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關(guān)鍵詞:實驗探究;科學(xué)推理;科學(xué)素養(yǎng)
《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》(2011年版)中明確指出,義務(wù)教育物理課程作為科學(xué)教育的組成部分,是以提高全體學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)的自然科學(xué)基礎(chǔ)課程.此階段的物理課程不僅應(yīng)注重科學(xué)知識的傳授和技能的訓(xùn)練,而且應(yīng)注重對學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、探究能力、創(chuàng)新意識以及科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神等方面培養(yǎng).義務(wù)教育物理課程的性質(zhì)之一:物理課程是一門注重實驗的自然科學(xué)基礎(chǔ)課程,此階段的物理課程應(yīng)注意讓學(xué)生經(jīng)歷實驗探究過程,學(xué)習(xí)科學(xué)知識和科學(xué)探究方法,提高分析問題及解決問題的能力.
教材是教學(xué)內(nèi)容的載體,是教學(xué)最重要的材料之一,是實現(xiàn)課程目標(biāo)的工具.教學(xué)目標(biāo)是一切教學(xué)活動的出發(fā)點和歸宿,使用教材的最終目的是實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo),而不是教完教材.教材應(yīng)該是為教學(xué)服務(wù)的,作為一線教師應(yīng)當(dāng)從教學(xué)的實際出發(fā),考慮學(xué)生的知識基礎(chǔ)和思維特點,還要視實驗的難度和可操作程度,靈活地處理教材.
例如滬科版初中物理八年級第四章的第五節(jié)《科學(xué)探究:凸透鏡成像》一節(jié),是典型的科學(xué)探究課,本節(jié)課重點是進(jìn)行實驗與收集證據(jù)環(huán)節(jié),難點是分析論證環(huán)節(jié),分析實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù),歸納總結(jié)凸透鏡成像的特點.
我們先來看2012年修訂后的滬科版八年級教材中,在探究凸透鏡成像的規(guī)律時,教材中提到的進(jìn)行實驗與收集證據(jù)的環(huán)節(jié):
(1)設(shè)法獲取凸透鏡的焦距.
(2)認(rèn)識光具座,將實驗器材按蠟燭、凸透鏡、光屏的順序放置在光具座上.
(3)蠟燭火焰經(jīng)凸透鏡后成縮小的實像,將u、v值記錄下來.
(4)蠟燭火焰經(jīng)凸透鏡后成放大的實像,將u、v值記錄下來.
(5)蠟燭火焰經(jīng)凸透鏡后成等大的實像,將u、v值記錄下來.
(6)蠟燭火焰經(jīng)凸透鏡后成放大的虛像,將u值記錄下來.
(7)蠟燭火焰放在凸透鏡的焦點處,觀察是否能成像.
(8)改變物距,重復(fù)幾次上面的實驗操作.
通常教師的處理方式是,學(xué)生通過分組探究收集實驗數(shù)據(jù),分析實驗數(shù)據(jù),總結(jié)結(jié)論.之后,分小組交流數(shù)據(jù)和實驗結(jié)論.聽過大量的課包括研討課或者觀摩課,教師重視了大量實驗數(shù)據(jù)的分析與論證,最終總結(jié)出結(jié)論,完成教材73頁五種情況的結(jié)論.結(jié)論中還可以發(fā)現(xiàn),焦點和2倍焦距處是兩個特殊的點,即焦點是凸透鏡成實像和虛像的分界點,而2倍焦距處是成放大和縮小實像的分界點.但是總感覺站在學(xué)生的角度,有些問題的處理不是很合適.而且大部分教師講過這一內(nèi)容之后,普遍存在學(xué)生掌握不好,理解不到,應(yīng)用起來又困難等諸多問題.焦點和2倍焦距處,是至關(guān)重要的兩個關(guān)鍵點,在收集實驗數(shù)據(jù)和分析論證的過程中容易忽略它們在提高教學(xué)效果、加深學(xué)生的印象和理解方面所起的關(guān)鍵作用.
