以创新能力培养为核心研究初中生物工程实验设计

论文摘要

本论文针对初中生物实验中学生创新能力培养方面的不足，依据《生命科学课程标准》提出加强对学生思维能力、创新能力培养的具体要求，通过文献资料查阅以及自己与同事长期的初中生物实验教学经验与体会，以培养学生的问题意识、动手操作能力、类比迁移能力、对实验的反思与总结、表达能力等为核心，设计了“微生物与人类”的三个实验；并以培养学生探索未知新事物的兴趣及思维能力为核心，设计了“人类、微生物遗传物质——DNA”等三个实验，鼓励学生探索生物科研前沿知识以及将知识应用于实际生活的能力。同时，本工作设计了多维度考量学生学习效果的评价系统，在考察学生知识掌握的同时，更深入分析学生创新能力、学习兴趣、合作意识、思维能力、表达能力、将知识应用于实际生活能力的提升。教学实践结果表明：通过本研究设计的生物工程创新实验教学实践，学生对学习兴趣、观察问题的深度、分析问题的科学性等创新能力有不同程度的提升。实验班学生对生命科学探究实验的兴趣提升了26%，而对照班仅为4.4%；实验班学生在实验中的自主、合作学习能力提升29.9%，对照班为4.3%；实验班学生在知识应用能力方面提升了32.5%，对照班仅为4.3%。以及实验班学生在实验汇报的环节中表达能力也得到大幅提升。综合比较实验班学生创新能力提升16.9%，而对照班学生没有变化。教学实践效果表明，本生物工程实验设计符合初中学生的知识水平和认知能力，对激发学生学习兴趣和探究意识、培养科学的观察问题、分析问题等核心创新能力与素养有很好的效果。本研究为将目前的以知识传授为重点的初中生物实验教学转变为以创新能力培养为核心的实验教学实践，积累有价值的信息与经验。当然，本教学实践仅在一所初中、开展了两个教学实践周期，教学效果的评价数据还很单薄，还需要在更大范围和更多教学实践中检验和完善。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.1.1 生物实验教学在生命科学中的地位
• 1.1.2 现在生物实验教学中存在的问题
• 1.2 国内外现状分析
• 1.2.1 发达国家生物学科课程关注的重点
• 1.2.2 中国生物学科课程关注的重点
• 1.3 创新实验理论基础
• 1.3.1 创新理论基础
• 1.3.1.1 创新理论
• 1.3.1.2 创新素养结构组成
• 1.3.2 创新能力培养
• 1.3.2.1 思维能力培养基础
• 1.3.2.2 实际操作能力培养基础
• 1.4 课题的目的与意义
• 2 研究材料和方法
• 2.1 调研对象
• 2.1.1 “生物工程创新实验”教学效果研究对象
• 2.1.2 问卷调查对象
• 2.2 调研方法
• 2.2.1 文献查阅法
• 2.2.2 问卷调查法
• 2.2.3 实验设计法
• 2.2.3.1 “微生物与人类的关系”实验设计
• 2.2.3.1.1 微生物与人体健康实验设计
• 2.2.3.1.2 饮水机中微生物对水的二次污染实验设计
• 2.2.3.1.3 家用洗衣机中微生物污染实验设计
• 2.2.3.1.4 微生物与人类美食——葡萄酒的酿制创新实验设计
• 2.2.3.2 “微生物与遗传物质——DNA”实验设计，培养学生创新能力
• 2.2.3.2.1 人体口腔上皮中 DNA 提取
• 2.2.3.2.2 抗生素抗性基因转化大肠杆菌实验
• 2.2.3.2.3 质粒转化大肠杆菌实验
• 2.2.3.2.4 抽取质粒实验
• 2.2.4 多元化评价法
• 2.2.4.1 发展性评价在创新实验设计中的作用
• 2.2.4.2 总结性评价在创新实验设计中的作用
• 2.3 资料和数据分析
• 2.3.1 实验数据分析
• 2.3.1.1 微生物与人类健康实验数据分析
• 2.3.1.1.1 身边微生物培养数据分析
• 2.3.1.1.2 饮水机中微生物对水的二次污染实验数据分析
• 2.3.1.1.3 家用洗衣机中微生物污染实验数据分析
• 2.3.1.1.4 通过微生物培养实验设计，有效提升了学生的创新能力
• 2.3.1.2 微生物与人类美食实验数据分析
• 2.3.1.2.1 葡萄酒酿制实验数据分析
• 2.3.1.2.2 利用葡萄酒酿制的实验，培养学生的反思能力
• 2.3.1.2.3 在实验过程中，培养学生的实验表达能力
• 2.3.1.3 遗传物质——DNA 实验数据分析
• 2.3.1.3.1 提取口腔上皮实验数据分析
• 2.3.1.3.2 抗生素抗性基因转化大肠杆菌实验数据分析
• 2.3.1.3.3 抽取质粒实验数据分析
• 2.3.1.3.4 结论
• 2.3.2 调查问卷数据分析
• 2.3.3 生命科学期末考试数据分析
• 2.4 对策与建议
• 3 结论
• 附录
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 硕士学位论文答辩决议书