初中生物是一门实验性很强的学科,不仅倡导探究性学习,而且与日常生活息息相关。初中生物社团对生物有兴趣的学生,可以提供一个非常好的生物实验教学平台,开展生物科技教育。生物社团通过各类生物科技活动,组织学生运用生物学知识,设计、开展和实施生物探究性实验。
初中生物社团以原国务委员刘延东提出的“三个转变”为指导思想,一切以学生为中心,充分尊重学生的兴趣发展。指导学生通过查阅相关资料确定研究课题,自主设计并在实际操作过程中不断完善实验方案。以小组合作探究的形式激发每个学生的创造力,在思维火花的碰撞中树立科学的思维方式,从不断的失败中积累成功经验,最后将理论知识与现实生活相结合。通过增加学生的实验探究机会、提高实践操作能力,进而培养学生的学科素养、探究能力、创新能力以及综合运用知识解决问题的能力。
◆前言 科技教育:又称STEM(Science,Technology,Engineering,Mathe-matics)教育,通过以学生积极探索为中心的课程活动设计,介绍行业内广泛使用的软硬件平台,激发学生对科技的兴趣,帮助他们广泛获取科学技术知识,掌握常用工程工具的使用,培养工程思维,培养接受工程挑战、主动学习、综合运用知识解决问题的能力。[1]
放眼当今世界,各国都把科技教育作为教育改革的重点,尤其美国的“2061”计划,以发展公民的科学素质为目标,在世界范围内引起巨大震动[2]。在我国,青少年科技教育是一项关乎国家未来发展的大事,提升学生的学科素养,培养创新性人才是我国中学教育的改革目标。但目前我国的科技教育还存在着一系列的问题,比如教师的科技教育观念不深入、功利化色彩严重、忽视学生德育教育、忽视学生的能力培养、素质教育为考试让步等普遍问题[3]。对此,刘延东在全国教育信息化会议中提出教师需要进行三个转变,即“以教为中心向以学为中心转变,从知识传授为主向能力培养为主转变,从课堂学习为主向多种学习方式转变”[4],只有从根本上改变教学理念,才能培养具有创新能力和探索能力的创新人才。
◆在生物社团中开展科技教育
为了提升学生的学科素养,培养创新性人才,我校开设各类特色社团选修课,并配有各类高端仪器设备,以及专业的指导老师。每周固定安排两个课时,让学生有充足的时间参与到社团活动中。从各种角度全力搭建科技教育平台,旨在全方位培养创新型人才。学生可根据自己的兴趣来选择不同的社团,如此便聚集了一批热爱生物,喜爱探究的学生。
初中生物社团旨在基础课堂教学之外,结合初中生物新课程标准,利用生物社团时间开展科技教育。通过各类生物科技活动,增加学生的实验探究机会,提高动手操作能力,进而培养学生的学科素养、探究能力、创新能力以及综合运用知识解决问题的能力。
1、尊重学生兴趣的发展,自主决定研究课题
确定研究课题方向是学生在进入初中生物社团后的首要大事。不同的学生基础不同,对生物研究的兴趣方向也不同,而教师需要做的便是在尊重学生兴趣爱好的基础之上,对其选题给予指导性意见。
社团探究活动不仅要求能够尊重学生的学习兴趣,激发其探究欲望,还需要根据实验室现有条件如仪器配备等看实验是否可行。因此在选题这一步,教师的前期准备工作与指导尤为重要。教师可根据学生的学习情况以及现有的实验设备,制定部分研究课题供学生选择。在社团活动中提供实验素材,通过现场演示实验、播放实验视频等方式让学生迅速了解社团现有开展的探究活动,进而选择自己感兴趣的课题进行研究。一般情况下,学生用两到三节课的时间参与社团实践活动,通过收集和整理相关实验资料,观察思考并参与实践操作,基本能选择出来自己感兴趣的研究课题。如探究环境中的微生物含量、探究酸雨对种子萌发的影响、制作酸奶、制作罐头等。
2、查阅资料,小组讨论,自主设计实验方案
学生在选择不同的研究课题后,以小组为单位,通过自主查阅资料、合作讨论等方式,让不同思维火花碰撞,使学生把握知识的内在联系,形成系统的知识网络,据此设计出完善的实验方案。在这个过程中学生可能会遇到各种小问题,在不断解决问题的过程中不仅能够考察学生的知识掌握情况,培养学生查阅资料的能力、自主学习能力、也培养了学生的小组合作能力、表达和交流能力,同时对学生的综合能力提出了更高的要求[5]。
学生在设计实验方案时,不仅要考虑实验操作过程的科学性和可行性,还需要考虑实验器材的准备,实验仪器的使用,场地的协调等。这是在平时的课堂实验中不需要学生考虑的。学生的整体思维能力和统筹协调能力得到了进一步的发展。
如学生在设计探究环境中的微生物含量实验方案时,除了要了解培养细菌和真菌的一般步骤,还需要会设置实验组,对照组和空白组。要考虑前期需要准备那些实验器材,如准备多少个培养皿,配置多少培养基等。此外,学生还需要学习如何使用灭菌锅,超净工作台等高端设备。这些看似不起眼却至关重要的步骤对学生个人能力的提升和学科素养的培养有重要的作用!