因此,是否可以反思一下,站在學(xué)生的角度,從教學(xué)的內(nèi)容和實驗特點等方面是否突破了本節(jié)課的重點和難點,如何處理實驗數(shù)據(jù)和分析總結(jié)結(jié)論,下面談幾點自己的看法.
1探究凸透鏡成等大實像的改進(jìn)設(shè)想
凸透鏡焦距的測量不是本節(jié)的重點,從節(jié)約課堂時間和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性上,凸透鏡的焦距可以直接給出.教材里,進(jìn)行實驗與收集證據(jù)的3、4、6環(huán)節(jié)(蠟燭火焰經(jīng)凸透鏡后成縮小的實像、放大的實像、放大的虛像)對學(xué)生而言相對容易操作,物距u和像距v也便于測量,能夠比較順利的分析總結(jié)出凸透鏡成縮小的實像、放大的實像和放大的虛像滿足的條件.進(jìn)行實驗與收集證據(jù)的第5環(huán)節(jié)(蠟燭火焰經(jīng)凸透鏡后成等大的實像,將u、v值記錄下來),由于實驗器材的限制和實驗的特點,成在光屏上的像要與燭焰等大,不便于測量,只是用肉眼觀察,同時像(光屏)位置的確定不一定準(zhǔn)確,實驗數(shù)據(jù)中可能存在物距u和像距v的數(shù)值誤差較大.怎樣處理更有說服力呢?我認(rèn)為,增加交流討論的環(huán)節(jié),可以提出問題讓學(xué)生討論:物距u和像距v有什么樣的關(guān)系時,蠟燭火焰經(jīng)凸透鏡后成等大的實像?可以實驗驗證,也可以在前面實驗的基礎(chǔ)上,通過推理和科學(xué)分析得出.
實驗探究時,出現(xiàn)的真實情況是:蠟燭火焰經(jīng)凸透鏡成等大的實像時,物距u和像距v基本相等;而物距u和像距v相等,由于光學(xué)實驗特點和現(xiàn)有實驗條件的限制,不容易得到.如果引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用推理進(jìn)一步分析,既可以發(fā)展學(xué)生的思維,又是物理學(xué)研究問題方法的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練.在物理研究過程中,有許多概念、規(guī)律、結(jié)論是建立在物理實驗的基礎(chǔ)上,但是也有不少實驗,由于教學(xué)內(nèi)容、實驗特點和實驗條件等因素的限制,難以實現(xiàn)或者不易操作,于是需要在大量可靠的實驗事實的基礎(chǔ)上,通過科學(xué)推理,進(jìn)一步得出實驗的結(jié)論.
在進(jìn)行實驗和收集數(shù)據(jù)的3、4環(huán)節(jié),分析大量的實驗數(shù)據(jù)可知:當(dāng)物于凸透鏡的2倍焦距之外時,成縮小、倒立的實像;當(dāng)物于凸透鏡的1倍焦距和2倍焦距之間時,成放大、倒立的實像.在此實驗結(jié)論的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步分析:當(dāng)物于凸透鏡的2倍焦距處,既不滿足成縮小實像的條件,也不滿足成放大實像的條件,介于兩者之間;那么所成的像既不是放大的,也不是縮小的.這時,可以讓學(xué)生充分交流討論,說明各自的想法與分析,發(fā)表自己的觀點,最終達(dá)成共識:當(dāng)物于凸透鏡的2倍焦距處,成等大、倒立的實像.之后,可以再進(jìn)行實驗進(jìn)行驗證,既彌補(bǔ)了實驗探究過程的不足,又使學(xué)生的思維能力得到提高.這樣處理,使學(xué)生的思維活躍起來,學(xué)生參與的是深入的思考和思維的碰撞,起到事半功倍的效果,真正實現(xiàn)學(xué)生聽懂學(xué)會,同時使學(xué)生學(xué)習(xí)到科學(xué)探究方法,分析問題及解決問題的能力得到提高.
2探究物體處于凸透鏡的焦點能否成像的改進(jìn)設(shè)想
蠟燭火焰放在凸透鏡的焦點處是否能成像也可以采用同樣的處理方式.
