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初中生物几例实验设计的改进与创新


初中生物几例实验设计的改进与创新
保基中学:杨勇 摘要:生物学是一门以实验为基础的科学,而实验教学是初中生物学科教学的组成部分,
是培养学-生实践、创新能力及提高生物科学素养的重要途径。对激发学生学习兴趣,发展 学生生物科学素养、 形成学生科学探究能力非常重要。 教师在生物实验教学中加强改进与创 新,充分挖掘和利用好现有各种有效资源,使实验设计更加合理,步骤更

加严谨,具有更好 可操作性,可以弥补一些课本实验设计的不足,便于学生更加直观的理解课本知识,大大缩 短了课堂演示和学生实验的时间, 使学生在有限的时间内得到了最大的收获, 也更能有效地 激发学生的学习兴趣,提高学生科学探究和实验水平,发展学生的创新能力和实践能力。

关键词:初中生物

实验设计

改进与创新

生物学是一门以实验为基础的科学,科学探究贯穿了整个生物教学的全过 程,它不仅仅是众多的事实和理论的积累、再现,它也是一个学生不断探究和成 长的过程,而实验教学是初中生物学科教学的组成部分,是培养学-生实践、创 新能力及提高生物科学素养的重要途径。对激发学生学习兴趣,发展学生生物科 学素养、形成学生科学探究能力非常重要。然而,现行教材中的很多实验由于实 验材料选择不当、实验方法不够合理、使得一些实验取材不方便,操作复杂,缺 少应有科学严谨性,同时效果不明显,不易观察,从而使实验教学难以取得预期 的教学效果。因此,教师在生物实验教学中加强改进与创新,充分挖掘和利用好 现有各种有效资源, 开展好每一个实验的教学工作,可以弥补一些课本实验设计 的不足,能有效地激发学生的学习兴趣,促进学生形成创新意识、发展创新能力 和实践能力。下面仅介绍新人教版初中生物教科书中几例实验的改进与创新。 一、实验创新: 新人教版八年级生物《选择健康的生活方式》 ,教材中设计了一个探究活动 “酒精或烟草浸出液对水蚤心率的影响” ,在本次探究活动中,虽然能够说明酒 精或烟草浸出液对心血管方面有一定危害, 但还更加直观的展现吸烟对人体肺部 的具体影响, 而教材中关吸烟危害人体健康的内容只是提供了一些文字说明,如 “香烟燃烧产生的烟雾中含有多种有害的化学物质”等文字信息,学生阅读后对 吸烟的危害并没有很深刻的印象,为了能让学生对吸烟的危害感受更直观、更深 刻,在实际教学中我自创了如下实验: 试验设计:1、材料:一个透明塑料软管(刚好能插入一支香烟,一个注射 器,棉花,香烟(带过滤嘴和不带过滤嘴的各一支) 。 2、方法与步骤: 在本实验中,用棉花模拟人的肺,用注射器模拟人吸食香烟。在塑料软管的 一端先插上一支不带过滤嘴的香烟,另一端放入一团棉花,用注射器接在有棉花 的一端拉动活塞模拟吸烟, 为了不让教室内充满烟雾,可将注射器吸来的烟雾吹 入装有水的烧杯中,减少香烟燃烧的烟雾对学生健康的危害。反复抽吸完以后, 取出管里的棉花, 会发现棉花变成黄色,从而证明香烟燃烧后产生的化学物质会 使肺发黄变黑,危害身体健康。接着改用有过滤嘴的香烟进进同样的模拟实验, 得到相似的现象及结果,打破学生过滤嘴香烟没有危害的错误认识。 二、实验改进 实验一:新人教版生物七年级下册《食物中的营养物质》中探究活动“测定 某种食物中的能量” ,其目的是通过水升高的温度来计算出食物燃烧时放出的热

