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【关键词】重复落实探究实验向光生长玉米胚芽鞘
植物的生命活动受到多种因素的调节,这些因素中最重要的是植物激素的化学调节。在高中生物必修3第一章第一节中,科学家对于植物向光性的研究,历时54年,由几代科学家通过一系列实验完成,最终发现生长素。这些实验集中了科学研究的一般方法,也体现了科学家发现问题、解决问题的清晰思路,是高中生物教学中科学实验探究方面的良好材料。本文将通过培养玉米种子,获得玉米胚芽鞘,并探究玉米胚芽鞘向光生长的原理,让学生追寻先辈的脚步,感受科学发现的艰辛,并培养学生树立正确的科学实验观。
在实验前,我们对生长素发现中做出卓越贡献的科学家及其实验,做了简单的罗列。
1880年,达尔文父子(英国)实验;
1913年,波森和詹森(丹麦)实验;
1926年,温特实验(荷兰)
1934年,郭葛(荷兰)最终发现生长素的化学本质――吲哚乙酸。
前后历时54年,终于发现生长素。而为了让学生感受发现历程,并从中学到科学的实验观,我们准备了玉米种子作为材料,让学生从培养玉米种子至长出胚芽鞘,然后利用玉米胚芽鞘作为实验材料,探究其向光生长的原理。
一、培养玉米种子:
将沙子铺满托盘,然后将玉米种子置于沙子上,加以适量清水,放于恒温箱中,培养一周时间, 解剖胚芽鞘。
学生查询有关胚芽鞘知识:胚芽鞘是单子叶植物特别是禾本科植物胚芽外的锥形鞘状结构。在种子萌发时,胚芽鞘首先穿出地面,保护着胚芽出土时不受到损伤,随后为胚芽所突破。与实验中的情况一致。
二、探究胚芽鞘向光生长的原理:
由于问题比较复杂,建议学生对问题进行分拆。首先,可将这一实际情况拆分成外因和内因两个方面,分别设计实验进行探究;再将内因拆分成两个方面,先探究生长的原理,再探究向光生长的原理。由此,此探究性问题可以拆分成三步解决。
(一)、探究玉米胚芽鞘向光生长的外因。
提出问题:
如何设计实验证明单侧光是引起玉米胚芽鞘弯向光源生长的外界刺激因素?
作出假设:
引起玉米胚芽鞘弯向光源生长的外界因素是单侧光。
实验材料:
玉米胚芽鞘、烧杯、泥土、纸盒、台灯等。
实验过程及结果:(见右图)
得出结论:胚芽鞘弯向光源生长的外因是单侧光。
(二)、探究玉米胚芽鞘生长的原理:
此时,在继续分析内因的时候,需要让学生发散思维,提出各种可能性,并利用这些问题,设计实验,一步步探究出生长的原理。经学生讨论,主要是如下三个问题,我们分别提供相应材料,由学生自己设计实验进行探究。
提出问题1:玉米胚芽鞘的生长是否与尖端有关?
作出假设:胚芽鞘的生长与尖端有关。
材料器具:带胚芽鞘的玉米幼苗,光源,刀片等。
实验过程及结果:(如右图)
实验结论1:胚芽鞘的生长与尖端有关。
提出问题2:胚芽鞘生长的部位在尖端还是尖端下部?
作出假设:胚芽鞘生长的部位在尖端。
材料器具:带胚芽鞘的玉米幼苗,印记针,测距尺等。
实验过程及结果:
1、取材。
2、用印记针在距离顶端2,15,25毫米处分别标记为a,b,c三点。
3、自实验开始一段时间后分别测量,记录各点到顶端的距离。
4、最终测量之后,发现a点到顶端距离未变,而b点到顶端距离变大。
实验结论2:胚芽鞘生长的部位在尖端。
提出问题3:是否胚芽鞘尖端产生某种物质向下运输,促进尖端下部生长?