分析大量的實驗數(shù)據(jù)可知:當(dāng)物于凸透鏡的1倍焦距之外時,成倒立的實像;當(dāng)物于凸透鏡的1倍焦距以內(nèi)時,成放大的虛像.當(dāng)蠟燭火焰放在凸透鏡的焦點處,相當(dāng)一部分學(xué)生在光屏上找不到像,是成像而且成實像沒找到?還是成虛像不能呈現(xiàn)在光屏上?還是不成像?學(xué)生是有疑惑的.如何解決,而且要有說服力并得到學(xué)生的認(rèn)可和接受,可以在實驗探究和上述實驗結(jié)論的基礎(chǔ)上,引導(dǎo)學(xué)生交流討論,進(jìn)一步分析:當(dāng)物于凸透鏡的1倍焦距,既不滿足成實像的條件,也不滿足成虛像的條件,也是介于兩者之間;那么既不能成實像,也不能成虛像.這里的處理與上面的是相同的,學(xué)生充分討論,說明各自的想法與分析,發(fā)表自己的觀點,最終達(dá)成共識:當(dāng)物于凸透鏡的焦點時,不能成像.
以上處理,是在實驗探究的基礎(chǔ)上,通過科學(xué)的推理與分析得出的,采用的方法是實驗推理分析再實驗的過程,是從感性認(rèn)識理性分析實驗驗證,是認(rèn)識過程和思維過程的上升,從而實現(xiàn)學(xué)習(xí)過程與學(xué)習(xí)效果的飛躍.
新的課程理念給與教師和學(xué)生很大的發(fā)展空間,要實現(xiàn)課程目標(biāo),促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展,需要教師充分了解學(xué)生,站在學(xué)生的角度進(jìn)行教學(xué),解決學(xué)生學(xué)習(xí)中的難點和疑惑.教師適時地點撥與啟發(fā),活躍學(xué)生的思維,促進(jìn)學(xué)生積極主動地參與到學(xué)習(xí)活動中,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、積極主動地思考、分析問題和解決問題,真正意義地解決學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的疑惑.具有現(xiàn)代教育理念的教師,應(yīng)該促使學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)知識的過程中,逐步學(xué)習(xí)和掌握科學(xué)的研究方法,培養(yǎng)和提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力,全面提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),從而發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng).
參考文獻(xiàn):
【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新性實驗;考核;體系;實踐
【中圖分類號】R311 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1007-8517(2013)10-0032-02
高等教育的任務(wù)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高級專門人才。近年來,人們越來越清醒地認(rèn)識到素質(zhì)教育、創(chuàng)新能力對國家和民族的戰(zhàn)略重要性。目前國外大學(xué)已經(jīng)把“掌握實驗方法的知識和技能”列為跨世紀(jì)人才應(yīng)具備的素質(zhì)之一,國內(nèi)大學(xué)也提出了“基礎(chǔ)厚,知識寬,能力強(qiáng),素質(zhì)高”的培養(yǎng)目標(biāo)。培養(yǎng)具有創(chuàng)造性、科學(xué)思維的創(chuàng)新性人才是高等教育所面臨的主要挑戰(zhàn)。機(jī)能實驗學(xué)是一門以實踐教學(xué)為主的課程,在全國高等醫(yī)學(xué)院校進(jìn)行著較大的改革。2005年,我院在機(jī)能實驗學(xué)中開設(shè)了創(chuàng)新性實驗,旨在探索并建立以問題和課題為核心的教學(xué)模式,以其引導(dǎo)學(xué)生探索未知領(lǐng)域,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、科學(xué)思維能力和科研能力。但如何正確引導(dǎo)學(xué)生的積極性,創(chuàng)造性需要建立具有一定特色的考核體系,從而使學(xué)生化被動為主動,靈活有效的提高學(xué)生的綜合水平和能力。
