巧用京版教材“學習活動”培養學生生物學素養
——“探究螞蟻的行為”學習活動的實施體會

李小燕 薛紅

（1北京市第九中學分校北京100041 2北京教育學院石景山分院北京100043）

所謂生物學素養是指：一個人參加社會生活、經濟活動、生產實踐和個人決策所需的生物科學概念和科學探究能力，包括理解科學、技術與社會的相互關系，理解科學的本質，以及形成科學的態度和價值觀。生物學是一門實驗性很強的學科，實驗教學在初中生物學教學中占有非常重要地位。生物現象和生命活動的認識都是從實驗中得來，其發展和提高經歷了不斷的實踐—理論—再實踐—再理論的過程。在新課程標準中強調展示知識的產生，形成創新的發展過程。在實現這一途徑中實驗教學顯得尤為重要，對培養學生的創新、思考、動手、分析等多方面的實驗能力提出更高的要求。北京版生物學教材為學生提供了豐富的實驗探究資源，各種各樣的生物學實驗為學生提供認知的學習背景，從而激發學生的學習興趣。借助實驗還可以訓練學生的科學思維方法，培養學生的多種能力。所以，中學教學應注重生物學實驗教學，提高中學生的生物學素養。

然而與北京版教材豐富的實驗資源相沖突的是完成課程所需的時間有限，如果僅利用課堂時間開展教材中涉及的實驗教學，勢必會較大影響教學進度，面對這種情況教材中設計的一些實驗內容就會流于形式，分組實驗改演示實驗，演示實驗改動畫模擬等，這樣使得實驗教學大打折扣，進而影響對學生生物學素養的培養。

為解決這樣的矛盾，筆者在教學中進行了以下嘗試。

1 分析教材實驗內容，找到恰當的切入點

1.1 選擇適合課外探究的實驗內容中學生物學教學中關于實驗法的定義和基本過程，有著科學而明確的界定，這些對于剛升入初中的小學生來說非常陌生，雖然在小學的科學課中，他們做過一些簡單的實驗，但是關于實驗法的科學含義和基本過程學生沒有認識，如何讓學生在短短2年的時間里，在有限的學習時間中掌握這個基本的研究方法，并能夠獨立完成實驗過程，為高中學習打好基礎？

在多年的教學實踐中發現，教材中的一些探究實驗完全可以改為課外探究實驗，即實驗內容是學生在課堂學習的基礎上，遵循實驗法的基本過程，利用寒暑假的時間在家獨立完成，這樣既可以解決上學期間學生課業負擔重、沒時間完成實驗的尷尬，又可以引導學生脫離開教師這支“指揮棒”的束縛，根據學生自身的理解，按照科學的方法獨立完成實驗。實驗中既可以鞏固對實驗法的認識，又可以暴露出存在的問題，找出下一步學習的方向。

為了不加重學生的課業負擔，教師在每冊教材中篩選出1～2個適合學生進行課外探究的實驗內容，在放寒暑假前期下發活動指導材料并布置給學生。例如關于新版北京教材第3冊書，2014年暑假布置以下探究任務（圖1）：

圖1初一學生暑假任務單

1.2 假期探究實驗內容按由易到難的梯度布置俗話說：扶上馬再送一程，因此在給學生布置探究實驗時，是按照由易到難的梯度進行。第1個探究實驗“種子萌發的條件”實驗內容對于學生來說比較容易，他們有豐富的生活經驗，而且在小學科學課中很多學生進行過嘗試，教材中也有相應的內容，可以為學生進行提示，因此該實驗設為必做實驗；而“訓練家中飼養小動物的一種條件反射”和“探究螞蟻對食物口味的喜好”這2個實驗是為第9章“動物的運動和行為”做鋪墊。許多學生家中飼養小動物，完成“訓練家中飼養小動物的一種條件反射”的學習活動并不困難，但也有些學生家中不飼養寵物，幸運的是北京版教材中提供了一個學生的學習活動“探究螞蟻的取食行為”，而這也是生物學課程標準中的一個建議活動，這個學習活動對于幫助學生落實第9章相關的重要概念非常重要。這2個探究實驗雖然是教材中涉及到的，且比較貼近學生的生活，但是教材中缺少相應的實驗步驟，學生已經經過1年的實驗法的相關訓練，因此學生有能力完成該學習內容，所以設定為選做實驗。

