建立生命觀念的生物學實驗教學關鍵問題的研究

楊琴

摘 要：生物學是一門實驗性極強的學科，而實驗教學也是義務教育階段生物學教學的重要組成部分。就目前義務教育階段生物學實驗教學中存在的問題進行分析，通過具體開展生物學實驗教學實踐，從建立生命觀念的實驗教學關鍵問題出發，提出關鍵在于梳理生命觀念對應的重要概念、以實驗探究為基點建立生命觀念的目標追求、注重重要概念的整合、觀念的交融的教學建議，以期為生物學實驗教學提供具有可行性的參考。

關鍵詞：生命觀念;生物學實驗教學;關鍵問題

作為自然科學的一門基礎學科，生物學是研究生命現象和生命活動規律的一門科學，也是以觀察和實踐為基本研究方法的實驗科學，其具有獨特的知識體系、思維方式、研究方法。也就是說生物學既是一個結論豐富的知識體系，也囊括和體現了人類認識自然現象和規律的一些特有的思維方式和探究過程。而生物學研究的主要任務是揭示生命的奧秘，“生命”是生物學課程的邏輯起點。義務教育階段的生物學課程其精要是展示生物科學的基本內容，反映自然科學的本質。要讓學生獲得基礎的生物學知識，領悟生物學家在研究過程中所持有的觀點以及解決問題的思路和方法，可以通過生物學實驗教學幫助學生主動參與學習過程，在親歷提出問題、獲取信息、尋找證據、檢驗假設、發現規律的過程中習得生物學知識，養成理性思維的習慣，形成積極的科學態度，發展終身學習的能力。所以，義務教育階段生物學實驗教學顯得至關重要。

一、義務教育階段生物實驗教學關鍵問題

（一）常態課教學中演示實驗的缺乏，課時數明顯不足

義務教育階段的生物學常態課教學中，教材呈現的可用于演示的實驗較少并且實驗描述簡單粗略，增加了教師在日常課堂教學演示的困難。例如：在蘇科版七年級下冊關于單細胞生物體酵母菌的觀察實驗的引入部分，教材僅僅提供了粗略的方法，即用一個水瓶加入干酵母，瓶口套上小氣球，放在溫暖的環境下，觀察實驗現象。筆者在課堂實施過程中，按照教材提供的方法進行演示，實驗過程簡單，但耗時較長，實驗成功率較低;還有由于課時的缺乏（義務教育階段生物學課時每周2節）、實驗準備的繁瑣（大多數學校沒有專門的實驗員，通常由生物學教師兼任）、實驗材料的缺失（生物學實驗材料大多要求活體，實驗研究對象的特殊性及申購實驗材料程序的繁瑣性都決定了演示實驗開設的困難）、教師自身實驗水平有限（基于課時的限制，生物學實驗研究對象的特殊性——活體，廣大生物學教師不敢或很少開展生物學實驗，長期實驗教學實踐的缺乏導致許多教師自身實驗教學水平較低，許多青年教師往往運用多媒體視頻代替演示實驗，教師的實驗水平越來越低）。由此，日常教學中很少進行實驗演示。雖然義務教育階段生物學教學實驗的標準和內容在不斷增加，但實際生物學教學課時依然未變，一些教師為了不削弱理論知識的講解和保證教學任務按時完成，往往忽視實驗操作。

（二）實驗教學方法單一，探究性薄弱，缺少真實情境

就目前實驗教學實際來看，通常以教師講解或演示實驗操作步驟，學生按部就班地進行操作為主。這樣進行實驗教學，在一定程度上可以減少學生出錯的概率，但也有可能會使學生完全喪失學習探究的自主性，甚至長期以這種模式進行實驗教學，學生學習生物學的興趣會逐漸減少，科學思維和科學探究能力難以培養和提升。

（三）創新實驗的缺乏，思維訓練的缺失

義務教育階段生物學實驗教學創新實驗缺乏、對學生思維的訓練嚴重不足、實驗設計環節的缺失等，都是目前日常實驗課堂教學的問題，最終導致實驗教學效果不佳，以教師傳授實驗方法為主，學生自主思考、實驗設計、數據處理、綜合分析的能力嚴重不足。

二、建立生命觀念的實驗教學關鍵問題的教學建議

為了解決目前實驗教學所面臨的困境，同時不影響常規生物學教學，筆者通過開展生物學實驗，大膽嘗試，反復實踐。在課堂實驗教學過程，不斷發現問題、尋找解決問題的方法和途徑、再次實踐、創新實驗教學方法等，深刻體會到：作為義務教育階段的生物學教師，既要將生物學課上成真正的科學課，又要體現生物學學科本質——具有生命性，將生物學課上成真正的“生物學”課而不是“死物學”課，只有將學生的生活經驗、問題解決、討論決策、動手實驗等教學活動貫穿于生物學實驗課堂，幫助學生在主動學習的過程中，真正取得少而精的學習成果，達成知、情、意、行四個方面的生物學核心素養，其關鍵之一在于建立生命觀念的實驗教學。