1、科學(xué)、系統(tǒng),規(guī)范的考核評價體系建立
機(jī)能實驗學(xué)知識面廣,包含了生理學(xué),病理生理學(xué)和藥理學(xué)的知識。在創(chuàng)新性實驗中,更加注重了學(xué)科間的有機(jī)結(jié)合,相互交叉滲透,完善的考核體系的建立才能有效地全程評價這一過程。機(jī)能實驗學(xué)創(chuàng)新性實驗是改革的一個新生事物,目前沒有統(tǒng)一的考核模式,不能科學(xué)、客觀、公平地反映學(xué)生的綜合素質(zhì)和實際能力,我院經(jīng)過逐漸實踐,建立的考核評價體系如表1。
2、考核評價體系的實踐
2.1 醫(yī)學(xué)綜述書寫 在機(jī)能實驗學(xué)開課前期給學(xué)生布置醫(yī)學(xué)綜述寫作任務(wù),開課時專門安排2學(xué)時進(jìn)行醫(yī)學(xué)科研理論知識講授,包括醫(yī)學(xué)綜述的相關(guān)介紹。每個班級安排一個創(chuàng)新性實驗指導(dǎo)老師,班級按照學(xué)生人數(shù)分成8小組,每小組選定組長,各小組根據(jù)初步的文獻(xiàn)查閱,組內(nèi)討論,跟指導(dǎo)老師溝通,大致確定綜述書寫方向。學(xué)期結(jié)束前,每組上交綜述,期間可以根據(jù)需要進(jìn)行修改和不斷完善修正。教師主要從綜述的選題背景及意義,基本格式是否正確,篇幅大小,一般要求4000字以上;書寫是否具有條理性,表達(dá)通順性;所讀文獻(xiàn)量、代表性、新穎性,要求20篇左右,近3年文獻(xiàn)占40~50%,具有5~8篇外文文獻(xiàn);反映內(nèi)容全面性、科學(xué)性、前沿性,以及綜合歸納能力高低等判斷醫(yī)學(xué)綜述質(zhì)量進(jìn)行評分,評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。
2.2 實驗設(shè)計 各小組在廣泛閱讀文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,可發(fā)現(xiàn)問題,提出問題,然后分析解決問題,來確定下一步創(chuàng)新性實驗的課題內(nèi)容。創(chuàng)新性實驗的設(shè)計包括立論依據(jù),實驗?zāi)康?,實驗方案,實驗方法,技術(shù)路線,擬解決的關(guān)鍵問題等。實驗設(shè)計主要由學(xué)生自主完成,帶教教師參與輔導(dǎo)。學(xué)生在14周的時候提交實驗設(shè)計方案,教師審核通過后即可開展后續(xù)實驗工作。教學(xué)教師主要根據(jù)課題的科學(xué)性及嚴(yán)謹(jǐn)性,可行性,創(chuàng)新性,經(jīng)濟(jì)性及簡便性,結(jié)果預(yù)測等等給予評分,見表3。
2.3 實驗過程 在機(jī)能實驗學(xué)開課后期,同學(xué)們通過前面驗證性實驗,已經(jīng)掌握了基本的實驗操作,包括儀器以及動物方面,利用3周的時間進(jìn)行創(chuàng)新性實驗操作,主要考察學(xué)生的實踐動手能力,解決問題能力,合作協(xié)調(diào)能力,考勤情況等,見表4。
2.4 實驗匯報 實驗結(jié)束后,學(xué)生整理實驗數(shù)據(jù),進(jìn)行分析歸納,書寫實驗論文和匯報課件,以小組為單位,學(xué)生把整個創(chuàng)新性實驗以PPT的形式進(jìn)行匯報,所有機(jī)能學(xué)帶教教師參與答辯。主要根據(jù)PPT質(zhì)量,表達(dá)能力,回答提問情況等給予評分,見表5。
