数据分析实训总结

数据分析实训总结

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　　基于新课标编写的普通高中生物教材中的技能训练栏目有实验设计、理解图表、分析数据、解释现象、类比推理等，是为了培养学生的科学过程技能而设置的练习性活动。每个训练项目都是以科学探究过程中的某一环节创设情境、提出问题，侧重于某一项技能的训练，所设计的问题及提出的要求都具有很强的针对性且都难以在教材中找到现成的答案。在高中生物教学过程中，教师应灵活运用技能训练的素材，创造性地设计教学模式，全方面、多层次地提高学生科学探索能力。

　　一、高中生物教材中技能训练的类型

　　高中生物教材中技能训练的类型和内容较为多样，以人教版高中生物教材为例，必修模块共安排了14个技能训练活动及相应的16个技能应用习题，按照所训练技能的性质可以将其分为以下四大类：

　　1.数据分析、解释和处理的技能训练

　　这种技能训练是培养学生整理、分析、解释、处理以及运用数据进行推论并证明推论的能力。例如，《生物1》第56页的“解释数据”，要求学生从研究者的角度根据实验数据通过归纳推理得出结论，并且要发挥想象力，分析这些实验数据所隐含的规律，实验设计方面是否存在着漏洞，是否可以从细胞的基本生命活动规律中寻找原因，如何为实验中有核细胞的大量死亡做出合乎逻辑的解释，等等。

　　2.图形、图表的解读和处理的技能训练

　　这种技能训练是引导学生学会将科学探究中所得出的实验数据或观察结果，整理成表格、图表或图形的形式，以便于发现其规律，理解其含义，推导出结论，并且培养学生解读图表及绘图的能力。例如，《生物1》第73页“解读图表”中的“动物细胞内外离子的相对浓度”柱形图的解读，训练的是学生数据转换的处理能力；《生物2》第25页的“识图和作图”，要求学生参照曲线图填表与绘制曲线图，就是要训练学生分析图表及作图能力，同时加深学生对减数分裂的理解。

　　3.模型建构的技能训练

　　这种技能训练主要是让学生通过模型建构活动，学习运用模型建构的方法来解释生命现象，揭示生命活动规律。例如，《生物3》第6页“构建人体细胞与外界环境的物质交换模型”活动，其目的是训练学生迅速抓住事物的本质，化繁为简，以模式化的形式呈现生命现象原型的精巧结构与其特定功能之间的相适应性，培养学生创造性思维能力。

　　4.实验设计的技能训练

　　这种技能训练旨在模拟科学研究的一般过程，以问题解决为中心，通过“提出问题、做出假设、设计实验、实施实验、分析结果、得出结论、表达交流与评价”等过程，使学生潜移默化地接受科学方法的训练和科学精神的熏陶。人教版高中生物教材共设置了6个该训练项目，分别针对不同环节的实验设计技能，如《生物1》第36页的“设计实验”，要求学生学会“控制变量、确定变量的测量方法、合理计划实验过程”；《生物2》第30页的“类比推理”，提出了“推断基因与DNA长链的关系”的问题，需要学生搜集资料，理性思维，推出结论；《生物3》第114页的“运用术语准确表达”，是科学探索中必备的一项基本技能，要求学生从丰富的感性材料中通过分析、综合、抽象、概括，把握事物的本质特征，并能用明晰确切的专业术语表述概念。

　　二、高中生物教材中技能训练的教学功能

　　1.提升生物实验教学的地位

　　长期以来，高中生物实验教学存在着“重视实验操作技能传授，忽视过程能力培养”、“重视实验结论的获取，忽视科学方法的教育”等弊端，尤其是在“重逻辑思维轻形象思维”“科学就是逻辑思维”等认识的影响下，生物实验教学目标仍侧重于“双基”，科学方法及科学思维训练处于被弱化、被边缘化的地位，这显然已不适应当今以培养学生科学探究能力和创造性思维为核心的素质教育需要。利用技能训练栏目，不仅有利于激发学生学习兴趣，发展科学思维技能，形成良好的科学态度，而且有助于拓展生物实验教学的教育价值，提高生物实验教学地位。

　　2.促进师生教学角色的转变

　　技能训练的教学必须以学生为活动的主体，教师则转变为学生学习活动的指导者、协助者和组织者。教师创设富有吸引力的教学情境，引导学生发现问题、提出问题，自主查阅资料，搜集证据，提出假说并设计可行的实验方案，学会用规范术语或图表阐明研究结果，利用证据与逻辑做出合理判断，对结论进行辩护及做必要的反思与修正。学生通过模拟科学家科学探索过程的技能训练，从过去那种“看实验、听实验、模仿实验操作”，追求反复记忆和重复训练的“实验操作工”角色，转变为以“做中学”的学习方式建构知识、掌握科学的方法和技能、形成科学的思维方式和科学精神的主动探索者角色。

　　3.激发学生创造性思维的发展

　　技能训练的教学强调要加强对学生进行归纳推理、类比推理、演绎推理、发散性和批判性思维、联想能力的训练，促使学生初步形成独特的、新颖的创造性思维品质和创新精神。这种以求异思维为核心的创造性思维品质不是生来就有的，也不是“填鸭子”教授而成的，而是学生在长期的成长过程中以求知欲和好奇心为动力，展开丰富的想象，克服思维定式而逐渐形成的。教材技能训练所设计的问题，并没有给学生条条框框的限制，而是注意激发学生独特的、灵活多样的思维活动，鼓励学生从多维角度利用已有的知识和经验独立思考，从分析到综合，再从综合到分析，举一反三，进行发散性思维，寻找答案。