關于“探究螞蟻的取食行為”的學習活動是課程標準中建議的活動內容，在預實驗中發現以下幾個問題：

1）螞蟻飼養在玻璃缸里（便于觀察），頂上罩2層紗布，但是螞蟻很不好管理，由于抓到的螞蟻都是體型較小，所以沒幾天螞蟻都跑了；

2）很難抓到整窩螞蟻，常常只能抓到工蟻，而工蟻認為蟻后存在的地方才是“蟻窩”，所以遇到食物后,只能觀察到它們取食，看不見它們形成搬運食物的隊伍。

無獨有偶，2014年4月參加北京市京版教材培訓時，聽了平谷區曹秀娥老師的介紹，受到很大啟發，于是按照曹老師的方法布置了假期探究實驗方案，結果取得了很明顯的效果。

此次布置的探究方案中，特意提醒學生：“實驗提示——不用把螞蟻挖回家飼養，可以直接利用社區中的螞蟻窩完成實驗”，引導學生進行實驗設計。

這樣，不同層次的學生都會有所收獲；而且通過初中階段連續2年的訓練，希望可以幫助學生對實驗法形成一個初步的認識，并且能夠獨立遵循實驗法的基本過程，獨立完成實驗并撰寫實驗報告，為高中進一步學習生物學奠定基礎。

1.3 多種評價機制，激勵學生完成實驗教學中發現，有些學生對課外完成探究實驗并不熱情，其中一些學生基礎較差、缺乏良好的學習習慣，他們往往連基本作業都不能按時完成，課后的拓展作業更會置之不理；有些學生是非常優秀的“尖子生”，而他們的全部精力都放在了眼前所謂的應試內容上，沒有認識到這類作業的重要性。

教師嘗試用以下3種手段鼓勵學生完成實驗探究。

1）過程性評價與終結評價相結合的評價手段，調動學生的積極性。

多年的教學發現，將課外探究實驗與生物學科長期實行的過程性評價相結合，可以有效調動學生完成課外探究實驗的積極性。

所謂過程性評價是指學生在學習過程中，教師采用恰當的評價手段對學生在知識、能力、情感態度與價值觀等方面進行評價。

2）學科評價與綜合素質評價相結合，激發學生的熱情。

結合學校的家校聯系制度，通過家校聯系卡（圖2）及時向家長匯報學生的點滴進步，同時這張聯系卡將進入學生的成長檔案袋中，在期末與學生的綜合素質評價相結合。這樣一來，在很大程度上激發了學生完成課外實驗探究的熱情。

圖2 家校聯系卡

3）展示匯報，學生收獲成功的果實。結合學生完成作業的情況，每學期在相應的教學進度，都要拿出1課時安排學生進行交流匯報。認真完成探究實驗、在實驗中有獨特的見解或想法的學生都有機會在全班學生面前分享自己的實驗成果和實驗中的感受，使他們在獲取知識、提高能力的同時收獲成功的喜悅。

通過實踐發現，該做法是最受學生歡迎的，他們都期待自己的作業能在班級進行展示，將自己的成果與他人分享是學習中的最大樂趣。以下是部分學生展示的作業內容。

①訓練家中飼養小動物的一種條件反射(表1)。

表1 學生訓練家中小動物條件反射的內容

②探究螞蟻的取食行為（圖3）。

圖3 學生實驗報告截圖

2 開展課外實驗探究收獲與體會

1）學生能夠依托實驗探究的基本過程，獨立完成實驗并如實記錄實驗現象，學生的實驗探究能力逐漸提高，并逐步形成事實求是的科學態度

2011 年修訂的《初中生物學課程標準》中明確指出：生命科學是一個不斷探究的過程。科學探究既是科學家工作的基本方式，也是科學課程中重要的學習內容和有效的教學方式。生物學課程倡導探究性學習，力圖改變學生的學習方式，幫助學生領悟科學的本質，引導學生主動參與、勤于動手、積極思考，逐步培養學生收集和處理科學信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力。