2.5 小組互評 在整個實驗過程中,各個小組之間存在著相互關(guān)系,有時一個班級的創(chuàng)新性實驗可以是一個大的課題,而每一個小組的實驗是里面的一個分支,所以各小組對實驗的把握和熟練掌握程度,可以影響整個實驗的進(jìn)程。在答辯過程中,其他小組成員也可以向答辯組提出問題。所以安排了小組互評,見表6。
2.6 貢獻(xiàn)排名 同一個小組由6~8名成員組成,整體創(chuàng)新性實驗完成過程中,有的同學(xué)可能積極應(yīng)對,查閱資料,請教老師,在實驗過程中號召同學(xué),協(xié)助操作,對實驗的完成起到重要作用,實驗結(jié)束后受益匪淺;有的同學(xué)可能就渾水摸魚,基本上沒有動手,組內(nèi)成員之間最為清楚,所以可以根據(jù)組內(nèi)貢獻(xiàn)大小給予評分,見表7。
【關(guān)鍵詞】氧氣; 實驗探究; 催化劑; 發(fā)生裝置; 微型實驗
我國的教材《義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書化學(xué)九年級(人教版)上冊》中實驗室制造氧氣方法:
1 氯酸鉀和二氧化錳混合后加熱的方法
2 將高錳酸鉀直接加熱的方法
原理:KMnO4K2MnO4+MnO2+O2
由于高錳酸鉀的強(qiáng)氧化性和制造氧氣的能力偏低,近來都不常采用這一方法而主要以氯酸鉀和二氧化錳混合的方法來制造。但是這個實驗除了要說明氯酸鉀(KClO3)能制造氧氣之外,還要強(qiáng)調(diào)二氧化錳(MnO2)能起到催化劑的作用。因此把KClO3單獨加熱制造氧氣的反應(yīng)現(xiàn)象和混入MnO2的KClO3的現(xiàn)象進(jìn)行比較能說明MnO2的催化能力??墒俏覀冊诮虒W(xué)中一般不會把兩個實驗都去做一遍,因為氯酸鉀(KClO3)受熱分解的時間較長,且現(xiàn)象不明顯。用高錳酸鉀和氯酸鉀制氧氣的化學(xué)實驗操作比較復(fù)雜,因此不常用,而是用分解過氧化氫溶液(加入二氧化錳)來制取氧氣。
3 分解過氧化氫溶液(加入二氧化錳)
我國的教材《義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書化學(xué)九年級(人教版)上冊》中用該法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的分解氯酸鉀或高錳酸鉀的方法。但是該法主要有兩點不足:一是反應(yīng)速率快,不便于集氣換瓶,氧氣逸失較多;二是氣體產(chǎn)生后,裝置內(nèi)壓強(qiáng)驟然增大,使滴液受阻,給操作帶來不便。
可是,這個實驗現(xiàn)象不是很理想?;瘜W(xué)是建立在實驗基礎(chǔ)上的科學(xué),在化學(xué)實驗教學(xué)中要求既傳授知識和技能,更訓(xùn)練科學(xué)方法和思維,還要培養(yǎng)科學(xué)精神和品質(zhì)。國家大力推廣新課程教育,新課程主要突出了探究測創(chuàng)新方面的內(nèi)容,教材中的實驗內(nèi)容也有不少變化。但是現(xiàn)行初中化學(xué)教材中有些實驗在操作方法和步驟上需要改進(jìn),在探究創(chuàng)新方面也稍顯不足,其中氧氣的制造方法、演示試驗及相關(guān)廢物的回收管理方面就可以做些改進(jìn)。因此,又作了以下改進(jìn):
【實驗用品】
儀器:礦泉水瓶1支、30 mL注射器1支、20 mL注射器1支、輸液管、控制閥1支、紗布袋1支、藥匙1支、集氣瓶(帶玻璃片)1支。
藥品:二氧化錳、5%的過氧化氫溶液
【實驗操作】
1. 在上課前準(zhǔn)備好一個礦泉水瓶、1支30 mL注射器和1支20 mL注射器、1根輸液管、控制閥1個。輸液管剪去一部分,只需留下一段。
2. 打開礦泉水瓶塞,向在其中加入一定量的二氧化錳裝入紗布袋,放入礦泉水瓶中,蓋好瓶塞。
3. 將輸液管和兩支注射器插入礦泉水瓶的瓶塞中。
