点,需要学生紧跟教师的讲解内容或示范进行观察,③观思结合.不管采取哪种观察方法,大脑都要积极地参与思维活动,使学生发现问题和解决问题的能力得到更好的锻炼.例如,在观察鱼鳍在游泳中的作用时,可运用对比的方法,重点观察鱼模型的游动和真鱼的差别,调动思维,理解异同,这样不但提高观察的深刻性,使观察更敏锐,更精确,④眼手结合.在教学中,特别是在实验中,要求学生眼手并用,绘出观察到的形态结构图,记录观察结果.这样既有利于提高观察质量,又有利于养成学生严谨的观察态度.教师还应在激发学生观察兴趣上下功夫,让学生反复,不断地进行观察训练,逐渐形成习惯.


(2)调查调查是科学探究常用的方法之一.调查时首先要明确调查目的和调查对象,制定合理的调查方案.有时需要选取一部分调查对象作为样本.学生根据相应的内容,以问题的形式系统能将问题传达给被问的人使被问者乐于回答.元鲫鱼鲈鱼黄鳝桂鱼草鱼鲮鱼白鲫测量是对非量化实物的量化过程长度,体积,重量或质量,温度和时间测量客体,即测量对象.它是客观世界中所存在的事物或者现象,是我们要用数字或符号来进行表达,解释和说明的对象测量内容,即测量客体的某种属性或特征.实际上,在任何一种测量中,我们所测量的对象虽然是某一客体,但所测量的内容却并不是客体本身,而是这一客体的特征或属性测量法则,即用数字和符号表达物各种属性或特征的操作规则.也可以说,它是某种具体的操作程序和区分不同特征或属性的标准数字和符号,即用来表示测量结果的工具.比如120cm,3.正确读出刻度尺的零刻度,最小刻度,测量范围,把刻度尺的刻度尽可能与被测物体接近,不能歪斜读数时,视线应垂直于被测物体与刻度尺,除读出最小刻度以上各位数字外,还应估读最小刻度下一位的数字,记录的测量数据,包括准确值,估计值以及单位(没有单位的数值是毫无意义的)分类比较,排序,根据统计图表中的数据分析提出并回答简单的问题.

(1)最大值与最小值最大值是指在给定情形下可以达到的最大数量或最大数值一个量由于起初增大然后开始减小而达到的最大值在给定情形下可以达到的最小数量或最小数值一个量由于起初减小然后开始增大而达到的最小值由于仪器,实验条件,环境等因素的限制,测量不可能无限精确,物理量的测量值与客观存在的真实值之间总会存在测量误差.在相同条件下多次重复测量的算术平均值来计算方法为(A1+A2+等+An)/n.教材中涉及到计算算术平均值的探究活动如探究"光对鼠妇生活的影响","鼠妇的生活是否还受其他因素影响,"植物对空气湿度的影响","种子萌发的环境条件",以及"测定种子的萌发率","解读实验数据","测定某种食物的能量","比较不同蔬菜或水果中维生素C的含量","酸雨对生物的影响","废电池对生物的影响","检测不同环境中的细菌和真菌"和"探究花生果实大小的变异".

为更好的培养学生求平均值的意识,教师可在实验前展示设计的数据记录表.例如,在探究"植物对空气湿度的影响"的活动中,为了保证测量的准确性和科学性,课本要求在三个场所——草地,裸地和灌丛,分早上,中午和晚上3个时段测量,同一地点,同一时段都要求测量三次,教师可以这些要求设计数据登记表,提示学生要计算平均值(表5).

表5:植物对空气湿度的影响数据记录表

地点时间第1次第2次第3次平均值草地早午晚裸地早午晚灌丛早午晚平均值:草地,裸地,灌丛

(3)总和总和就是全部加起来的数量或内容A1+A2+等+An.计算总和往往反映事物的总体情况,有利于把握事物的特点.例如人教版七年级下册的"为家长设计一份午餐食谱"设计活动中,在设计午餐食谱时,应考虑食物种类,营养成分,价格,饮食习惯等,教师还可以提醒学生计算这顿午餐的总能量,并结合家人的运动习惯对食物进行更好的搭配.

2.3数据的呈现在获取各类数据信息后,除了要将数据进行处理,还要选择适当表现方式,如图表,曲线,柱形,饼形,趋势图,文字等,将数据信息合理,科学的表达,使之更直观,形象.这里涉及到数形转化的能力,要求学生要熟悉绘制坐标图,柱形图,曲线图等的一般方法,有的还需要加以文字说明.例如,在探究"花生果实大小的变异"活动中,为提高课堂效率,方便学生将统计结果转化为柱形图,教师可设计一个统计表帮助学生们更快的统计结果(表6).

表6:花生果实长度统计表

小组成员:统计人:

分布范围mm6-1011-1516-2021-2526-3031-3536-4041-4546-50个数(画"正"字)总计学生根据统计的数据,以分布范围为横轴,个数为纵轴,画出代表所测量的花生果实长度的分布范围的柱形图,便于观察.教师可将测量不同品种花生的两组测量结果绘制在同一图表中,让学生们对照观察,两个品种的花生果实长度的分布范围就一目了然了(图1).