　　4.有助于加强科学方法的教育

　　科学方法既是实验技能形成的基础，又是调节和连接知识与技能的工具及桥梁。教材设置的14个技能训练活动中就包含着丰富的科学方法，如实验设计过程中的条件控制法，实验数据处理中的比较、分类、分析和综合的方法，实验观察法及对实验结果的描述法，实验结论推断过程中的科学抽象、概括和模型建构法，获得实验结论所运用的科学逻辑法等。

　　通过这些科学方法的训练帮助学生学会运用科学的方法去分析问题，探索规律。

　　三、高中生物教材中技能训练课型的教学模式

　　技能训练课型的教学目标是训练科学过程技能，对学生能力要求比较高，教师要给予适当的指导和帮助，使之符合学生的“最近发展区”。不同类型的技能训练课型其教学模式有所不同，以“分析与处理数据”与“实验设计”技能训练课型为例，初步探讨技能训练的教学模式。

　　1.“分析与处理数据”技能训练课型的教学模式

　　（1）教学程序

　　（2）教学过程

　　以人教版高中《生物3》第5章第2节“生态系统的能量流动”中的技能训练“分析和处理数据”为例。

　　阶段一：准备活动。通过参考经典的生态学实验案例“赛达伯格湖的能量流动”，引导学生学会定量地分析和处理生态系统能量流动过程中的数据，进而归纳概括出生态系统能量流动的规律，初步形成活动的思路。

　　阶段二：分析数据。学生根据已形成的思路，所掌握的科学方法及思维方式，解读、分析在玉米田这个具体的新情境中所获得的数据。资料所提供的数据信息无法直接利用，必须结合化学知识和数学方法进行分析，从已知数据中整理出有助于解决问题的新数据，获得绘制能量流动图解的有效信息。

　　阶段三：处理数据。根据以上计算结果，引导学生将抽象的数据信息进行转换，以更为直观、简练的图形或图表形式表现出能量流经该玉米种群的变化情况，从而来训练学生信息转换与表达能力。

　　阶段四：交流与评价。各小组推荐代表以准确的术语汇报计算结果，听取其他小组的质疑并进行释疑、解疑，对计算结果出现差异的原因进行辩护或做必要的修正；各小组展示图表或图解，比较、分析哪些作品更具科学性与直观性；学生自评、互评，最后由教师归纳总结，总体评价。

　　2.“实验设计”技能训练课型的教学模式

　　（1）教学程序

　　（2）教学过程

　　以人教版高中《生物2》第1章第1节“孟德尔的豌豆杂交实验（一）”中的技能训练“设计实验程序”为例。

　　阶段一：创设情境，提出问题。教师提出一个生产中与植物杂交有关的问题，引起学生思考，建立起问题的框架：本来开白花的自花授粉的花卉，出现了有观赏价值的紫花，那么，如何能获得可商业化生产的开紫花的纯种呢？

　　阶段二：诱导点拨，做出假设。教师要诱导点拨学生以已有的遗传规律知识、经验或证据为依据，如子二代的性状分离现象及其解释、以测交实验验证假说的科学方法等，归纳提炼出自己通过发散思维形成的观点，言简意赅地表达出假设。

　　阶段三：抓住核心，制定方案。学生回顾孟德尔的豌豆杂交实验探索过程中假说――演绎法的运用，概括总结实验设计的程序及注意事项，以表格形式列出实验设计的要素。教师要引导学生抓住实验设计的核心，关键在于如何控制实验的变量，给出可操作的定义，如何建立对照实验等。参考教材中“一对相对性状杂交实验”过程，确定本育种实验所需的设备、工具、药品试剂等，列出详细的实验步骤以及在实验中要进行哪些观察或测量、注意事项等。

　　阶段四：做出预期，准确表述。教师要引导学生对计划实施后“可能发生什么”做出推理，判断预期的合理性，判断假设与预期之间的逻辑关系，并以规范的专业术语简洁明了地预测可能的实验结果，即如果将所获得的紫色花连续几代自交，就能获得开紫色花的纯种植株。

　　阶段五：表达交流，反思评价。各小组展示实验设计方案，共同交流探讨，相互启发和资料共享，评价实验设计方案是否合理、可行、简便，并且通过对比与反思，总结本组方案设计的严谨和巧妙，也要找出疏漏之处，在吸纳中肯意见的基础上修正和完善实验方案。

　　3.技能训练课型教学模式实施的指导原则

　　（1）面向全体，尊重差异

　　技能训练教学成效如何，关键在于大多数学生能否主动参与、亲自动手操作、创新性的思维。教师应尊重每个学生的发展权利，关注学生的个体差异，调动起学生最大的主动性和积极性，投入到技能训练活动中。

　　（2）注重过程，激励创新

　　技能训练的目标是培养学生实验过程技能，让学生在科学探究的体验过程中，目的明确地锻炼各项技能。教师在引导学生提高其技能的同时，尽量创造条件给予学生自由思考、努力探索和大胆创新的机会，这是形成科学精神和科学态度的基础。

　　（3）灵活机动，效率优先

　　教材中个别训练内容设置过于简单，缺乏思维训练价值，教师在教学过程中可以适当进行修改、补充，以提高教学效率。例如，《生物2》第25页的“识图和作图”可要求学生再制作一个柱形图，反映减数分裂染色体数目的变化。这样，用一道题训练了学生两种作图方法，而且能使学生比较两种数据处理方式的异同，加深对减数分裂的理解。

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