放假期間，學生在理論學習的基礎上，有充分的時間親自動手，從“觀察現象提出問題；作出假設；設計實驗；實驗預期；完成實驗；記錄實驗現象；分析現象得出結論”到“提出新的問題”，親自參與其中，感受科學探究帶給自己不一樣的體驗與樂趣，并且根據自己的操作與理解，結合實驗過程寫出完整的實驗報告。

2）實驗過程中，學生不斷迸發出靈感，逐步具有探索精神和創新意識。科學探究是了解、研究自然規律的重要方法，它的作用不只是為了獲取信息，更應該讓學生認識到實驗操作是在相關原理指導下進行的，要學會將實驗獲得的信息演繹、歸納，而只動腦不動手和只動手不動腦都是不正確的。在實驗教學中，教師要有意識地培養學生提出問題的能力，實驗設計能力、分析與判斷能力，培養學生的探究精神和創新能力。在實驗教學中，要給學生留下思考、交流和討論的時間，讓學生從設計原理、實驗步驟、結果分析等方面重新審視，改進方案。

學生在進行探究螞蟻對食物口味喜好的實驗時，不止一位學生在QQ群里提問：偵察蟻是如何找到這些食物，并且告訴其他同伴的？既然很多學生對這個問題感興趣，于是筆者查閱資料發現，在人教版和北師大版教材中都提到一個學生探究實驗——螞蟻的通訊。這引起筆者的極大興趣，準備將該實驗引入到第3節社群行為的教學設計中，讓感興趣的學生進行課前探究。在設計探究方案時，筆者發現北京市三帆中學田春華老師對人教版實驗的改進實驗（圖4）。經分析，筆者認為該實驗的實驗設計仍不完善，將島1換成島3，并更換位置后，雖然螞蟻還是紛紛爬上橋1，但是該實驗存在2個變量，一個是島換了，另一個是位置改變了，不太符合實驗法的設計要求，中間缺少1組。因此，決定引導學生設計一個最簡單的方案：只把島1換成島3，不換位置，這樣便于學生理解。

圖4 實驗裝置示意圖［2］

學生按照上述改進后的實驗設計進行實驗，取得了很好的結果。不過有些學生再次提出問題：會不會是螞蟻記住了食物的方向，而不是在橋上留下了信息素？于是教師抓住有利的時機，讓這些學生自己設計實驗，證明螞蟻是否記住了食物的方向。圖5是初二（1）班張元澎設計的實驗方案，并進行驗證（圖6）。通過實驗，該學生發現，螞蟻確實可以記住食物所在位置的方向。

圖5 學生自主設計實驗裝置圖

圖6 張元澎實驗報告截圖

實驗并沒有到此結束，為了驗證自己的實驗結論是否正確，該學生還上網查閱了資料（圖7）：

圖7 張元澎實驗報告截圖

在此基礎上，教師再次引導學生進一步改進自己的實驗設計方案：既然已經發現螞蟻可以記住方向，那么該怎樣完善實驗設計，能夠有力地證明螞蟻確實是在橋上留下了一些物質？這樣原本被簡化的實驗，又被學生補充完整，不過這是學生自己動手實驗，并認真思考后設計出的實驗方案，學生設計了2組實驗（圖8），根據新的實驗方案完成實驗。