4. 用注射器1向礦泉水瓶中加入5%的過氧化氫溶液,即可制取氧氣。
5. 反應(yīng)完畢,用注射器2向礦泉水瓶中抽取廢液。
【說明】
1. 本實驗用到礦泉水瓶、30 mL注射器1支、20 mL注射器1支、輸液管1根、控制閥1個,都可以是醫(yī)用廢棄品;礦泉水瓶和注射器最好都是塑料的,不容易破碎。
2. 使用礦泉水瓶、注射器、輸液管做制取氧氣的發(fā)生裝置,好處很多:
(1)礦泉水瓶的容積大,可以用來制取大量的氧氣,能隨時隨地排出廢液;
(2)密封性好,可以省去檢查裝置的氣密性的操作;
(3)與實驗室制取氧氣的任何裝置相比較,連接裝置起來要簡便多;
(4)能很好地控制過氧化氫的使用量和反應(yīng)速率;
(5)節(jié)省藥品(小紗袋里面的二氧化錳可以多次使用,損失的可能性也非常??;用過后拔掉輸液管,里面的氧氣不會擴(kuò)散到空氣中,下次使用可以減少過氧化氫的使用量);
(6)廢物利用,節(jié)約資金(礦泉水瓶和注射器都有塑料的,不容易破碎,要用多少都可以找到并且可反復(fù)使用);
我們 來到 前面的 綜合樓 ,來到 了 實驗室。
實驗室 中 一片 寧靜 ,散發(fā) 著 一種 淡淡 的 味道 ,一種 說不出的 味道。 我和我的 最好的 那個 朋友 隨便 找了 個位 置 坐下, 今天 我們要 學(xué)的 是顯微鏡 的 使用。
生物 老師 讓我 們 按照 書上 的 內(nèi)容 進(jìn)行 操作。
我們每組四個人,老師 要從每 四個 人 當(dāng)中 選一 個 代表。讓她進(jìn)行 操作。
我們組選了 我的 那個 最好的朋友做代表。
【中圖分類號】G633.91 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B【文章編號】2095-3089(2012)06-0136-01
生物學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué),在生物實驗教學(xué)中,其基本思想就是“對照”。新教材及時貫徹了“重視能力培養(yǎng)”的教改精神。針對初中學(xué)生正處在形象思維向抽象思維過渡的關(guān)鍵時期,在編寫上進(jìn)行了有益的嘗試。課堂教學(xué)內(nèi)容的安排大多數(shù)先從實驗入手,由此引出問題(學(xué)習(xí)內(nèi)容)。讓學(xué)生圍繞問題思考,討論,再探索更好,更多的思維方法。作為老師,應(yīng)從科學(xué)的認(rèn)識方法論的角度,設(shè)計并安排一系列的有針對性的實驗,引導(dǎo)學(xué)生從觀察實驗入手,啟發(fā)學(xué)生分析思考問題。使學(xué)生思維得以深化。學(xué)生思維能力發(fā)展的方向及質(zhì)量,則體現(xiàn)在教師的教學(xué)思路和方法上。亦即設(shè)計實驗的科學(xué)性,組合性,巧妙性。學(xué)生一旦將科學(xué)方法內(nèi)化為自己的思維和行為方式,將會取得事半功倍的效果。讓學(xué)生掌握科學(xué)的實驗設(shè)計思路,就是要教會學(xué)生在遇到具體問題時,能夠按照科學(xué)的思維方式去分析、思考,找到解決問題的正確方法。
自然界的某種現(xiàn)象是多種因素綜合作用的結(jié)果。在實驗設(shè)計中,通過設(shè)置對照組,可排除無關(guān)變量的影響,減少實驗誤差。實驗設(shè)計中可采用的對照方法很多。
一、空白對照:指不做任何實驗處理的對照組
例如觀察唾液淀粉酶對淀粉的消化作用,兩個試管都有等量的漿糊,一個試管放唾液,另外一個試管放清水,那放清水的試管就是一個空白對照。
二、自身對照:指實驗和對照在同一對象上進(jìn)行,即不另設(shè)對照組
例如光對鼠婦生活的影響。當(dāng)進(jìn)這個實驗之前,要求每個學(xué)生在實驗課的前一天采集一些鼠婦,而且對學(xué)生了解鼠婦的生活環(huán)境有很大幫助。而學(xué)生也觀察到一種現(xiàn)象,當(dāng)搬開花盆或石塊,鼠婦很快就爬走了。我們通過觀察發(fā)現(xiàn)問題。為什么在花盆下、石塊下等處容易找到鼠婦?這些地方有什么特點?