作出假设:胚芽鞘尖端会产生某种物质,向下运输,促进尖端下部生长。
材料器具:带胚芽鞘的玉米幼苗,光源,琼脂块,刀片等。
实验过程及结果:(如右图)
实验结论3:尖端确实能产生某种物质,运送到尖端下部,促进尖端下部生长。
由此实验结论1,2,3.在加上资料查阅,1934年,郭葛确定此物质的化学本质为生长素,由此,我们可以得出胚芽鞘尖端生长的原理:
尖端产生生长素,运送到尖端下部起作用,促进胚芽鞘的生长。
(三)、探究玉米胚芽鞘向光生长的原理
那么,是什么原因导致玉米胚芽鞘在受到单侧光的照射时,会出现向光生长的现象呢?科学家在思考这个问题的时候,解剖了发生向光生长的胚芽鞘,结果发现其尖端下部,背光一侧,细胞生长速度快,向光一侧细胞生长速度慢。引导学生推论,是不是因为,背光侧的生长素多,才生长快?
提出问题4:可能是因为背光侧生长素多,生长快?
作出假设:因为背光侧生长素多,所以生长快。
设计实验证明:(温特实验重现,见教材图)
得出结论1:玉米胚芽鞘向光生长确是因为背光侧生长素多,生长快,向光侧生长素少,生长慢。
那么,之前我们已经得出,单侧光是其向光生长的外因,那必然是单侧光引起的生长素分布不均匀。如此,我们可以推测出,玉米胚芽鞘必然有一部分结构能够感受到单侧光刺激,那么这部分结构是尖端?还是尖端下部?
提出问题5:能够感受到单侧光刺激的是尖端,还是尖端下部?
做出假设:能够感受单侧光刺激的是尖端下部。
材料器具:带胚芽鞘的玉米幼苗,纸盒,光源,锡箔,透明帽
实验过程及结果:(如右图)
得出结论5:能感受单侧光刺激的是尖端。
植物在单侧光照射下弯向光源生长。这个现象被解释为“光线能够使生长素在背光一侧比向光一侧分布多。”
提出问题6:为什么生长素在背光一侧比向光一侧分布多?是因为向光侧的生长素在光的影响下被分解了,还是向光侧的生长素向背光侧转移了。
作出假设:是因为向光侧生长素向背光侧转移了。
实验过程及结果:
得出结论6:光不会影响生长素分解及其向下运输,在单侧光照射下,向光侧生长素向背光侧转移。
总结:由结论4、5、6,我们可以得出玉米胚芽鞘向光生长的原理:
实验目的:在类似船舶摇晃、液货装卸等外来扰动引起的液舱液货晃荡条件下,结合油品在整个液货舱中的传质过程,研究油品蒸发及透气孔处油气的排出规律。在影响油品蒸发传质速率的其他因素(温度、黏度和密度等相关液货特征参数)相同的情况下,将重点考虑液货舱液相厚度(即液货装载率相同)与晃荡强度对油品蒸发、油气传递的影响,以探寻油气的蒸发排放规律。实验内容:构建实物模型实验,研究货舱液相厚度与晃荡强度对于油气排放的作用规律。根据研究目标,基于研究对象的特征,设计两组3种实验方案。第1组为晃荡实验:一是考察在相同液相厚度、不同晃荡强度下透气浓度的变化;二是考察在相同晃荡强度、不同液相厚度下透气浓度的变化。第2组为装货实验:考察在装货过程中(即液相厚度与装货形成的晃荡强度同时改变),透气浓度的变化。
2模型实验设计与流程
2.1模型设计制作及仪器设备
2.1.1模型舱的设计制作综合参考现有大型油船结构尺寸资料,选取单个边舱模型原型尺寸:长25.7m、宽16.1m、舱深18.9m,舱容约为7820m3。根据几何相似原理建立一个约为单个边舱1/40的模型(模型尺寸为:640mm×400mm×470mm,容积约120L)。模型舱使用有机玻璃制成,侧壁留有一个注油孔A(半径r=8mm)顶部留有一个透气孔B(半径R=12mm)和一个仪器固定孔C。同时,为了便于数据的分析与处理,整个模型舱被分为3个区:液相区、气相区和气液边界层(气液边界层是扰动的,这里取平均值)。液相区主要是液态油品,高度用L表示;气相区主要是油气与空气的混合气体,高度用V表示;气相区与液相区的交界处称为气液边界层;整个模型舱的深度为H。