趙占良老師在《中學生物教學》發表的《試論中學生物學的學科本質》一文中，把生物學學科特點概括為研究對象的特殊性、思想觀念的人文性、概念和規律的概率性、思維方式的靈活性、研究方法的綜合性、學科地位的領先型，實踐應用的廣泛性。生物學研究對象是活的，有生命的，這就決定了研究過程關乎生命的體驗和感悟。在實際教學中，如何通過實驗教學讓學生建構生物學概念，建立生命觀念，體現生物學學科本質？關鍵在于梳理建立生命觀念對應的重要概念，以實驗探究為基點建立生命觀念的目標追求，注重實驗過程中重要概念的整合、觀念的交融。

（一）梳理建立生命觀念對應的重要概念

義務教育階段生物學教學中，能夠體現生命觀念的關鍵能力主要包括“結構與功能觀”和“進化與適應觀”兩個方面。在實際的實驗教學過程中，教師可以通過建構概念圖、探究實驗、體驗活動等，幫助學生從不同層次和角度理解和掌握生命觀念的內涵。這就需要梳理生命觀念，即梳理出與兩個關鍵能力所包含的生命觀念對應的重要概念。如下表列舉了生命觀念所對應的課程標準中的部分重要概念、具體內容和活動建議。

（二）建立生命觀念的目標追求——以實驗探究為基點

在實際生物學教學過程中，教師應深切領悟生命觀念，以實驗探究為基點，建立重要概念，并適時地進行外顯和總結。根據結構與功能觀，可將生命觀念中的關鍵能力劃分為三個水平，即能初步描述生物體的基本結構與功能（水平一）;能運用結構與功能相適應的觀念，分析和解釋一定情境中的生命現象（水平二）;能基于結構與功能相適應的觀念，評價相關言行的科學性，解決生活、生產和科學實踐中的具體問題（水平三）。例如：關鍵能力水平一的培養，教師在教學前可通過調查、實物展示、提問等方式了解學生的前概念。在教學過程中，引導學生從生物體基本結構與功能的角度，利用圖片、文字、視頻等資料，組織學生開展相應的觀察實驗與探究活動都能，分析相關結構所具有的功能。在教學過程中還需關注學生的學習狀況，與學生一起對所學的結構及其功能進行科學比較，及時幫助學生進行概念的抽象與概括，從而真正掌握事物的本質與規律。關鍵能力水平二的培養，教師在實驗教學過程中，可引導學生通過比較和分析實驗現象，并運用生物學知識對生命現象進行合理的解釋。還可引導學生建構知識網絡或概念圖，幫助學生進行深度解析，梳理光合作用的原料、產物、場所和實質，分析結構與功能之間的關系。關鍵能力水平三的培養，教師可從物質與能量相統一的角度出發，引導學生分析問題、解決問題。如探究綠色植物光合作用的實驗教學過程中，要從多角度分析原因，從多角度比較，整體把握、綜合分析結構與功能之間的關系。教師還可組織學生進行討論，如對光合作用與呼吸作用的原料、產物、條件、場所和實質等方面進行比較，形成較全面的知識網絡。在探究生物圈中的水循環、生物圈中的碳—氧平衡時，可以引導學生結合綠色開花植物體葉的結構特點以及光合作用、呼吸作用等內容進行綜合考慮，聯系植物葉的結構與功能的關系，分析得出正確結論。

（三）注重實驗過程中重要概念的整合、觀念的交融

生命觀念的形成，依賴于從眾多概念之間找關聯，做提煉。而關注建立生命觀念的課堂，一定是注意概念整合、觀念交融的課堂。在實驗教學過程中，教師可結合建構和運用模型，將知識的學習與科學方法的運用結合起來。如學習尿液形成時，教師可為每組學生提供大小不等、顏色各異的小磁塊和腎單位的磁板。學生在磁板的腎小球、腎小囊、腎小管和腎小管周圍的毛細血管處擺放數量不等、大小不一、顏色各異的小磁塊，模擬尿液形成的濾過作用和重吸收作用。通過模擬探究實驗，發現內在聯系，歸納形成重要概念，實現概念的整合和觀念的交融。

參考文獻：

[1]趙占良.試論中學生物學的學科本質[J].中學生物教學，2016（Z1）.

[2]張穎之，劉恩山.科學本質教育的課堂教學方法初探[J].課程·教材·教法，2007（10）.

注：本文系寧夏第五屆基礎教育教學課題研究成果，課題批準號：JXKT-SW-05-003。

編輯 李博寧