其次,提出假設(shè):鼠婦的活動可能與光照條件有關(guān)。
然后設(shè)計實驗,驗證假設(shè)。 實驗和對照在同一對象(鼠婦)上進(jìn)行,為了消除無關(guān)變量的干擾,突出自變量,找出自變量和因變量的因果聯(lián)系,必須創(chuàng)造一個除“光照”以外其它條件均相同的、只有明暗兩處相通的場所。實驗的對象是同一批鼠婦,把一定數(shù)量的鼠婦放在其中,觀察鼠婦在明暗兩處的數(shù)量分布情況。
最后,分析、討論實驗結(jié)果,推導(dǎo)結(jié)論驗證假設(shè)的真?zhèn)巍?/p>
三、條件對照:給實驗組某種處理,給對照組另一條件的處理
例如,觀察草履蟲對外界刺激能作出一定的反應(yīng)。在做實驗之前,首先,要求同學(xué)們觀察草履蟲,確定草履蟲是一種單細(xì)胞生物,然后作出假設(shè),既然草履蟲是一種單細(xì)胞生物,那么它對外界的有利刺激或有害刺激能作出怎樣的反應(yīng)? 然后讓同學(xué)們自己設(shè)計實驗,想一想什么是有利刺激,什么是有害刺激。一般來講,食物之類的是有利刺激,而外界環(huán)境的變化(酸堿度的變化,溶液濃度的變化)是有害刺激。
實驗的步驟是分別在兩塊載玻片上兩端各滴一滴草履蟲培養(yǎng)液,并使兩滴培養(yǎng)液連通。一塊載玻片右側(cè)培養(yǎng)液的邊緣放一小塊肉片,另一塊載玻片右側(cè)培養(yǎng)液的邊緣放一小顆食鹽。觀察兩個實驗組不同處理所出現(xiàn)的現(xiàn)象,分析實驗結(jié)果。
四、相互對照:指不另設(shè)對照組,而是利用幾個實驗組相互對照
例如,種子萌發(fā)的環(huán)境條件,首先要提出問題,種子在什么環(huán)境下才能萌發(fā)?然后從日常生活中做出假設(shè),種子萌發(fā)是需要適宜的溫度,一定的水分和充足的空氣。但這些條件都是缺一不可。所以我們就作出假設(shè),假如這些條件缺少一樣,種子能夠發(fā)芽嗎?
根據(jù)假設(shè),我們就設(shè)計這實驗的材料,用具。準(zhǔn)備四個培養(yǎng)皿。都放有能吸水的布,和30顆種子。這些條件都相同了。不同的是第一個培養(yǎng)皿不放水,第二個和第三個培養(yǎng)皿放適量的水,使里面的布潮濕就可以,第三個放進(jìn)冰箱,第四個培養(yǎng)皿就灌滿水。那么我們就可以從這幾個實驗組里互相比較得出三個條件都是種子萌發(fā)的條件。
認(rèn)識和了解生物的對照實驗,通過比較對照組實驗在實驗過程中的重要作用,使學(xué)生學(xué)會運(yùn)用實驗設(shè)計科學(xué)性原則設(shè)立對照組,是生物學(xué)科學(xué)習(xí)的一個重要途徑。由于新教材的實驗以探究為主,著重培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。培養(yǎng)學(xué)生的生物設(shè)計實驗?zāi)芰Γ侵袑W(xué)生物教學(xué)大綱明確提出的培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、思維能力、實驗?zāi)芰妥詫W(xué)能力等四種能力之一,而生物實驗設(shè)計能力既是實驗?zāi)芰Φ闹匾獌?nèi)容,也是實驗?zāi)芰Φ淖罡邔哟危浔旧砭哂休^強(qiáng)的綜合性、創(chuàng)造性和靈活性等特點。而大多數(shù)生物實驗以對照性原則進(jìn)行設(shè)計的。
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