2.1.2液舱晃动模拟平台的设计制作液舱晃动模拟平台是用来模拟油船的油舱受风、浪影响而晃动的实验设备,包括了传动和控制两部分。该装置利用一个液压缸提供推动力,使工作台左右摆动以模拟船体在海上的晃荡。在单片机输入指令后,信号经过数模转化器传给电源,以改变电源的输出电压,进而改变伺服阀两端的输入电流,然后在阀内改变阀芯的开口大小,控制回路的输出流量和压力,从而控制液压缸的运动,最终保证液压缸的运动速度在设计值附近,使工作台产生预期的晃荡效果。
2.1.3仪器设备主要实验仪器:一台计量泵,用于模拟加油;一套液舱晃动模拟装置,用于模拟油船在海上航行时的晃荡情形;一台DR70C系列智能线式红外VOCs检测仪,用于实时记录透气孔处排出油气的浓度;一台计算机,用于存储浓度检测仪记录的数据;两台高清摄像机,分别从正面和侧面记录整个实验过程中模型舱及液相表面的变化。
2.2晃荡实验设计
对于第一组实验,由于液相的晃荡强度与液相厚度及外来晃荡强度有关,因此,为了研究不同液相晃荡强度对透气孔处排出油气浓度的影响,设置7种气液比、5种晃荡强度的交叉晃荡实验。7种气液比分别为1%、3%、5%、25%、50%、75%及95%,5种晃荡强度分别为a(a=0)、b、c和d、e,共计进行35组晃荡实验。其中,外来晃荡强度通过调节液舱晃动模拟平台负载大小来施加。a=0,即晃荡发生装置关闭,液相处于静置状态;b为整个量程的20%;c为整个量程的40%;d为整个量程的60%;e为整个量程的80%。
2.3装货实验设计
对于第2组实验,由于不同的装货速率代表着不同的液面上升速率及液相扰动强度,因此,为了研究不同装货速率对油气产生及排出的影响,共设计7种装货速率:0.38L/min、0.88L/min、1.38L/min、1.88L/min、2.46L/min、2.96L/min及3.46L/min,其装载率都是0~95%。其中装货速率1.38L/min是根据实际油船装货速率按欧拉相似准则(压力差为注油孔内外油品的压力差)得到;装货速率0.38L/min、0.88L/min和1.88L/min、2.46L/min、2.96L/min和3.46L/min是结合计量泵的量程及最小刻度的实际情况,从而设计出0.5L/min装货速率间隔的速度。
2.4模型实验流程
晃荡实验:将浓度传感器安装在透气孔处,将模型舱固定在晃荡发生装置的工作台上,分别调节油品的装载率和模拟平台的晃荡强度,依次进行实验,通过计算机分别记录透气孔处排出油气的实时浓度。每次实验前,模型舱内都充满干净空气,舱内压力为标准大气压。实验时通过空调系统控制环境温度为26℃。装货实验:将油品通过计量泵再经过加油管注入模型舱内,浓度传感器安装在透气孔处,依次进行实验,用计算机分别记录透气孔处排出油气实时浓度。每次加油实验前,模型舱内都充满干净空气,舱内压力为标准大气压。实验时用空调系统控制环境温度为26℃。
3部分实验结果展示
3.1晃荡实验
油品装载率25%(图6),静置时间6h。在静置条件下,当装载率为25%时,透气孔处排出气体浓度规律:前600s左右,透气孔处排出气体中油气体积分数为0;600s后,排出气体中油气体积分数在短时间内迅速上升至60%,随后曲线斜率变小,排出气体中油气体积分数增加速度变慢,直至达到饱和,即油气体积分数Csat=81.6%。形成这种现象的原因:前600s左右,排出的气体主要为原来模型舱中的空气,因此排出的油气体积分数为0;600~2500s后,在模型舱气相区中,由于油气浓度差很大,油气的蒸发扩散非常快,致使透气孔处排出油气的体积分数迅速增加;2500~5000s,随着气相区内油气浓度差的减小,油气的蒸发扩散变慢,造成透气孔处排出油气的体积分数增加变慢;5000s后,气体的蒸发扩散慢慢接近充分,使得舱内油气浓度达到饱和,排出油气的体积分数不再增加。
