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“對(duì)照法”在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的思考
精品源自地理科 21世紀(jì)是以知識(shí)的創(chuàng)新和應(yīng)用為重要特征的知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代,創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力成為影響整個(gè)民族生存狀況的基本因素,而教育在其中將起到核心作用。為此新一輪基礎(chǔ)教育課程改革強(qiáng)調(diào)新課程的培養(yǎng)目標(biāo)要使學(xué)生具有初步的創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力和科學(xué)素養(yǎng),具有適應(yīng)終身學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能和方法,倡導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、樂(lè)于探究、勤于動(dòng)手,培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理信息的能力、獲取新知識(shí)的能力、分析和解決問(wèn)題的能力。一句話,關(guān)注學(xué)生方法的掌握,能力尤其是創(chuàng)新能力的培養(yǎng),著眼于學(xué)生終身發(fā)展。眾所周知,生物學(xué)科中的許多發(fā)明、創(chuàng)造都是在不斷的實(shí)驗(yàn)中獲取得,因此生物教學(xué)必須加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生沿著前人走過(guò)的路,學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)、品嘗成功,從而幫助學(xué)生掌握發(fā)明創(chuàng)造之關(guān)鍵----“方法”。
在西方語(yǔ)言中 “方法”一詞表示沿著某種道路前進(jìn)。從現(xiàn)代科學(xué)意義來(lái)理解,“方法”是指人們?cè)谝磺谢顒?dòng)領(lǐng)域內(nèi)從實(shí)踐上或理論上把握現(xiàn)實(shí),為達(dá)到某種目的而采取的途徑、手段、工具和方式的總和。故人們常把它比作路、比作橋�！皩�(duì)照法”是眾多科學(xué)方法中的一種,它是人們認(rèn)識(shí)客觀事物的一種重要方法。在中學(xué)教學(xué)活動(dòng)中,它正被廣泛地應(yīng)用在各科教學(xué)中。在社會(huì)學(xué)科,如日本的明治維新、中國(guó)的戊戌變法和俄國(guó)的1861年改革三者之間的對(duì)照比較,如不同社會(huì)制度之間國(guó)家法律的對(duì)照比較:在自然學(xué)科,如物理上的伽利略比薩斜塔實(shí)驗(yàn),化學(xué)上的PH值對(duì)照分析等等不勝枚舉。本篇擬著重討論“對(duì)照法”在高中生物教材中的體現(xiàn)及在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)用和意義。
一、 “對(duì)照法”在教材中的實(shí)例體現(xiàn)及意義。
“對(duì)照法”是人們?cè)谡J(rèn)識(shí)和分析各種事物時(shí),根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn),把彼此有某種聯(lián)系的事物加以對(duì)照,從它們的異同之處來(lái)分析、判斷和處理一種認(rèn)識(shí)方法。對(duì)于以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的生物學(xué)科來(lái)說(shuō),這種方法的運(yùn)用帶來(lái)了累累碩果,我們不妨對(duì)教材一探。
1、在探究性實(shí)驗(yàn)中,“對(duì)照法”作出了重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。
生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)是歷經(jīng)數(shù)十年的發(fā)現(xiàn)性實(shí)驗(yàn),它以 1880年達(dá)爾文的研究為開(kāi)始,以1934年荷蘭科學(xué)家郭葛對(duì)生長(zhǎng)素的分離鑒定為告一段落。教材對(duì)此過(guò)程選取精髓,再現(xiàn)這重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。精髓部分就是四組對(duì)照實(shí)驗(yàn),第五章《遺傳和變異》敘述了遺傳學(xué)的奠基人----孟德?tīng)柾ㄟ^(guò)研究豌豆相對(duì)性狀的傳遞情況,發(fā)現(xiàn)了孟氏第一、第二遺傳規(guī)律。
