《生物课堂中提升学生自主设计实验的能力研究》结题报告

《生物课堂中提升学生自主设计实验的能力研究》结题报告

作者：曾凡洪 

【摘要】 生物学作为一门以实验为基础的学科。实验是获取生物学知识的重要手段，是科学研究过程的重要环节。我国高中生物教学大纲中对学生能力的培养中明确指出要求“培养学生初步学会设计实验，分析和解释实验中产生的现象，得出正确的实验结论。逐步形成分析、综合、比较和推理的能力，学会解决一些有关的实际问题，使学生具有观察能力、实验能力、思维能力和自学能力，初步的研究能力和创造能力。”然而生物实验一直都是高考的必考内容以及考生得分率较低的部分，也是学生最害怕遇到的题型。因此，在生物教学过程中通过探究培养学生自主设计实验的能力从而使学生具备适应社会需求的关键能力是非常有必要的。本课题将从追寻问题本质出发结合教学实践详细探究如何在生物课堂中提升学生自主设计实验的能力。

【关键词】 生物实验设计

一、研究目的和意义

1、研究的背景

随着科学技术的发展以及全球经济化的发展，社会对于未来人才的要求也充满挑战。而作为以创世界一流中学为口号的湖北省的窗口学校的我校在深入推行教育教学改革的同时，提倡要有意识地注重学生关键能力的培养，要让每一个走出校门的毕业生都拥有受用终生的立足社会的情商。所谓关键能力即批判性思维、有效沟通、创造创新和团队合作能力。这就对华师一教师提出了新的目标和任务，要求在教学实践活动中要积极主动探索培养学生关键能力的策略和方法。

生物学作为一门以实验为基础的学科。实验是获取生物学知识的重要手段，是科学研究过程的重要环节。生物实验教学又是高中生物教学的重点之一，也一直都是高考的必考内容以及考生得分率较低的部分。从近5年的各地生物高考真题来看，借助实验方法创造情境，考察学生对实验进行设计和分析的能力的比重日渐增大。高中生物实验设计对学生的能力要求较高，除了要求学生有基础的生物知识储备，还需要具有创造能力和发现问题、解决问题的能力。这些能力的培养正好与我校的治学理念不谋而合。因此，在生物教学过程中通过探究培养学生自主设计实验的能力从而使学生具备适应社会需求的关键能力是非常有必要的。

2、现状分析

培养学生的生物实验能力是中学生物教学大纲明确提出的培养学生观察能力、思维能力、实验能力和自学能力等四种能力之一，而生物实验设计能力又是实验能力的重要内容。实验设计能拓宽学生的思维空间，有利于学生的生物科学素养和创新能力的培养，当前学生对生物学实验教学普遍重视不够，学生缺乏对实验设计基础知识的学习和训练。

此外，由于高中生物课时紧张、实验室条件较简陋，使得生物的教学实验以及学生自主的研究性学习的开展受限，学生实际动手操作的机会并不多，这使得学生并不能很好的理解相关实验原理以及实验过程中的每一个步骤的具体操作原因。鉴于以上原因，使得学生遇到生物实验设计的相关问题时总会出现畏难逃避情绪。

通过查阅相关资料发现一些热门的生物资源网站关于生物实验教学的课件资源非常缺乏，相关的生物实验的论文更多的体现在高考试题点评，就题论题，没有系统地对整个高中生物教材上的生物实验部分进行归纳总结，而关于生物实验设计的基本原理和设计思路的总结也是少之又少。

3、目的、意义

生物实验不仅是中学生物教学的重要内容，又是培养学生关键能力的重要途径。然而由于传统的生物实验的教学模式过分强调知识点的输入，学校硬件设施简陋，生物课时紧张学生动手机会较少等因素使我校学生的生物实验能力欠缺，遇到生物实验设计相关试题总出现畏难情绪，该部分得分率也普遍偏低。因此，在生物教学工作中，改变课题教学模式，积极尝试自主探究性学习模式培养学生的生物科学素养是非常有必需的。如何通过巧妙的教学设计和实验情境模拟来有助于学生自主理解实验原理以及设计思路，提高学生的实验设计能力并能用严谨的生物专业术语表达实验设计，是本课题研究的主要目的。

二、课题界定

1、对研究对象的总体范围界定

2013级全体学生

2、对关键概念的界定

生物实验设计是指在正式进行科学实验之前，实验者根据一定的目的和要求应用相关的科学知识、原理，对实验过程中的材料、手段、方法、步骤等全部方案的制定。高中生物教学大纲中明确指出，培养学生的实践能力是素质教育的重点之一，教师要积极创造条件，努力使学生初步学会生物科学探究的一般方法，包括提出问题、做出假设、实验设计和实验验证等，初步形成创造性思维品质，能够运用学到的生物学知识评价和解决某些实际问题。

探究性教学模式是指在教师的指导下，学生通过主动参与获得知识的过程。通过对知识的亲身体验，掌握研究科学所必需的探究能力，并形成科学的概念和规律，进而产生对探索未知世界的积极态度。

三、研究目标

为了使实验教学既能满足当前高考教学改革的要求，又能尽可能地挖掘实验教学的能动性，培养学生对生物学科的兴趣，提高学生的综合能力，本课题将积极探究如何在生物实验教学中以探究性教学理论为指导，采用探究性教学方式，模拟实验情境，引导学生开展自主性学习，提高学生生物实验设计的能力，帮助学生建立自信，并能将生物学原理和实验设计理念举一反三的应用在生活中。