3.2装货实验
加油速度1.38L/min(图8),加油时间4957s。在装载率达到70%之前,透气口排出气体中油气体积分数处于较低水平,约35%,且上升速率较慢。当装载率为70%~95%时,排出气体中油气体积分数快速上升,最后达到90%,接近饱和(图9)。该实验结果与文献[4]实船所测装货过程中透气孔排气规律相同。形成这种现象的原因:在整个加油过程中,从液面蒸发出油气分子的自然扩散是从高浓度处向低浓度处进行,这使得舱内的油气浓度呈现分层现象,越靠近液面,油气浓度越大。在装载率到达70%之前,主要是进行油气分子的自然扩散,聚集形成油气浓度层。同时,舱内空间较大,油气的对流效应较弱,油气从产生至传递到透气口有延迟效应,因而使该过程中透气口排出的油气体积分数较小。随后,装载率从70%上升至95%,随着液面上升,气相区体积缩小,对流效应越来越明显,延迟效应越来越弱,并且此时油气分子自然扩散也更加充分,因而使透气口排出气体的体积分数上升得越来越快,体积分数值越来越大。
4结束语
小学科学实验设计要简便易行,贴近学生生活,目标要小而实际,实验材料要简单易得,通过实验让学生体验动手操作的快乐,教给学生科学研究方法。在科学实验教学中,教师要培养学生的实验技能,帮助学生养成良好的实验习惯,实验设备及仪器的使用方法及注意事项、实验设计的相关知识,教给学生在实验完成后,分析总结实验结果,促进学生创新能力的发展。新课程标准提倡素质教育,小学科学课教学要关注小学生智力的发展,强化动态生成,充分利用教学资源,丰富课堂教学,把思考的权利还给学生,培养学生的思维能力,采取自由灵活的教学方式,以学生为本,构建轻松和谐氛围,提高课堂教学效率,培养学生发现问题的能力,发掘学生对实验的兴趣,挖掘学生的潜能,激发学习动力,通过实验扩散学生思维,指导学生分组实验,培养创新思维。科学学科中的一些概念和规律大都是通过实验研究而获得,生动形象的演示实验,赋予学生直观的感性知识,通过感官刺激,激发学生学习科学知识的热情,例如,“光学”的教学,教师让学生观察肥皂泡在阳光照射下呈现出五颜六色的现象,演示三棱镜下太阳光分解成绚丽的七色光实验,学生在好奇心驱使下,感受神奇的太阳光,然后教师提出问题:“这些彩色光产生的原理是是什么?激活学生的思维,在教师启发引导下,学生积极探究现象的本质,激发学生学习科学的浓厚兴趣。
2小学科学实验设计的方法策略
2.1调动多种感官,培养观察力
观察和实验是人类认识大自然的基本方法,小学科学实验过程中要尽可能调动学生多种感官,学会观察方法,培养观察能力,认真细致的观察能力是学习者的基本素养,实验现象稍纵即逝,认真观察,及时捕捉实验现象,发现实验中的变化和特征,才能得出科学的结论。在小学科学实验中,学生以轻松愉快的心情积极探究科学的奥秘,激发学习兴趣,增强学生的自信心,提高分析问题和解决的能力,在科学实验中,培养学生的终身学习的意识,科学实验能够培养学生的观察能力,教师引导学生观察和描述实验现象,思考实验现象产生的原因,产生条件,发生的过程和特征。例如,《水果》的教学,教师出示一个装有梨和苹果的袋子,让学生用手摸出这两种水果,经过观察描述水果的形状、颜色、气味等特点,然后就两种水果做全方面的比较,调动视觉,嗅觉,味觉,触觉等多种感觉器官,观察苹果和梨外观特征,教师将苹果和梨分别切开,让学生继续观察它们的内部组成,让学生品尝水果的味道,指出它们的区别,将学习变成主动参与的探究活动,学生的眼舌口鼻等各种感官协同参与,告诉学生观察事物可以按照一定的顺序进行,让学生掌握观察方法,培养耐心观察的习惯。