在生物的許多探索性實(shí)驗(yàn)中, “對(duì)照法”曾經(jīng)作出了眾多的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn),法國(guó)微生物學(xué)家、化學(xué)家巴斯德不也是通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)照揭示了食物腐敗的主要原因是微生物的作用嗎?今天的教育是為了將來(lái),學(xué)生在以后的學(xué)習(xí)、創(chuàng)造生活中,他們也許會(huì)用得著前人使用過(guò)的方法。
2、在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中,“對(duì)照法”揭示了客觀事物的本質(zhì)與規(guī)律。
任何一個(gè)事物不僅自身表現(xiàn)出各種各樣相互交織的現(xiàn)象,而且還因周?chē)h(huán)境的變化而互相作用、相互影響,在這種狀態(tài)下難以揭示事物的本質(zhì)與規(guī)律。而 “對(duì)照法”卻可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過(guò)純化研究對(duì)象(減少或排除某些因素),突出某些主要因素,從而去認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)屬性。
例如,成熟的植物細(xì)胞是通過(guò)滲透作用吸水的。但細(xì)胞是很復(fù)雜的,如何說(shuō)明細(xì)胞的滲透作用?教材通過(guò)對(duì)半透膜兩側(cè)溶液濃度的對(duì)照,通過(guò)實(shí)驗(yàn)前后液面高低的對(duì)照,揭示了滲透作用的本質(zhì)是水分子(或其它溶劑分子)通過(guò)半透膜的擴(kuò)散,揭示了植物細(xì)胞通過(guò)滲透作用失水、吸水的規(guī)律。再來(lái)看看教材中兩個(gè)驗(yàn)證性的學(xué)生實(shí)驗(yàn)《觀察植物細(xì)胞有質(zhì)壁分離和復(fù)原》《觀察根對(duì)礦質(zhì)元素離子的交換吸咐現(xiàn)象》,前者通過(guò)三組實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)照,揭示了植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離及復(fù)原的原理,后者先用活體染色劑來(lái)突出對(duì)象,然后設(shè)定一組對(duì)照實(shí)驗(yàn),揭示了根細(xì)胞與礦質(zhì)元素進(jìn)行離子交換吸咐的實(shí)質(zhì)。
3、在追溯事物的發(fā)展過(guò)程中,“對(duì)照法”確定了事物發(fā)展的順序。
由于同一對(duì)象在不同時(shí)期發(fā)展、變化的緣故,有親緣關(guān)系的事物之間或者遵循某種共同規(guī)律的事物之間存在著相互聯(lián)系。
試分析關(guān)于生物的進(jìn)化,教材是如何提供證據(jù)的。在古生物學(xué)方面,它追溯了馬的進(jìn)化歷程:始祖馬 →三趾馬→現(xiàn)代馬;在胚胎學(xué)方面,它對(duì)照了七種脊柱動(dòng)物和人的早晚期胚胎;在比較解剖學(xué)方面,它比較了同源器官:四種脊柱動(dòng)物的前肢骨和人的上肢骨。如此根據(jù)對(duì)象的歷史發(fā)展及表現(xiàn)出的相似性、差異性來(lái)證明生物是進(jìn)化的。再如達(dá)爾文是如何解釋長(zhǎng)頸鹿的進(jìn)化過(guò)程?教材從生活環(huán)境的變遷、長(zhǎng)頸鹿個(gè)體的差異,到生存斗爭(zhēng)中的獲勝與淘汰、不定向的變異與定向的自然選擇通俗明了地為我們演繹了達(dá)爾文以自然選擇為中心的生物進(jìn)化學(xué)說(shuō)。
教材的眾多實(shí)例告訴我們,無(wú)論是發(fā)現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)還是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn), “對(duì)照法”都發(fā)揮了其重要作用,一位作者曾這么說(shuō)“對(duì)照法是科學(xué)研究中最有力的推理設(shè)計(jì)之一”。
二、 “對(duì)照法”在學(xué)科的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用及意義
在大力推行素質(zhì)教育的今天,人們已將實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為教學(xué)中的重要組成部分。翻一翻今年啟用的高中新教材,不難悟出其中貫穿著這樣一種教學(xué)思想;能動(dòng)(實(shí)驗(yàn))的盡量動(dòng)(動(dòng)手實(shí)踐)起來(lái)。而所有的實(shí)驗(yàn)(包括模擬實(shí)驗(yàn))都涉及到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的問(wèn)題。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中經(jīng)常要使用 “對(duì)照法”,那么使用“對(duì)照法”有什么原則呢?