量。 , (一) 、教材的设计是:1、取一只 50ml 锥形瓶,注入 30ml 水,固定在铁架 台上。2、在锥形瓶中放入一支温度计。3、称出一粒干花生的质量,将这粒花生 点燃后尽快放到锥形瓶底部加热,待花生完全燃烧后测量水温。 (二) 、存在的不足:1、在本实验中,锥形瓶未加瓶塞,易散热;2、锥形 瓶较大,水较多,瓶体吸热多,水湿变化不大,不易测量,误差较大。3、花生 在敞开的环境中燃烧,热损失较多;4、花生种子小,燃烧时放出的热量本身就 不多,同时解剖针穿插燃烧时易掉。 本实验成功的关键是要尽量减少花生种子在燃烧是的热量损失, 而以上这些 设计上的不足,则易使实验过程中的热损失过大,测量结果严重偏小,与课本参 考数据相差较大,易给学生造成误解。 (三) 、改进:一支小试管,温度计,硬纸盒(防风、减小空气散热) ,试管 夹,废石棉网(剪成长条形) ,核桃。实验时,将一个长方形硬纸盒竖起,前面 去掉一半,顶端开一个与小试管大小相似的圆孔,周围穿几个小洞,在小试管中 注入 10ml 水,插入温度计(玻璃泡在水的中部) ,用塞子固定,记下水的初温, 然后穿过圆孔,用试管夹固定在硬纸盒顶部,用天平称出二分之一核桃仁,放在 石棉网上,点燃后迅速放到小试管正下方,等核桃仁完全燃烧后记下水温,利用 课本上的计算方法进行计算。通过改进之后的实验操作简单,材料易得,效果明 显易观察, 且能最大限度的减少实验过程各种热量的损失, 增加了实验的准确性。 实验二:新人教版生物七年级下册《消化和吸收》中探究“馒头在口腔中的 变化” 在本实验中, 主要是通过三组对照实验现象的观察对比,分析说明馒头在口 腔中变甜是否与牙的咀嚼、舌的搅拌及唾液都有关系。 (一) 、课本实验设计:1、等大新鲜馒头块 A、B、C,A 和 B 用刀细细切 碎(模拟牙的咀嚼) 不作处理。2、取唾液。3、取三支洁净的试管,编号 1、 ,C 2、3,1 号管加入 A 馒头碎屑和 2ml 唾液,充分搅拌;2 号管加入 B 馒头碎屑和 2ml 清水,充分搅拌;3 号管加入 C 馒头块和 2ml 唾液,不搅拌;然后将三支试 管一起放入 37℃温水中,10 分钟以后取出,滴一至二滴碘液,振荡观察各管中 颜色的变化。 (二) 、分析存在的不足:1、每组学生所用的实验器材老过多,不好操作, 易损坏(每组至少用到三支大试管,两个小烧杯,一个大烧杯,两支滴管,一支 温度计等) 。2、实验准备和操作时间过长,对于课时紧张的七年级生物来说是不 利的(每组所用的器材多,且必须完成三组对照实验,短时间内难以完成) ;3、 新鲜馒头入水后易碎,1 号管与 3 号管无法对照,效果不明显,影响实验结果。 同时,本实验最主要的不足就是由于实验操作时间过长,对照不明显,学生往往 还等不到观察实验现象和分析实验就已经下课,实验也就草草了事。 (三) 、实验的改进:居于以上情况,本实验在实际教学中可作如下改进, 大大减少实验器材及损坏,节省时间,提高实验的可操作性和可比性,提高课堂 实验教学的效率:1、把学生分成三个大组,大组中再分成三个小组,每个大组 负责完成一项操作, 完成后三个大组间的小组再进行对照,这样节省了三分之二 的器材,有效减少器材的损坏,同时,学生操作简单,取唾液的时间和操作时间 也大为缩短,基本上在课堂上就能得出完整的结论。2、1 号管和 2 号管用新鲜 的馒头,3 号管则用稍干一些,变硬了馒头块,这样 1 号管和 2 号管中的馒头屑 会更细而 3 号管中的则不会散开, 实验现象明显, 有利于整个实验的对照和分析,

提高了实验的准确性。 实验三:新人教版生物七年级下册《发生在肺内的气体交换》中的演示实验 “模拟膈肌运动”教材上是用大的玻璃罩代表胸廓,用气球代表肺,在玻璃罩下 蒙上一层橡皮膜代表膈, 玻璃管模拟气管和支气管。 演示时用手拉或者推橡皮膜, 模拟膈肌的收缩与舒张,说明胸廓大小的变化及吸气和呼气动作。 (一) 、存在的不足:用大的玻璃罩代表胸廓使用起来很不方便,较笨重, 演示时橡皮膜易滑脱,且大玻璃罩、 “Y”型管学校不一定有。 (二) 、实验的改进:用学生身过易得的生活材料来制作“膈肌模拟器” ,变 演示实验为学生实验更直观、效果更好。1、用废弃的泡泡糖瓶来代表胸廓(瓶 口有螺旋口便于捆扎,演示时气球不易滑脱) ,在瓶底中部穿一个圆孔;2、用稍 大的饮料吸管制作“Y”管模拟气管和支气管,3、用一个萝卜削成一个塞子,中 间开孔,将做好的“Y”管两枝扎上气球后穿在萝卜上,用一个大气球剪去一部 分模拟膈肌,照课本图做成膈肌模拟器便可进行实验操作了。在本实验中,由于 材料易得,制作、操作简单,培养了学生的动手能力和实验操作兴趣,便于学生 充分理解膈肌运动与肺的变化及呼吸的关系,增强的实验教学效果。 实验四: 新人教版生物八年级上册 《陆地生活的动物》 “饲养和观察蚯蚓” 中 实验的改进 (一) 、教材中对实验的设计是将蚯蚓放在糙纸上观察它的运动及身体的变 化,再将蚯蚓放在玻璃板上,观察神经质运动及身体的变化,并与在糙纸上的运 动做比较。 目的是通过观察蚯蚓在不同物体表面的运动及身体变化情况来认识蚯 蚓刚毛在运动中的作用。 (二) 、该设计中存在的问题(1)实验结果与预期结果相反,蚯蚓在糙纸上 的运动比在玻璃上慢, (糙纸较干,蚯蚓被粘在了纸上) 。实验步骤让学生产生是 不是蚯蚓在糙纸上运动累了?所以才比玻璃板上运动慢。 (2)实验中所用玻璃板 干燥时,蚯蚓也可以在玻璃板上较快运动?3、实验过程中的两次运动是分开来 做,学生缺少对照,很难进行比较。从以情况来看,教材中的实验设计简单、步 骤不够严谨、实验效果不好,甚至得出相反的结论,针对这些问题进行分析,对 实验进行了改进。 (三) 、对实验的改进:用玻璃条做两个玻璃槽(可保证蚯蚓基本沿直线运 动) ,在玻璃槽的一个外侧面贴上自制标尺,一个玻璃槽的玻璃板上撒一层水, 让玻璃板表面形成一层水膜, 才能保证玻璃板的光滑。让蚯蚓先在撒水的玻璃内 上运动, 通过标尺观察并记录一定时间内蚯蚓运动的路程,再在另一个玻璃槽内 捕上一层糙纸,用水把纸充分打湿,让蚯蚓在纸上运动,观察并记录其在相同的 时间内运动的路程,与在玻璃板的运动情况进行比较既可得出结论。改进之后, 保证实验中只有一个变量。玻璃槽上贴的标尺则有助于观察比较蚯蚓的运动。同 时改进后的实验避免了实验条件不统一;步骤不够严谨,缺少对照等不足,使实 验更具可行性。 实验五新人教版生物七年级上册《绿色植物对 有机物的利用》一节中的演示实验“种子在萌发过程中产生 二氧化碳。 ”该实验是利用“二氧化碳使澄清石灰水变浑浊” 的性质,验证萌发的种子在呼吸过程中产生了二氧化碳,实 验设计如右图所示。 (一) 、原实验装置的不足处: 1、器材较多,组装复杂。