2.2边做边学,传授科学方法
“做中学”是学生动手动脑的过程,包含思考的环节,在动手之前要先动脑,诺贝尔化学奖获得者李远哲说:“动手能力实际上就是动脑能力。”小学科学实验不仅要教会学生动手的方法,还要教会学生动脑,小学科学课实践性很强,蕴藏着丰富的探究科学的方法,教师要重视实验方法的渗透,把握实验的关键点,有效控制实验节奏,依据学生的认知结构,及时调整教学方法,重视学生的实验技能的培养,培养学生良好的实验习惯。做实验时,教师向学生介绍实验的设计方法、实验仪器的使用、实验过程的操作等方面的知识,帮助学生分析实验结果,引导学生由实验现象探究实验原理,教给学生解决实验中的问题,发挥学生的主体性,引导学生发现问题,搜集资料,自主探究解决问题,把教学中的知识点转化为问题,探究过程中,学生运用逆向思维、求异思维、发散思维等多种思维方式,在有限时间内最大限度地获得情感体验,积累经验,建构知识,思维得到有效地训练,培养他们的创新能力。例如《植物的生长》教学,植物的生长是一个缓慢的过程,教师要鼓励学生坚持观察植物的生长情况,并要求学生记录观察结果,分析数据信息,培养学生持之以恒的科学探究精神。
2.3走进大自然,激发探究意识
科学学科知识,在现实生活都有具体的反映,生活处处有科学,小学科学课教师要善于从生活中抽象出科学问题,服务生活是学科知识的最终作用,许多科学知识有着浓厚生活趣味,与人们的生活实际密切相联。小学科学课教学应当培养学生的应用意识,面对实际问题,尝试从科学的角度寻求解决问题的策略,新课的导入,科学例题的设计要从学生熟悉生活出发,分析与概念原理有联系的实际问题,使学生获得必要的感性认识,加深对概念的理解,例如,《生物的多样性》教学,教师带领学生走出校门,到大自然中,让学生寻找、观察各种动植物,很多学生对昆虫感兴趣,碧绿的草坪,灿烂的花朵,翩翩飞舞的蝴蝶,婆娑的柳树都是学生的观察对象,教师在设计实验时,安排学生观察各种昆虫,让学捕捉,用瓶子装起来,采集植物制作标本,认真观察分析,找出各种生物的特征,了解它们的形态结构,分析各种生物的生存环境,探寻它们适宜的气候和土壤条件,理解生物不同的形态结构,都是为了适应环境,广阔的大自然是科学课教学的资源库,发掘利用自然资源,进行实验设计,创设探究情景,为学生创造探究机会,激发学生的潜能,在探究过程中,引导学生在情景中经历发现和解决问题的全过程,培养学生提取信息、整合信息的能力。
3结语
关键词:初中,化学,实验,设计
前言
化学是一门以实验为基础的自然科学。以实验为基础的化学学科特征决定了化学实验在化学教学中发挥着不可替代的教育功能。教育部颁布的《初中化学课程标准(实验)》指出:“以实验为基础是化学学科的重要特征之一。化学实验对全面提高学生的科学素养有着极为重要的作用。化学实验有助于激发学生学习化学的兴趣,创设生动活泼的教学情景,帮助学生理解和掌握化学知识和技能,启迪学生的科学思维,训练学生的科学方法,培养学生的科学态度和价值观”。[1]实验在化学教学中占有举足轻重的地位,是实施素质教育的有效途径。
化学实验研究的对象是物质,这里的物质既可以是天然存在的,未经人工改造过的物质,如自然界中的空气、石油、煤等;也可以是天然存在的,但经过一定的物理或化学方法提取、制备才能得到的物质,如氧气、铝、尿素等;还可以是人们用化学方法创造的,在自然界中原本并不存在的新物质,如合成橡胶、塑料等。初中化学作为启蒙性、基础性的课程,其实验内容从化学实验研究的对象和研究内容的角度分析,大致也包括上述几个方面。
实验设计,即是设计实验。即由原题给出一定的物质材料,由学生自行设计可实行的操作方案,通过实验现象,得出正确结论,来验证物质的存在与否或辨别物质。