圖8 學生修改后的實驗裝置示意圖

回顧學生探究“螞蟻的行為”整個實驗過程，不難發現，完成第1組實驗時，有些學生提出質疑：螞蟻是否會記住食物所在方向？帶著這個問題，學生開始新的實驗研究，并上網搜索答案，在此基礎上，進行第2次實驗。實驗結束后，學生又提出新的問題：看不到的標記到底是什么？再次查閱資料，最終揭示出螞蟻通信的秘密。此探究實驗經歷了：提出問題、解決問題、發現新的問題等過程。這也正體現了科學是一種持續不斷的研究過程，而且學生真正體驗了從觀察現象提出問題，到分析現象得出結論，再提出新的問題的完整的探究過程。

在實驗中，學生也有意外的收獲，發現螞蟻不僅僅依靠化學通信，還可以通過太陽的位置找到回家的路，其實其他動物也一樣，一種動物具有多種通信方式，這樣可以保證信息的傳遞。這正是對教材內容的補充與擴展。而這一結論的獲得是學生自己通過實驗得出，不是教師灌輸給學生，這也體現了生物學的學習真諦。

3 開展課外探究實驗，對教師提出更高的要求

1）實驗過程移到課外完成，教師的負擔并沒有減輕，反而加重。自開展課外實驗探究以來，由于每位學生獨立完成探究實驗，撰寫實驗報告，除了一些相似問題外，大部分問題都帶有個性特點，因此要求教師認真批改每一份報告，還要有針對性地進行一對一輔導，以幫助學生逐步掌握科學探究的基本過程，逐步提高學生的生物學素養。

2）教師要獨具慧眼，及時發現下載的作業和抄襲的作業。有些學生為了省事，直接從網上下載一些圖片和文字，由于上交的是電子版作業，因此他們通過簡單的復制粘貼，湊合了事；還有些學生上交同一個作業內容，一份用Word形式，一份用PPT形式。面對這樣的情況，教師要認真批改學生作業，從作業的細微之處發現這些暗藏的“李鬼”；除此以外，在布置作業時提出一個明確的要求，在實驗過程中或實驗結束時，要有一張自己與實驗作品的合影，以避免出現上述現象。這樣既不會使一些耍“小聰明”的學生有機可乘，又不會打擊認真完成作業學生的積極性；更主要的是通過這樣的引導，可以端正學生的學習態度，使他們的聰明才智發揮到完成探究實驗的過程中去。

3）及時發現實驗過程中學生存在的問題并加以糾正，幫助學生掌握正確的生物學知識，逐步提高獨立完成實驗探究的技能。在多年的教學中，筆者發現學生主要存在以下一些問題：

①不能根據觀察到的現象準確地提出問題。學生提出的問題往往過寬泛：種子萌發的條件有哪些？種子萌發需要什么條件？為什么螞蟻能夠找到食物所在的位置？②如何結合實驗設計的基本原則，寫出相應可操作的實驗設計。③記錄的現象與觀察的主題無關。明明研究的是種子萌發的條件？記錄的全是生長狀況，長了多高，長了幾片葉，新生葉的大小等。④實驗結論的得出不是根據實驗現象，而是通過主觀臆斷得出。“溫度對種子萌發的影響”實驗中，放進冷藏室里的綠豆明明發芽了，而學生得出結論卻是：低溫下，綠豆種子不能萌發；特別是探究“光照對種子萌發的影響”的實驗中，明明遮光的種子已經萌發，而學生得出的結論卻是：種子的萌發需要光照。

總之，生物學素養的養成對學生的成長是非常重要的。初中生物學的目標之一就是引導學生在學習知識的同時，培養學生的能力，引導學生在學習過程中，逐漸形成生物學素養。全面提高學生的生物學素養，用科學的觀點觀察、思考、質疑，不是一朝一夕就能培養出來的，需要教師耐心的引導、培養。同時教師也要從自身素質抓起，不斷學習，不斷提高以適應教育教學發展的新情況。

［1］中國人民共和國教育部.義務教育生物課程標準(2011年版).北京：北京師范大學出版社，2012.

［2］田春華.“探究螞蟻的通訊”實驗改進.生物學通報，2006，41（8）：32.

［3］尚玉昌.動物行為學.北京：北京大學出版社，2014:287.