开展生物课题研究

开展生物课题研究培养学生综合能力作者：鲍晓云摘要：作者在指导学生进行生物小课题研究的过程中，注重在不同阶段有重点地培养学生的各种能力从而激发学生的主动探究精神。关键词：生物研究性学习主动探究能力培养上海二期课改的基本理念是以学生发展为本，确定学生在学习中的主体地位，关注学生的已有经验和兴趣爱好、个性特长等发展特点，倡导自主探究、实践体验、合作交流的研究性学习方式与接受型学习方式的有机结合。研究性学习具有开放性、探究性和实践性的特点，是师生共同探索新知的学习过程，是师生围绕着解决问题共同完成研究内容的确定、方法的选择以及为解决问题相互合作和交流的过程。学生在研究性学习的过程中可形成积极的学习态度和良好的学习策略，培养创新精神和实践能力。笔者就如何指导学生在生物课题研究过程中对学生研究能力的培养谈点想法。一、选题过程中培养学生发现问题的能力1、争辩过程激活思维引课题不论是在课堂教学过程中，还是生物竞赛选修课上学生都会碰到一些有争议的内容，教师不应只是单一给出正确答案，而应积极鼓励学生争论，例如“蚯蚓的再生是不是属于繁殖？”，学生答案不统一，通过学生的争论，使同学们不仅了解繁殖、再生的概念、无性繁殖的种类，知道再生属于繁殖的同时，更激活了学生的思维，引申出研究性学习课题《蚯蚓怎样才能再生》，在后来观察水蚯蚓外形实验时，同学非常主动的提出想通过实验了解水蚯蚓是否也具有再生能力。一次简单的争辩使学生热爱生物，积极主动的探究生物，探索他们的未知领域。尽管课题比较简单，并不新颖，但确是学生所感兴趣的，认真思考过的。在《水质污染对水生生物的影响》实验中，对于滴加KCl溶液后水蚤心率的影响是快还是慢的问题，同学们做出不同的结果，在鼓励学生阐述实验过程，肯定自己实验结果的同时，也使全体学生发现滴加KCl溶液浓度的变化和观察时间的变化都会改变实验结果，最后由同学们设计新的实验内容，通过改变KCl浓度和记录观察时间，详细了解不同浓度的KCl对水蚤心率的影响。这不仅使得同学通过争论发现问题，同时让学生学会找到课题通过实验解决问题的方法。在辅导植物光合作用内容时，看到有关C3、C4植物维管束鞘细胞内是否有叶绿体基粒片层结构，以及是否存在淀粉粒时，不同的竞赛书上的相关内容有些矛盾，这也引起了学生之间的争议，最后学生作为研究课题通过观察C3、C4植物，设计实验，最终得出结论。我想这样的争论使学生敢于质疑课本知识和传统观念，大胆提出假设并用实验加以证明，充分发挥了学生的自主性，在获得结论的同时更获得了探索知识的乐趣。2、借鉴他人结合实际出课题看到自己的同学或同龄人在做一些生物课题，有些学生就找到我希望也能试一试，我则会将一些杂志或者一些较好的课题题目和内容介绍给他们，根据他们自己的兴趣，通过联系实际选择题目。《钼对雄性小鼠精子畸变率的影响》这篇研究性课题的论文就是这样产生的，撰写这篇论文的学生对环保方面比较感兴趣，在学习了根瘤菌中含有较多钼铁蛋白，种植豆科植物需要特别施加钼肥的知识后，参阅了相关环境保护的杂志，提出了过量使用钼肥是否会对其它生物产生影响？通过设计实验得出结论，写出论文。最终这篇论文获得了2000年上海市英特尔大赛一等奖。另一位同学高三已获得报送北医的资格，临毕业还想完成一个生物课题，通过查阅最新英特尔大赛获奖课题，结合自己感兴趣的内容，完成了《从修剪草坪的残叶中获取有用黄酮类物质》的课题。我想这种类似于培养本科生撰写论文的方式，对于一些生物知识和生物实验技能有一定基础的同学，让其自主地查阅文献，结合实际，设计实验课题，可以充分发挥学生的主动性和创造性。3、源于生活勇于实践创课题鼓励同学关心生活、关心身边小事，善于发现问题并予以重视。有同学在家烧菜，发现有时在煮汤时会将绿色蔬菜煮成黄色，由此他想研究温度、压强、湿度、酸碱度等条件对叶绿素的破坏作用，这样也就形成了一个课题《探究叶绿素被破坏的因素》。