一、初中化学实验设计
1、以课程标准的基本要求为根本,合理选择实验素材
课程标准从“知识与技能”、“过程和方法”、“情感态度与价值观”等目标上,对化学实验有明确的要求,体现了化学以实验为基础的思想。新教科书中实验的设计,以达到课程标准的实验目标和内容要求。
2、实验内容贴近学生的实际生活
从日常生活中选取学生熟悉的素材,引导学生从观察与探究身边的一些常见事物入手,了解化学对人类生活的影响,体会化学发展对改善和提高人类生活质量的关系。通过五彩缤纷的化学物质和丰富多彩的化学变化,是学生切身感到化学就在身边,进一步增强学生对化学的好奇心和探究欲望。
例:“常见的酸和碱”实验的探究,将班级种植的花卉的花瓣如月季花、萝卜莲和生活中的蔬菜如卷心菜、胡萝卜等在研钵中捣烂并加酒精浸泡成为指示剂,分别加到食醋、石灰水、盐酸和氢氧化钠溶液中的现象进行记录。比较所制得的指示剂中,那些在酸或碱溶液中的远射变化效果较好。该案例中的实验探究就是利用学生身边长江的各种花朵、食醋等进行探究活动的例子。
化学科学的发展增进了人类对自然的认识,促进了社会的进步。但是化学在给人类社会带来巨大福利的同时,也出现了一些与化学有关的社会问题,如环境、能源、健康等,甚至有些化学现象可能影响到了人类的生活和社会的可持续发展。因此,在新教材中化学实验内容的选择注意用具体的真实的事件引导学生正确认是化学与社会发展的关系,“使学生知道自然资源并不是取之不尽、用之不竭的,人类要合理地开发和利用资源,树立保护环境,与自然和谐相处的意识”[2]。让学生学会从化学的角度来解释和解决现实中与化学有关的社会问题。
例:在“铁的性质”的教学中,需要用到铁钉生锈的演示实验,可先让学会自己找材料,每人在实验前10天准备三只干净的医用针剂小药瓶。按装满水、少量水、干燥三个不同条件各放入一枚铁钉。让学生每天观察一次并做好记录。最后让学生展示成果。教师讲解与学生讨论结合,直到得出正确结论,效果较好。
3、实验内容更加注重实验的趣味性
以生动、形象、鲜明、新奇的实验现象激发学生兴趣的化学实验,称之为兴趣实验[3]。针对初中具有强烈的好奇心,对新奇的事物具有强烈的探究和求知欲望的特点,增加了趣味性实验。一方面,可以增加学生对学习化学的兴趣;另一方面,引导学生通过趣味实验的新奇现象,进一步分析产生现象的原因,从而将学生对实验现象的表面兴趣转化为对学习、探究化学知识本身的兴趣。
例:“烧不坏的手帕”
在课前事先用一块棉手帕,在盛有乙醇的体积分数为70%酒精的烧杯中浸泡,待均匀湿透后取出,在课上将浸透的手帕舒展开,用镊子夹住两角,请学生帮忙点燃手帕,让它燃烧。当火焰熄灭后,手帕完好无损。追问这是为什么?点出原理以增加学生学习化学的兴趣。
4、科学合理减少污染,使实验绿色化
绿色化学就是环境友好化学,它的核心内涵式在反应过程和化工生产中,尽量减少或彻底消除使用和产生有害物质。绿色化学的着眼点是使污染消灭在生产的源头,使整个生产过程和生产工艺对环境友好,这是从根本上消除污染的对策。新教材对实验的绿色化非常重视,主要体现在:①尽量做到选择的实验其反应物和生成物无污染或污染小。②如果是污染性较强的反应物,则在密闭的装置内进行实验;如无法进行密闭实验时,在通风橱进行或采取其他防护措施。③对产生的污染物做到有效地回收和处理。④为了防止学生操作不熟练而造成污染,对一些有污染性而有需要制备的物质,由教师在实验前制备好分给学生。[4]
二、如何培养初中生化学实验设计能力
1、化学实验以探究为主,引导学生主动实践
要培养学生的化学实验设计能力,在实验教学过程中,教师必须引导学生认真分析实验设计方法,使学生从中体会实验设计思想,掌握实验设计方法,从而达到培养实验设计能力的目的。