图1花生果实长度统计图

2.4数据的分析在获取实验数据并进行一定的处理后,教师应引导学生根据实验数据,结合实验现象,对实验提出自己的见解.判断其发展规律或做出推理,假说,揭示本质,预设结论.教师在教学中应注意引导学生经常把特殊事例概括为一般原则和方法,又把一般原则,方法运用到特殊事例之中,同时还要运用比较的方法,从不同现象和对象中找出相似之点和相异之处,以此促进概括力的形成.对其中的涉及的"判断","推理","假说"分别说明如下:

判断:在生物探究活动中,学生要根据实验数据,结合已有的生活经验和科学知识,进行判断,作出结论.人教版《生物学》教材中,需要学生做出判断的内容如表7:

表7人教版初中生物学教材中需做出判断的内容

七年级上册通过观察找出相同点和不同点探究"光对鼠妇生活的影响"进一步探究"鼠妇的生活是否还受其他因素影响探究"植物对空气湿度的影响"发现问题,提出问题探究"根的什么部位生长最快"进一步探究"空气流动会影响蒸腾作用吗进一步探究"叶片正面和背面的气孔一样多吗"进一步探究"光对绿色植物的生活的影响七年级下册区分事实和观点比较不同蔬菜或水果中维生素C的含量技能训练-解读曲线图人的瞳孔大小能改变吗测定反应速度八年级上册技能训练—综合和概括技能训练-评价实验方案技能训练-食品分类八年级下册探究"扦插材料的处理"对提出的问题进行评价评价证据与假说

例如,在"比较不同蔬菜或水果中维生素C的含量"活动中,学生需要了解维生素C的水溶液能够使高锰酸钾溶液褪色,并且维生素C溶液越浓,用量就越少,也就是滴加量越少.如果在实验中,比较的是雪梨与苹果的维生素C含量,若20滴雪梨汁使高锰酸钾溶液褪色了,而苹果汁只用了12滴,则可做出判断,苹果所含

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0340;维生素C含量比雪梨的高.

推理:推与预测不同,预测是对下一步会发生什么所进行的猜测推探究"种子萌发的环境条件"推理:环境温度对呼吸作用的强弱有什么影响探究"二氧化碳是光合作用必需的原料吗"技能训练-分析实验结果七年级下册探究"晚育的意义"探究"馒头在口腔中的变化"采集和测量空气中的尘埃粒子(技能训练-测心率设计对照实验探究甲状腺激素的作用酸雨对生物的影响废电池对生物的影响八年级上册鱼鳍在有用中的作用鸟适合飞行的特点菜青虫的取食行为动物的绕道取食蚂蚁的通讯检测不同环境中的细菌和真菌计算细菌的数目根据鸟足的形态推测其栖息环境八年级下册运用数据做出选择和预测运用证据和逻辑作出推测模拟保护色的形成过程酒精或烟草浸出液对水蚤心率的影响假说:假说是在拥有通过观察和阅读等过程收集到的大量材料的基础上,依据原有的科学原理,经验事实,经过理性思维加工后,作出假设和预期,对研究中所发生的自然现象或过程提出的一种过渡性,假定性的解释,说明.生物学探究实验应注重培养的是学生提出假说的能力,即提出能合理,圆满解释实验现象或过程.这主要应从以下三方面着手:①鼓励学生博览群书.广博的知识素养和丰富的生活阅历是提出假说的基础,②注意培养学生的想象能力,提高其思维的广阔性和创造性,③创造适宜的情景,鼓励学生大胆预测,推论和假设,并引导学生用实验去验证,反复实践是学生获得这一技能的保证.

2.5实验结果的表达探究活动的最后两个步骤是"得出结论,表达和交流",其中"表达"是指学生利用图片,照片,绘图,文字,影音,视频,文字等多种形式表达实验结果,力求全面深刻,手段多样化.教师可以引导学生利用这些媒介手段,适时记录实验的过程,表达实验的某些结果,也可以将这些照片增加到文字记录中,让人能更真实的感受整个探究过程.

例如,在探究"种子萌发的环境条件"中,可以利用照片反映每天种子萌发的状况,丰富感性认识,在探究"动物的绕道取食","蚂蚁的通讯"可以拍下视频,记录某段实验过程.

利用文字表达实验的结果,具体表现为调查报告,研究报告,学术报告,心得体会,小论文等.心得体会主要反映参与实验者的感受与收获,可长可短.撰写调查报告,研究报告,学术报告和小论文,要求相对较高,文章的内容和格式都有相应的要求,需要通过查阅文献,访谈,分析数据,撰写文字材料等多个环节才能完成.例如,调查报告是根据一定的目的,对某一情况,问题,经验进行系统周密的调查,经过认真细致的分析研究后,所写成的书面报告较强的针对性材料丰富翔实提供规律性认识系统周密的调查,客观深入的研究准确完善的表达,是写好调查报告的三个环节象或范围,经过与方法,以及人员组成等调查本身的情况,从中引出中心问题或基本结论来主体详述调查研究的基本情况,做法,经验,以及分析调查研究所得材料中得出的各种具体认识,观点和基本结论结尾1.概括全文,明确主旨2.指出问题,启发思考3.针对问题,提出建议论文有三个最基本的要素:论题,即真实性将被验证(论证)的命题,观点.论题的主要来源就是提出的假设及研究对假设验证的结果.论文最终是要论证论题的真实性而提出明确的论点论据,即证明论题真实性的依据.论据的来源应该是研究过程所获得的信度,效度高的事实材料包括定性和定量的材料论证,即以论据证明论题的论述过程.论证是文章的结构层次,材料组织的逻辑性和严密性,文章思想观点的正确性和科学性与深刻性,语言表达的准确性,有效性和技巧等各方面的综合体现.

于科学探究过程技能的学习和体验活动yljy./jslw.aspid等于2157

[5]陈继贞,生物学教学论,科学出版社,2003年9月第一版

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