2、 ,实验操作繁琐。使用该装置实验时采用灌水排气法,从漏斗灌入清水, 漏斗中用棉花塞住也会有少量二氧化碳逸出,操作复杂,容易漏气,也不够严谨 (用注水法促使二氧化碳从导管里排出,因为二氧化碳能溶于水,一体积的水就 能溶解一体积的二氧化碳气体。 )从而降低了瓶内二氧化碳的浓度。因此实验效 果不明显。 4、该装置不能连续使用,不能在短时间内重复演示该实验,无法保 证平行班的开课。既增加了工作量又浪费了实验材料。 3、没有设置对照实验,很难说明二氧化碳是萌发的种子产生的。也不能排 出原有空气中二氧化碳对实验的影响。 (二) 、实验改进与操作: 1、实验装置的改进 :只用两个塑料注射液瓶子、两根输液管(带针头) 、 小烧杯,材料易得,制作过程简单。 2、实验操作 课前准备两个 250ml 的塑料注射液瓶子,分别贴上标签,1 号瓶中装入萌发 的种子,2 号瓶中装入煮熟的种子以形成对照,用线拴好浸氢氧化钠溶液的小棉 球(吸收原有空气中的二氧化碳,排出干扰)固定在盖上,然后盖住密封,将两 根须带针头的输液管, 剪去有进气管的一端后分别插在 1 号瓶和 2 号瓶盖上关紧 密封开关、2-4 小时后就可用时行演示实验。 取两个小烧杯, 分别贴上标签与瓶子对应, 向两只小烧杯中倒入适量的澄清 石灰水。 1 号瓶的输液管插入对应的小烧杯,打开输液管阀并挤压塑料注射液 将 瓶,观察、记录 1 号杯中澄清石灰水的变化;然后换用 2 号装置进行同样的操作 并观察、记录,然后引导学生对照分析实验现象,得出结论——萌发的种子进行 呼吸作用时产生了二氧化碳。 经过改进之后实验装置简单,气密性好,实验器材来源于生活、容易取得, 组装简洁、易操作,使学生觉得生活中的许多物品都可用来做探究实验。实验操 作很简便, 排出原有空气中二氧化碳的干扰后实验效果更明显。同时设置了对照 组更有利于学生理解呼吸作用产生了二氧化碳,实验教学效果显著,还以反复使 用。 总之,生物学是一门以实验为基础的科学,而实验教学是初中生物学科教学 的组成部分,是培养学-生实践、创新能力及提高生物科学素养的重要途径。对 激发学生学习兴趣,发展学生生物科学素养、形成学生科学探究能力非常重要。 教师在生物实验教学中加强改进与创新,充分挖掘和利用好现有各种有效资源, 开展好每一个实验的教学工作, 可以弥补一些课本实验设计的不足,能有效地激 发学生的学习兴趣,促进学生形成创新意识、发展创新能力和实践能力。 通过以上的以上几例实验设计经过改进创新尝试,使实验设计更加合理,步 骤更加严谨,更具可操作性,便于学生更加直观的理解课本知识,大大缩短了课 堂演示和学生实验的时间, 使学生在有限的时间内得到了最大的收获,它对促进 学生全面发展、 提高学生科学探究和实验水平、培养学生能力等方面有着十分巨 大的教学价值和潜在作用。


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