3、反复实验,不断尝试,在失败中积累成功经验
初中生物社团所开展的探究性实验与基础课堂中的实验不同,不仅仅限于理论知识,还需要在实践操作过程中不断的摸索。很多看似简单的实验步骤在实际操作过程中却是困难重重。这就需要学生不断的尝试和改进,不断的总结教训,在失败中积累成功的经验。因此,探究性实验不仅培养学生具备严谨的科学态度,更锻炼了学生不畏挫折百折不挠的意志力。
案例一:学生在探究环境中的微生物含量时,前几次实验均以失败告终,第一次,由于没有加空白对照,导致实验没有说服力。第二次,灭菌锅的使用不规范,导致实验器材被污染。第三次,由于操作过程中的失误,导致部分培养皿不小心被打碎,于是需要从头开始……如此,在反复的实验过程中,通过一次次的查阅资料、咨询老师、总结经验,在不断的尝试与失败、在尝试再失败后,学生终于能正确操作每一个步骤,体验成功的喜悦。
案例二:在探究酸雨对种子萌发的影响这一实验中,看似简单,学生利用一节课时间便设计出实验方案,但在实际操作过程中却遇到许多问题。学生第一次做好实验后,为了方便观察,将其放置在楼道窗台上,结果一周后种子的萌发率均为0。在小组讨论之后,总结是因为走廊太冷,影响了种子的萌发。第二次,她们将其放置在暖气上方,结果过几天发现萌发率仍旧为0,小组讨论后找到问题所在,原来是由于暖气太热,导致水蒸气蒸发过快,不能给种子提供足够的水分从而影响了种子的萌发。
案例三:在探究酸奶的制作过程这一实验中,学生前几次由于不能掌握好加入乳酸菌和白砂糖的比例,导致制作出来的酸奶要么太甜要么太酸。此外,对于温度和时间的把控也至关重要。于是在不断反复严谨的实验中,同学们终于摸索出制作酸奶最佳菌糖比例,最佳发酵时间和最佳发酵温度,不仅如此,同学们还尝试着在酸奶中加入各种水果,制作出美味且高颜值的水果酸奶。
在反复尝试和失败中,学生不仅锻炼了他们的实践能力,观察能力,归纳和总结能力,提出问题,分析问题和解决问题的能力,更能磨练他们的意志,坚定了他们的信念,同时也树立了对知识的敬畏心理。
4、数据的整理与讨论
在实验结束后,学生还应该进行记录、整理和分析他们的实验数据。在这个环节中,教师应该引导学生利用工程软件统计数据、设计表格,并绘制曲线图或者柱状图,分析每组数据所代表的含意。帮助学生归纳和总结出事物之间的因果关系,从而得出一定的实验结论。
工程软件的使用以及数据的整理对于初中生来说难度有点大,因此需要在教师的指导下完成。
5、将理论知识与现实生活相结合
理论知识如果不与实际生活相结合,那就永远只是文字,只有真正运用到实际生活中,才是真正有用的知识。初中生物社团开展的最终目的,便是让学生正真学会综合运用教科书中的知识来解决生活中的问题。如学生在学会酸奶的制作后,就可以在家自己动手为家人制作酸奶。在学会检测环境中的微生物后,就能理解洗手的重要性,知道不吃腐败变质事物的根本原因。在了解酸雨对植物种子萌发的影响后,就能深刻的理解环境保护的重要性,还可以制作公益海报,保护环境从自我做起,进而影响身边的每一个人。
◆结束语
初中生物是一门实验性很强的学科,不仅倡导探究性学习,而且与日常生活息息相关。而初中生物社团又为生物实验教学提供了一个非常好的平台,面向全体对生物有兴趣的学生,开展生物科技教育。不仅提高学生的学科素养,还培养学生的创新意识和综合能力。
现如今,我们要做的,就是继续利用学校的优质资源,利用生物社团时间,继续开展多样化的科技教育活动,将学生培养成为具有较强学科素养、一定创新能力的科技创新人才。
参考文献:
[1]韩靖轩.校园STEM教育与创客教育的思考[J].教育信息技术,2016,(10):47-48.
[2](美)国家研究理事会著,戢守至等译.美国国家科学教育标准[M].科学教育文献出版社,1999(1).
[3]张锐.浅谈青少年科技教育的现状及策略[J].文化创新比较研究,2017,(24):118-119.
[4]刘冬冬.对翻转课堂的若干思考[J].辽宁教育,2015,(10):23-25.
[5]陈凤娟金学坤.浅谈实验教学的实施体会[J].中国西部科技,2014,(07):97-99.
(榆林高新完全中学 王彦男 蔡孟钰)