生物学是一门以实验为基础的自然科学。实验对于巩固基础知识,培养学生科学素养,开发学生的创新能力具有重要意义。通过实验不仅可以培养学生的观察、思维、创造、动手等能力,而且还可以让学生记住实验原理、实验步骤、实验设计、实验结果等,更重要的是能够使学生理解并掌握产生实验结论的过程。实验教学是高中生物不可或缺的一部分,它对于学生验证所学的知识,了解知识的发生过程,锻炼学生动手操作能力等方面具有不可替代的作用。在高中生物实验教学实践中,有很多因素影响了实验教学的效果。有的实验耗时长,在课堂上无法完成,比如必修三中植物向光性实验;有的实验过程太快,只能看到实验结果而无法观察到中间的过程比如必修一中植物细胞吸水和失水实验;有的受实验材料昂贵不易获得或带有危险性而无法进行必修一中体验细胞膜的制备和观察DNA和RNA的分布实验,这些都制约了生物实验的开展,影响实验教学的效果。
而且很多农村高中学校实验学习条件很差,没有生物实验室,学生从没有做过一个实验,结果导致生物课堂中需要学生亲自做的实验变成了教师去“讲”的实验。学生没有真实的接触过实验,很多学生对实验原理等一知半解,在考试的过程中遇到实验题不知从何下手,找不到实验的自变量,因变量,找不准实验要探究或证明的是什么,更不能利用实验结论解决实际问题。普通高中生物学课程标准指出生物学学科核心素养包含生命观念、理性思维、科学探究和社会责任4个方面,其中的科学探究是指能够发现现实世界中的生物学问题,针对特定的生物学现象,进行观察、提问、实验设计、方案实施以及结果的交流与讨论的能力,对高中生实验操作和设计能力以及归纳总结等方面提出很高的要求。
且在年全国I卷29题:根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型,有些病毒对人类健康会造成很大危害,通常,一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换,请利用放射性同位素标记的方法,以体外培养的宿主细胞等为材料,设计实验以确定一种新病毒的类型,简要写出(1)实验思路,(2)预期实验结果及结论即可。(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组)和年全国I卷29题第3问:有研究表明:干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的,而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料,设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。均考察学生对实验的设计,重点是实验思路即实验设计。
实验题部分本身对学生来说,就是一个弱项,原因主要有以下两个方面:一方面是平时做习题或考试遇到实验题目,学生不做或者是随便写一写,缺少平时的训练,没有积极主动的去面对实验题,抱有侥幸心理。另一方面是农村高中实验室条件差,学生几乎没有做过实验,教师只能去讲实验。对于第一个原因在以后的学习过程中,要让学生重视实验题目,遇到实验题目不要怕,不要躲,不要随变做一做,端正对实验题目的态度,教师可对实验题目进行专题分类讲解,找出实验题目的套路,培养学生分析实验题的能力。至于第二方面,随着信息技术的发展,信息技术已广泛应用于各个学科,把信息技术引入到生物实验教学中,通过研究、探讨寻求一条提高生物实验教学效果的有效途径。合理的运用现代信息技术与传统教学手段的有机结合,提高实验教学的效果,弥补实验教学中的不足。如借助计算机播放实验视频让学生观看和虚拟实验室等,提高学生对生物实验学习的积极性和主动性。
1虚拟实验室
虚拟实验室在高中生物实验教学中应用比较少,相对资源也较少,很多学生和老师并不清楚什么是虚拟实验,更是没有实际操作。虚拟实验是指借助于多媒体、仿真和虚拟现实(又称VR)等技术在计算机上营造可辅助、部分代替甚至全部替代传统实验各操作环节的相关软硬件操作环境,实验者可以像在真实的环境中一样完成各种实验项目,所取得的实验效果等价于甚至优于在真实环境中所取得的效果。虚拟实验室可以解决很多高中实验室条件差、实验器材和试剂昂贵等问题。而且虚拟实验的实验过程可进行重复操作,不仅达到了对实验步骤的熟悉,而且避免了实验操作中可能存在的危险。在虚拟实验中学生不仅掌握了理论知识和实验技能,提高了动手操作能力,还激发学生的生物实验学习兴趣,增强学生的生物学习动机。
2虚拟实验教学案例研究
2.1教材分析
“绿叶中色素的提取和分离”实验选自高中生物人教版必修一第六章,该实验是高中阶段中的重要实验之一,该实验可考察知识点多,且在平时练习、考试乃至高考中是高频考点。由于“绿叶中色素的提取和分离”实验步骤较多和复杂,学生操作起来不易成功,以及在分离色素的时候用到的试剂层析液,含有对人体有害的易挥发的物质,所以本实验借助NOBOOK虚拟实验室采用虚拟实验进行。
2.2教学内容设计
2.2.1学生阅读教材97--98页
熟悉实验原理,实验目的,实验试剂,及实验步骤,掌握基本理论知识。
2.2.2教师理论讲解:
(1)打开班级的多媒体计算机,输入网址