圍繞核心概念的多樣化實驗專題模式教學研究

美國學者艾里克森強調，任何教學活動的本質，都是以學科事實為基礎構建核心概念。為發展學生思維能力，課程設計應以核心概念為導向，以學科知識為基礎。學習中心應該從記憶事實轉移到理解核心概念，進而發展和提升學生的思維能力。初中生物教學中的核心概念某種程度上等同于義務教育生物學課程標準中的50個“重要概念”，囊括了初中階段生物教學內容中最重要的現象、規律、理論，構成了初中階段生物學的基本知識框架，反映出最基本的知識面貌。初中階段的生物核心概念教學，首先應該讓學生形成概念意識，然后通過大量的實驗、現象，抽象、概括出實驗事實，形成概念框架。必要的時候通過設計、操作探究性實驗，使學生對概念進一步深入理解。最后通過概念圖的繪制，將不同的核心概念系統化，并隨著各個學習階段的深入，使學生的認識螺旋上升。

初中生物的“光合作用”這一核心概念，是“生物圈中的綠色植物”這一模塊中的重中之重，內涵豐富，相關實驗也非常多。因此，我深入理解課程標準和教材編寫理念，靈活運用教材，圍繞這一核心概念，以實驗為載體，設計研究性主題，形成獨特的多樣化實驗專題模式教學。

專題一，品味名家實驗，激發探索精神，形成概念意識

1.剖析精彩實驗的教訓：啟發學生的懷疑精神，克服從眾、從權心理，形成認識生命世界的科學態度。

比利時科學家海爾蒙特實驗看似很容易，我就讓每個學生自己根據實驗介紹圖，理解實驗過程和結論，發表自己的見解：（1）實驗中有對照嗎？（2）變量是什么？是單一變量嗎？（3）實驗解釋科學嗎？學生非常投入，積極動腦。但因為他們思維的單一和經驗的缺乏，只有個別的學生看出有對照，是曾經補充過一次的“前后對照”。為了便于學生理解，我利用圖畫方式“小樹+土壤---大樹+土壤”，學生很快明白了，也看出變量有5年的雨水，還有5年的陽光和空氣，從而接受海爾蒙特這個設計精彩的實驗的失誤。

2.見識經典實驗的精彩：通過分析理解實驗原理、過程和結論，領略科學家選材的絕妙、實驗設計的巧妙、衡量指標的獨特，開闊視野，拓展思維。

德國科學家恩吉爾曼實驗，對七年級學生來說有很大難度，我組織小組活動，結合課本圖文，討論思考分解的小問題：（1）水綿、好氧細菌在實驗中起什么作用？（2）為什么選水綿而不選植物葉片？（3）為什么放在沒有空氣并且黑暗的環境里實驗？（4）實驗中如何設置實驗組和對照組？如何遵循單一變量原則？（5）實驗結果說明了什么？通過細細解析，學生大開眼界，被生物的奧秘深深吸引，對光合作用的產物和條件、場所產生深刻印象，初步形成概念意識。

專題二，觀摩教師示范，培養實驗意識，形成概念框架

科學家的實驗給予學生的主要是初步認識，而要培養實驗能力，形成概念框架，還需要教師實驗的示范，具體操作細節的講解、強調。

探究陽光在植物生長中的作用：學生有之前“探究水分/光照對植物生存的影響”的實驗經驗，對這個實驗的設計并沒有多大難度。我先讓學生自己思考后小組交流，他們都能遵循實驗三原則來完成。設置實驗組和對照組：選取6盆同種且生長狀況相似的小樹苗，三盆一組；單一變量為光照，其他條件都相同并且適宜：都放在有光照、通風良好的環境中，一組不作處理——有光照，一組遮光處理——無光照，一段時間后觀察小樹苗是否生長了。對于具體怎么遮光、怎么判斷是否生長，用傘、黑紙罩、黑網，測量高度、周長、重量，學生爭論不休。我就讓學生帶著疑問觀看實驗視頻：（1）每個步驟的具體操作是怎樣的？目的是什么？（2）與之相比，自己設計的實驗有哪些差距？通過一起分析、講解，學生很快形成實驗既要達到效果，又要簡便易操作，還要注意影響結果的因素等實驗意識，同時也開始形成光合作用的概念框架。

因為課堂時間有限，我僅把實驗步驟的后三步演示給學生看，一邊做，一邊讓學生說操作步驟，并指出操作中的注意點。比如：向燒杯中加入酒精時，瓶蓋要倒置，試劑瓶標簽要對著手心，瓶頸要貼著燒杯沿壁傾倒；水浴加熱時，燒杯底部要墊上石棉網使之受熱均勻；用膠頭滴管滴加碘液時，滴管要豎直，不能橫過來，更不能倒過來，要懸空滴加，不能接觸到其他儀器、材料。這樣，通過教師的實驗演示，不僅讓學生對這個實驗有了一定的感性認識，更使學生形成細節決定成敗的實驗意識。

專題三，參與探究實驗，提高能力與素養，加深概念理解

美國教育家蘇娜丹戴克說：“告訴我，我會忘記；做給我看，我會記住；讓我參加，我就會完全理解。”學生探究實驗是一個培養學生動腦、動手的過程，不僅可以幫助學生形成科學概念體系，真正掌握實驗的基本方法和技能，鍛煉觀察問題、分析問題和解決問題的能力，還能激發學生探索求知的欲望，培養學生實事求是的科學態度和探究問題的科學方法。

探究植物進行光合作用的場所：有了演示實驗“探究陽光在植物生長中的作用”的基礎，學生很快完成提出問題、做出假設的環節。選取材料時，有些學生選了青菜的根與葉作為對照材料，有些學生選了銀邊常春藤的綠葉與葉片白邊作為對照材料，我都給予了肯定。在實施實驗時，要求學生分工合作，觀察、記錄好實驗現象，最后一起分析得出實驗結論。學生通過自己實際的動腦選擇、動手實驗，進一步領會光合作用這一核心概念的內涵和建構。

圍繞核心概念，從課本上科學家的實驗剖析，到任課老師的實驗演示，再到學生實驗的實際操作，這樣的專題模式教學使學生由感性認識上升到實驗意識，最終落實到行動實踐，促進了學生對核心概念的領悟，提高了掌握核心概念的程度，又培養了學生的實驗技能和創新思維，真正提高了科學素養。■

作者單位：江蘇省無錫市碩放中學