例:“二氧化碳气体制取”的实验教学中,如果按照过往的课本要求,就是提供了特定的装置给学生选用,另外,药品也是一般指定选用大理石与稀盐酸的反应,这样做限制了学生的实验设计能力的发挥,不利于对该知识点的完全掌握。在二氧化碳实验室制法的教学中,事先准备了如下几组实验:(一)碳酸钠与稀盐酸反应;(二)纯碳酸钙粉末与稀盐酸反应;(三)石灰石与稀盐酸反应;(四)石灰石与浓盐酸反应;(五)石灰石与稀硫酸反应。让学生依次分别做这五个实验,然后共同讨论:在实验室条件下制取二氧化碳选用哪组实验最合适?为什么?在经过讨论得出共同的结论:实验室应用石灰石(或大理石)跟稀盐酸反应制取二氧化碳最适合。
实验设计关键在于学生能熟练掌握基本的实验操作,熟悉实验过程中产生的现象,从而确定出所需的步骤方案,推导出正确的实验结论。5覆盖面广,组织性强,侧重于考察学生对于知识的综合应用,而开放式的答题形式,又大大拓宽了学生的思维层面,调动了学生兴趣,对提高学生综合组织能力起到很大作用.
2、创设兴趣小实验,激发学生主动参与
兴趣是最好的老师,是主动学习的最初动因,它能推动学生去探索真理,并带有情绪体验色彩的意向,会产生强烈的参与意识,进行创新实践。因此,在教学中引导学生把枯燥呆板易懂的实验设计成生动活泼的兴趣小实验,也不失为激励学生主动参与,培养学生创新能力的好途径。
例如:在学习了可燃物燃烧的条件后,我给学生巧妙的提出了这样一个问题,水中的白磷能燃烧吗?问题刚提出,学生迷惑,甚至回答“否”,但一经点拨,许多同学马上恍然大悟,于是我要求他们先讨论怎样设计操作步骤?还需用到哪些仪器和药品?还要讲出创作设计的理由。最后,人人举手,欲上台表演。
创设新颖有力的实验问题情境,激励学生分析问题、积极思维、主动思考。实际上,书上的有些实验存在着不合理性或难以操作性等不妥之处,引导学生主动思考对某些实验进行设疑,让学生筹划,以培养学生的创新情感。
结论
经过一年来对初中化学实验设计的探讨研究和对学生的实验能力设计的培养,在各方面都取得了一定的成绩,但不足之处还是存在的,例如,课堂的时间控制问题和实验设计的方向问题还是不够完善,希望在不久的将来,可以做得更好。而我们教师更要及时分析和总结并拿出相应的计划和措施给学生辅导,使学生的化学素质得到根本的提高。
参考文献
[1] 中华人民共和国教育部.2001.全日制义务教育化学课程标准.北京: 北京师范大学出版社
[2] 刘克文.初中化学新课程教学法.2002.南京:南京师范大学出版社
[3] 胡满成.2001.化学基础实验.北京:科学出版社
例如,按照2013年《考试说明》要求,《遗传》模块知识内容与2012年相比的变化不大,具体为:1.增加条目:遗传的染色体学说,考试要求为Ⅱ类,这块内容在浙科版教材和《学科教学指导意见》中都有要求的。2.改动条目:人类遗传病的类型人类遗传病的主要类型,考试要求仍为Ⅰ类。这些变化使得《考试说明》与浙科版教材和《学科教学指导意见》的要求更加保持一致,体现了《考试说明》简洁明了、贴近教材、贴近浙江省高中生物教学实际的特点,有利于高三生物学科的教学和复习。近几年高考对遗传知识的考查题型多以实验设计和分析题的形式出现,这也符合《考试说明》中对学生实验设计和分析并能做出评价和修订等方面的能力要求。题目分数控制在18分左右,有时也会穿插其他模块的内容,或在其他题目中考到该模块的知识点,题目趋向于综合性:1.近四年必考的知识点有:孟德尔遗传实验的科学方法;基因的分离定律和自由组合定律。每年必考遗传图解,分值在4分左右。2.近四年未考的知识点有:动物配子的形成过程;动物的受精过程;DNA的分子结构和特点;基因重组;染色体结构变异和数目变异;遗传咨询与优生。3.近四年每年高考试题中,考到的知识点呈增长的趋势:从2009年的3个考点,到2010年的4个考点,到2011年和2012年的6个考点,2013年基本保持稳定。