有时报纸上的简短新闻也会给学生一些启示。一次在学生看到有关苏州河综合整治的内容以及苏州河水质发展目标后，非常感兴趣。在上网查询相关内容，了解到有关中国美国水环境指标不同后，想到要研究这样一个课题——以苏州河是否亲水为切入口，通过水质调查以及水环境指标的比较，更进一步地了解苏州河的过去、现在和预测未来发展方向。《从苏州河娱乐功能的恢复探讨水环境细菌学国家标准的适宜性》这篇论文最后获得了2005年英特尔大赛三等奖。二、课题准备阶段培养学生获取信息、交流总结的能力1、在查找文献过程中，鼓励学生全方位获取信息课题提出前后最主要的工作是查阅大量的文献，开始先让学生到学校图书馆收集相关资料，当发现资料有限不能满足要求时，鼓励学生到书城查找相关书籍，或到上海各大图书馆去查阅；有些同学利用较便利的条件积极上网搜索有关内容，由于一些期刊或者网站只对一些大学开放，我帮助他们联系上几届的师兄师姐们帮忙查询原文，经历这一系列的收集资料的过程，学生已经掌握了查找文献的途径。除了广泛撒网寻找有用资料外，从已有的文献中获取信息则更为重要。刚开始学生从图书馆复印带回来的资料不少都是残缺的，有时觉得最后一页没有什么有价值的内容，或者为了省钱而没有将资料印全，回来后发现在一份有价值的文章后面的参考文献中可提供更多的信息，这也使得他们更快更有效的获得相关信息。2、在筛选文献过程中，锻炼学生阅读总结能力在学生们查到相关文献后，我会和他们一起阅读这些文献，先不急着说出我的观点，而是作为一个聆听者，鼓励学生把他们所看到的内容通过自己的整理，将他们觉得重要的地方总结给我听，一方面锻炼了学生的阅读能力和总结能力，同时在聆听汇报过程中我不断提问，正确地引导学生自己发现文献的价值，哪些是可以采用的并可做引伸的，哪些存在不足需要注意并加以改进的，从而增加学生的主动性。3、在总结和计划过程中，增强学生缜密性和整体观参与到学生每天的总结工作以及制定计划的活动中，但主角不是老师而是学生，认真地听取学生对前一阶段工作的总结和对下一步工作的安排，发挥学生的主动性和创造性。参与他们工作的同时，注意培养学生的总结性、计划性和目的性，引导他们对前一段时间的工作做出正确的评估，提出相应的改进措施，引导制定出详细的计划，实验方案尽可能详细到每一个细微环节，包括每一步骤所使用的仪器、试剂和实验器材，配一瓶普通溶液的计算、填写实验数据的表格等。而正是在这种非常详尽的总结和计划中，使学生对实验有一个整体把握，更增强学生的整体观和自主性。三、课题实施阶段培养学生合作、创新、抗挫能力即使有了上述比较详尽的准备之后，实验过程中出现的问题会少些，但仍然会碰到。1、自主设计实验步骤，培养学生创新能力实验步骤的选择是非常重要的。例如《钼对雄性小鼠精子畸变率的影响》的实验中要将钼元素注入小鼠体内，开始学生采用从口腔灌入法，结果发现由于老鼠的活动会导致药剂量的损失，随后又尝试腹腔注射，尽管认为有些残忍，且他们从未给老鼠打过针，但意识到这种方法更快更有效。通过一两次打针训练，三位课题组成员成功地完成了这一工作，为最后结果的得出做了有益的铺垫。由学生自己设计的实验步骤更能体现学生的自主创新。中央电视台来我校录制《异想天开》节目，题目是如何用植物来鉴定大气污染。如果直接利用一些现有的环境监测仪器是可以检测大气污染状况的，但利用植物进行监测就有些难度了。有些同学考虑观察植物叶片气孔开闭情况；有些同学考虑通过植物细胞渗透势的变化了解污染情况；还有同学利用物理知识通过测定植物体内木质部上下两端电阻值的变化，来检测大气污染。在近两个星期的摸索中，同学们尽管遇到一些挫折，有些实验方法也存在一些欠缺，但是在整个过程中充分发挥了主观能动性，锻炼了实验设计能力，培养自主创新能力。2、团队合作合理分工，增强小组凝聚力任何一个科学成果的取得，都需要团队的协作。