四、研究内容

鉴于学生对生物学实验教学普遍重视不够，学生缺乏对实验设计基础知识的学习和训练导致学生的实验设计能力较差等现象，为尽快而有效地提高学生的生物实验设计能力，积极响应学校关于学生关键能力的培养的新课程改革的开展，如何在生物教学过程中通过探究培养学生自主设计实验的能力从而使学生具备适应社会需求的关键能力是本课题研究的主要内容。

五、具体措施

本课题将从以下几个方面入手开展探究工作：

1、查阅与研究课题相关的资料，积累素材

2、加强教学实践，挖掘教材中的实验设计理论知识

3、补充经典实验，优化实验设计理论知识

4、强化训练，培养学生独立完成研究型设计实验的能力

5、鼓励学生开展生物自主实验，在动手中巩固知识。

6、推广优秀课堂案例，进行组内交流。

六、计划步骤：

2015年2月制定研究方案、上报研究项目申请表，探究活动总时间为一年，分四个阶段进行。第一阶段： 2015年2月份-2015年5月，课题小组成员通过多种渠道收集国内外关于《提升学生生物实验设计能力的探究》的相关资料，进行课堂理论学习，做好课题研究的准备工作。第二阶段：2015年6-9月份，观摩听课，包括外出观摩听课和参加调研活动，进行课堂观察活动并写出阶段性观察报告,将研究结果汇总,以备课小组为单位进行深层次的教研。第三阶段：2015年10月至11月，开展课堂教学实践，邀请教学专家示范并指导生物实验教学以及生物实验设计试题点评教学，进一步修改、完善。并将优秀课堂案例以及经验进行推广。第四阶段：2015年12月，总结评价，撰写探究活动终结性实验报告和研究论文。

七、研究方法：

本实验在行动研究中主要采取文献研究法、课堂实践法、 比较法、个案总结法、座谈法。

1.文献研究法。通过查阅国内外有关“生物课堂中提升学生自主设计实验的能力研究”的相关论文，确立课题的理论支撑，加强理论指导，使课题组成员得到理论的提高有经验借鉴。

2. 课堂实践法。在相关理论知识的指导下，积极研究生物教材，选取合适的生物实验在课堂实践中开展探究性教学模式，并邀请教学专家示范指导。

3. 比较法。开设不同的班级，比较探究性教学模式与传统生物实验教学的优缺点和适用范围。

4. 个案总结法。对有代表性的个案进行分析分类研究，结合课堂实践中学生的互动情况，写出个案研究报告。

5. 座谈法。汇报心得体会，进行组内交流。

八、研究成果

（一）研讨课/示范课

为了更准确地把握我校生物实验教学课堂的现状、学生对生物实验教学的需求和学生在实验设计类考题得分偏低的原因，我们设计了一份《生物课堂中提升学生自主设计实验的能力研究调查问卷》（见附件一）。统计分析调查问卷的数据，我们可以看出：由于传统的生物实验的教学模式过分强调知识点的输入，学校硬件设施简陋，生物课时紧张学生动手机会较少等因素使我校大部分的生物实验教学方式大多数是教师讲解，从而使学生对实验原理、目的和步骤认识较抽象，大部分学生只能部分掌握必修课本上的实验内容。而在考试时生物设计类考题时丢分较多的原因有将近一半学生认为是由于基础知识薄弱导致审题错误，还有将近1/3学生认为是由于表达能力差，不能用专业的生物术语简洁准确地回答问题。此外，大部分学生认为他们觉得最佳的生物实验教学方式还是学生自己动手操作。

在了解我校生物实验教学现状后，我们课题组通过查阅相关资料并积极研究教材，从新课教学和一轮复习和选修课三个方面分别选择了《酶的作用和本质》、《遗传规律相关实验设计专题》、《ABO血型》来探讨培养学生自主设计实验的能力从而使学生具备适应社会需求的关键能力。

新课教学：程聪老师在高一（10）班讲授《酶的作用和本质》外省的一些专家和教师也聆听了这一节课。本课堂首先通过一个简短的视频很快吸引了学生的注意力导入主题，提出问题。接着现场让学生以小组为单位动手做实验来探究过氧化氢在不同条件下的分解的情况，然后请每个小组根据自己的实验结果得出结论并分析实验现象和结果。最终由学生自己总结出酶的作用和本质。这不仅活跃了课堂气氛，培养了学生对生物的学习兴趣和动手能力，还大大提高了课堂效率。

一轮复习：陈倩老师在高三（10）班讲授《遗传规律相关实验设计专题》。遗传学相关题目一向都是高考得分最低的考点，把遗传规律与相关实验设计结合在一起更是让学生害怕的考题。本课堂以习题讲解的形式开展，选择一些高考题和八校联考的题目为例给学生介绍这类题的解题技巧：先要了解题中实验的实验目的，接着要分清实验组和对照组，分析实验设计中的自变量和因变量，在写实验步骤时要注意前后顺序的逻辑性和单一变量原则。

选修课：曾凡洪老师在龙泉中学给学生上了一堂别开生面的选修课《ABO血型》。在这堂课上，曾老师首先用《亮剑》中的士兵输血片段为开头一下子吸引了学生的注意力，接着曾老师详细给学生介绍了三种血型的分类依据，并以此为例介绍了与血型相关的遗传题的解题技巧。整堂课上都是老师作为引导者，学生自己思考并得出结论。这改变了传统的教师传授知识的教学模式，培养了学生的生物思维和关键能力，提高了课堂效率，并获得一致好评。

（二）研究论文：

更多内容见附件二：程聪《生物课堂中如何提升学生自主设计实验的能力》