二、借鉴高考真题,做到触类旁通
自主命题以来,浙江高考频繁出现实验设计,遗传实验设计题正好可以很好地考查学生这方面的能力,生物教师平时不但要重视对浙江省高考遗传题的归纳,同时也要认真分析近几年全国各地的高考理综生物遗传实验设计试题,并预测当年的高考趋势。例如,2012年山东高考理综生物第27题第(4)题:用红眼雌果蝇(XRXR)与白眼雄果蝇(XrY)为亲本杂交,在F1群体中发现一只白眼雄果蝇(记作“M”)。M果蝇出现的原因有三种可能:第一种是环境改变引起表现型变化,但基因型未变;第二种是亲本果蝇发生基因突变;第三种是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体不分离,请设计简便的杂交实验,确定M果蝇的出现是由哪一种原因引起的。此题依托新的情景,要求学生能依据“几种性染色体异常果蝇的性别、育性图示”,灵活运用自由组合定律和伴性遗传原理并设计实验来解答问题。综合考查了学生的实验与探究能力、获取信息的能力,还考查了“确定假设”的逆向思维能力,根据结论反推而获得答案。又如,2012年上海高考第30题,此题属于是9:3:3:1的变形,在许多情况下,独立遗传的基因通过相互作用共同控制性状,我们可将其称为基因互作,但仍然遵循自由组合定律,所以解题时所依据的仍然是孟德尔定律的实质。解答此类题目要认真审题,获取题中相应信息,根据信息判断产生原因,确定属于哪种变形,再运用孟德尔定律结合题中信息去解决问题。通过对此题的分析,教师可以由此引出许多变式类型,可以是互补类、互斥类、抑制类、重合类、重复类、叠加类、致死类等等,分析时配以相应的例题,相信学生一定能快速掌握此类题型的解答。由此,我们有必要充分挖掘必修Ⅱ中遗传和变异所有显现的或隐藏的实验内容,对遗传实验设计题要充分归类,包括显隐性性状判断、基因载体(常染色体、X染色体)判断(包括显隐性基因已知和未知的)、纯合子和杂合子的判断、控制两对或多对相对性状的基因是否在同一对同源染色体上的判断、控制性状的基因是否在X、Y染色体上的同源区段或非同源区段的判断、可遗传变异和不可遗传变异的判断、显性突变和隐性突变的判断、根据性状判断生物性别的实验设计等等,要能运用实验设计的原则和孟德尔遗传定律解答此类问题,并整理出一套较完整的解题思路和技巧。
三、比较新老教材,进行择优拓展
生物学是实验性学科,实验教学对于提高学生的生物科学素养十分重要。人教版高中生物新教材必修模块的实验类型有验证性、探究性、定量分析型、观摩实验和模拟探究实验五种类型,极大地丰富了实验内容和实验方法。通过各种类型的实验,让学生体验如何科学地选择实验材料,怎样科学地设计对照实验,如何用表格记录实验数据与实验结果,如何对实验数据及结果进行科学的分析等。浙科版高中新课程生物必修教材从2008年下半年开始使用,新教材更加关注对学生探究能力的培养,设计了更多的探究实验,特别在遗传实验题中也增加了实验设计类型,更调动了学生的探究兴趣,激发了学生的探究欲望,但由于此类题目在高考中综合性地进行考查,也给学生带来了一定的压力。遗传实验这块内容在两本教材中有了很大的变化,比如在基因分离定律一节中,两本教材所列举的相对性状也发生了变化,人教版以高茎矮茎为例,而浙教版以紫花白花为例,当然这也留给了我们尽情挖掘的空间,尤其在实验设计这一块,我们可以把人教版的内容补充到浙教版来,以丰富我们的教学题材,为我们设置原创题提供了材料和空间。所以,教师可以利用人教版新课程教材中的实验内容进行优势互补,进行择优拓展。