1、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中“對(duì)照法”的使用原則。
要正確地進(jìn)行對(duì)照,必須遵循一些基本原則。其一,客觀對(duì)照原則,即客觀事物之間有可比性。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí),要為比較的事物提供 “等量”、“等同”條件,從而來(lái)表現(xiàn)事物差異性的結(jié)果。其二,本質(zhì)對(duì)照原則。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)要純化某些實(shí)驗(yàn)對(duì)象,突出主要因素,揭示事物之間的本質(zhì)區(qū)別。
2、“對(duì)照法”的實(shí)踐應(yīng)用及意義。
( 1)設(shè)立對(duì)照組的對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。
例如,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證甲狀腺激素能促進(jìn)幼小動(dòng)物的個(gè)體發(fā)育。本實(shí)驗(yàn)涉及材料的選擇、方法步驟的設(shè)計(jì),根據(jù)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象、結(jié)果來(lái)得出要驗(yàn)證的結(jié)論。方法固然多樣,但在此設(shè)立對(duì)照組進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不失為一種簡(jiǎn)潔易行的好方法,
兩組個(gè)體:甲乙容器
投放飼料兩種
觀察記載
現(xiàn)象結(jié)論
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意 “等量”概念的使用,如甲、乙容器內(nèi)蝌蚪的數(shù)目、個(gè)體大小、生活環(huán)境(水、溫度等)均應(yīng)基本相同。在基本條件相同的前提下,揭示含甲狀腺制劑的飼料與正常的飼料對(duì)幼體發(fā)育不同影響的本質(zhì)。
例如,江蘇省 2000年理科綜合能力測(cè)試的第25題(題略),該題為實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì),所給的第一步驟已傳遞出設(shè)定對(duì)照組進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)的信息,故而在答題時(shí)也應(yīng)注意兩原則的正確運(yùn)用
第二步、家兔、酒精棉、注射器、取血液
第三步、血液注入 [“等量”]
第四步、 CaCl 2 溶液----
( 2)獨(dú)立成系的對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。
例如, 2000年全國(guó)普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試(上海生物學(xué)試卷)中最后一題為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題,摘錄如下:
請(qǐng)根據(jù)下述條件設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn),鑒別兩種不同濃度的蔗糖溶液,寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟并分析結(jié)果。一瓶 10%的蔗糖溶液、一瓶30%的蔗糖溶液、250ml燒杯一只、半透膜制成的透析袋一只、刻度玻璃管一支、細(xì)線一根、支架一個(gè)。(1)實(shí)驗(yàn)步驟;(2)結(jié)果分析。
本題是一道出自教材(前面談到)的變化題,它可以檢測(cè)學(xué)生對(duì)滲透作用知識(shí)的掌握程度及靈活運(yùn)用的能力。參考答案如下:
( 1)實(shí)驗(yàn)步驟:A、將一瓶中的溶液倒入燒杯中。B、將另一瓶中的溶液裝滿透析袋,刻度玻璃管插入袋內(nèi)溶液中,用線將袋口和玻璃管扎緊。C、將此透析袋放入有溶液的燒杯中,垂直固定于支架上,記錄玻璃管液面刻度。D、一段時(shí)間后,觀察玻璃管液面刻度,確定液面是升還是降。
( 2)結(jié)果分析:如液面升高,則透析袋中的溶液是30%的蔗糖溶液;燒杯中的溶液為10%的蔗糖溶液;如液面降低,則相反。
從以上幾個(gè)例題來(lái)看,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)既是綜合運(yùn)用知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程,又是一種創(chuàng)造性活動(dòng);既能培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的積累能力,又能培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)變能力,還能培養(yǎng)學(xué)生的思索、創(chuàng)造能力。
馬克思的《資本論》中有這樣一段名言: “蜜蜂建筑蜂房的本領(lǐng)使人間許多建筑師感到慚愧,但是,最蹩腳的建筑師從一開(kāi)始就比最靈巧的蜜蜂高明的地方,是他在用蜂蠟建筑蜂房以前,已經(jīng)在自己的頭腦中把它建成了”。是的,“建筑師”們?cè)陬^腦中進(jìn)行先行設(shè)計(jì)的這種復(fù)雜的智力活動(dòng),蜜蜂是永遠(yuǎn)不能做到的。
所以,實(shí)驗(yàn)教學(xué)不是簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)重復(fù),不能滿足于知識(shí)傳授,而應(yīng)致力于學(xué)生方法的掌握、能力的培養(yǎng),讓學(xué)生學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn),學(xué)會(huì)創(chuàng)造。 精品源自地理科
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