课题小组成员的群策群力、全力配合会发挥出巨大的能量。在给小鼠腹腔注射时，小组成员三人，不仅每天坚持给老鼠喂食、清理笼舍达一个多月，还坚持两个星期给老鼠打针。最终，出色地完成了实验的前期工作。发挥学生的特长，激发学生的潜质。而在我校新实验室建立之初，生物爱好者们自发的组织了一个小组，为新实验室设计布局。面对这个全新的课题，学生各自利用自己的特长，有的同学出面公关，跑到其它中学或大学里的实验室参观拍照，获取第一手资料；有的同学熟练掌握计算机，给我们实验室画出了一幅幅全方位的三维图；有的同学收集各种实验仪器资料探讨中学生可以利用进行的实验项目。最终我校的多媒体生物网络实验室建成了，其中不少设计是采纳了他们的意见。3、面对失败不气馁，锻炼学生抗挫力实验过程中不遇到失败那是不可能，已经记不清每一个实验中遇到了多多少少、大大小小的失败了。在研究性学习中培养学生勇于面对困难战胜困难，同样是一种重要的科学态度的培养。碰到问题不退缩，鼓励学生积极主动地寻找其它解决方法。在《从修剪草坪的残叶中获取有用黄酮类物质》课题研究中，也碰到很多问题，按照简单的方法应该是通过显色反应了解是否有黄酮的存在，可由于叶绿素等色素颜色的干扰，根本无法看清颜色变化，在郁闷了一段时间后，改用分光光度计了解黄酮的含量，结果效果非常明显，从而也增加了学生的自信心，他现在经常说的话则是“车到山前必有路”。面对失败不气馁，正是在经受过种种失败后才能真正地体会到成功的喜悦。找到问题总结经验教训，避免下次犯同样的错误。在《钼对雄性小鼠精子畸变率的影响》的实验中第一次遇到较大的麻烦是在显微镜下怎么也找不到染过色的小鼠精子，学生拿来人类精子的教学装片对照着寻找，人类的精子清晰可见，可就是看不见小鼠的精子，这可是整个实验的第一步。经过了两三个小时彷徨，终于发现了小鼠精子，原来小鼠精子比起人类精子要小得多，由于学生们犯了经验主义错误，在同一放大倍数下无法清晰地观察到它，从此一句话就经常挂在他们的嘴边“不犯经验主义错误”。四、课题论文完成阶段培养学生逻辑性和文字表述能力尽管实验已经完成，但论文的撰写工作也是非常重要的，这对学生的自主性要求更高。对于高中生来说，写出一篇规范的论文真不是一件容易的事，而一旦通过自己的努力写出一篇像样的论文来，将终生受益。1、关注论文格式，做到内容与形式的统一找出和他们课题相似的文章来，让他们概括出提纲、大标题、小标题。先理解格式要求。例如摘要、问题的提出、解决、结论。注意每一部分的表现方法，如摘要的归纳性、课题提出的实际意义、解决中的数据处理方式或表格形式、结论的得出方式以及展望等都由学生自己概括总结出。还有一些细节包括文章出处的标注，标题的排列方式，表格的编排等这些学生模仿应用后也就成为了他们自己的东西。2、学会逻辑排序，做到思想与表达的统一知道文章中某段写什么内容学生也不是一开始就能顺利完成的。语句是否通顺、逻辑性是否强都会影响到文章内容的表达。在修改学生文章内容时，我经常把一段文字划分成几句话，标上号，让学生按逻辑性重新排序，等到逻辑顺了，然后在句子之间添加连接词，使语句通顺。经过几次这样修改，学生很快就能自己找到文章中的逻辑性和语句通顺性，写文章和修改文章的能力都大大提高。3、自主掌握学习工具，做到科学方法和内容的统一统计方法是分析生物实验结果的常用手段，是生物实验借助的学习工具之一，但高中生还没有接触到统计学，我鼓励学生自己去翻阅书籍，掌握什么是方差，怎样的数据算是误差值较小，如何利用计算机做出曲线，推出曲线方程等。通过学习，不仅掌握了简单的生物统计方法，更主要的是增强了学生的自学能力。研究性学习带给学生的收获是非常大的。不仅是专家的肯定、证书的获得，更重要的是学生的能力得到培养。学生通过研究性学习不仅学会了发现问题、解决问题，更能发现自身的价值，体验到成功的喜悦，让每一位同学在研究性学习中都获得自信，成为研究性学习的主人。