初中生物學探究性實驗教學新模式的建構

王本華

(1安徽師范大學生命科學學院 蕪湖 241000； 2安徽省懷寧縣石牌初級中學 246100)

教學模式是在現代教育理論指導下，為達到一定的教學目標，參與教學活動的各要素相互作用，形成的比較穩定的范式教學結構[1]；它是一套能顯著提高教學效果的操作程序，現已成為一線教師研究的熱點問題。探究性實驗是初中生物學實驗教學中的重要組成部分。因此，建構初中生物學探究性實驗教學模式，不僅有助于開展實驗教學，而且還有助于培養學生的科學探究能力、實踐能力及創造精神。本文對初中生物學探究性實驗教學傳統模式的弊端進行了分析，建構了新的教學模式，并對這種教學模式在教學實踐中的應用效果進行了探索與思考。

1 當前初中生物學探究性實驗教學模式存在的主要問題

當前初中生物學探究性實驗一般教學模式是：提出問題—做出假設—制定計劃—實施計劃—得出結論—表達與交流。該模式運用于探究性實驗教學時，由于沒有對實驗各環節做出具體要求，因此教師在實施教學過程中容易出現偏差，沒有分清實驗環節的實施主體是學生還是教師，這就使得實驗中學生有探無究，只是按照教師設計好的實驗框架進行實驗，學生僅限于動手，沒能真正參與到實驗探究中。這種探究只是一種“淺表的、外顯的探究”，實際上還是一種“驗證性探究學習”，也常被稱為“過度結構化的探究”[2]，難以充分激發學生主動學習的積極性，很大程度上阻礙了學生創新精神和創造能力的培養。顯然，這種教學模式部分偏離了新課標的教育理念。

2 初中生物學探究性實驗教學新模式的建構

探究性實驗是學生在不知實驗結果的前提下帶著疑問，在教師指導下自己動手設計探究方案并進行實驗，在實驗過程中按一定的探究方法和步驟去思考、發現，從而主動獲得新的生物學知識及習得一定的科學思維方法的過程[3]。筆者根據探究性實驗的特點，結合自己的教學實踐，構建了初中生物學探究性實驗教學新模式，具體教學程序如圖1。

圖1 探究性實驗教學模式的教學程序

該教學模式的建構是以建構主義理論為指導思想，細化了實驗實施的環節，對教師和學生在各個環節中的行為提出了具體的要求。

這種實驗教學模式的特點主要有：①發展學生科學探究能力是核心。其主要目標是讓學生體驗科學探究的一般過程，使學生初步學會發現問題并提出問題、設置對照實驗以及控制變量等重要科學方法、鍛煉學生科學處理數據的能力以及團結協作的精神等；②強調自主探究的環節。學生在探究時以問題為起點，突出具體過程，強調科學探究既是對探究問題的學習，也是對科學探究方法的學習；③特別突出教師為主導、學生為主體和教學相長的教學思想。實驗的每個環節盡管都有教師的指導，但更重視充分發揮學生自主性和能動性，在自主制定實驗計劃的基礎上，學生在教師的指導下完成具體任務，實驗中出現的問題通過師生相互探討和借助網絡及其他資源的手段予以解決，從而讓學生積極主動地建構生物學知識，潛意識中培養他們的科學思維方法。

3 初中生物學探究性實驗教學新模式在教學中的應用示例

以“非生物因素對某種動物的影響”為具體教學實例，在筆者建構的教學模式下組織開展了教學工作。具體教學過程如下：

3.1 教師創設問題情境，學生提出問題 結合先前“調查身邊環境中的生物”，教師介紹本地常見的幾種動物(鼠婦、蚯蚓、泥鰍等)，然后布置任務，讓學生分組課下采集自然環境中的實驗動物，飼養、觀察小動物，在學生形成感性認識的基礎上確定本小組探究的課題。在教師指導下，小組合作嘗試提出要探究的問題。

在采集、飼養實驗動物時，教師要求學生思考以下問題：①什么地方采集到實驗動物？②小動物生活環境怎樣？③飼養時，觀察到了什么現象？④你能提出什么問題？各小組提出以下問題：光等非生物因素對鼠婦的分布有影響嗎？濕度等非生物因素影響蚯蚓的分布嗎？溫度等影響泥鰍的呼吸嗎？

3.2 教師指導學生作出假設、設計實驗方案 具體包括以下兩個步驟：

(1)學生分小組討論，做出假設，制定實驗計劃。針對以上提出的問題，在教師引導下，將問題具體化，全班最終確定了3個要探究的問題：①光對鼠婦的分布有影響嗎？②水分影響蚯蚓的分布嗎？③溫度會影響小泥鰍的呼吸嗎？全班同學分8個小組，每組4～6人，各小組選定探究的問題，小組成員結合已有知識和經驗相互討論，作出假設并制定實驗計劃。假設是學生對提出的問題所做的各種嘗試性解釋，實驗計劃包括實驗材料的準備、實驗用具的準備、實驗程序的確定，注意事項等[4]。

(2)教師指導下，自主改進，完善計劃。小組成員相互交流、各抒己見，教師適時指導，引導學生查閱相關資料，使問題一一解決，并明確認識到：①實驗設計要遵循“對比對照”和“單一變量”原則。如：研究光對鼠婦分布影響時，光是實驗的唯一變量，同時設置實驗組和對照組，實驗組就是對實驗變量進行處理的一組，對實驗變量不進行處理的為對照組；本實驗中，有光的一組為實驗組，沒有光的一組為對照組。②如何排除偶然因素及其他因素對實驗結果的影響。如：研究光對鼠婦分布影響時，實驗動物不能只用1只，要用10只或更多，要做重復實驗，統計幾個小組的平均值。實驗過程中要保持安靜，避免聲音對結果產生影響。③科學處理實驗數據的方法。教師指導學生設計表格，統計數據。④教材上建議用的實驗裝置或用具可以根據實際情況予以替代。實驗準備階段小組討論后認為：教材上寫的利用鐵盒和濕土作為實驗用具存在一定的不足，因為鐵盒高度、大小以及濕土的厚薄等不好控制，且在實驗組間也不好對比。為避免這些因素對實驗結果可能產生的干擾，學生提出用18 cm的培養皿替代鐵盤(或紙盒)，培養皿的邊緣用黑色電工絕緣膠帶粘一圈，在皿蓋上方沿直徑粘一半稍厚的黑紙；用濕潤的定性濾紙替代容器內的濕土。⑤教材上提出的操作程序也可根據實際情況予以改進。學生在討論后提出，在培養皿正上方用LED手電筒照射，增加黑暗與明亮的對比度，以提高實驗效果(鼠婦避光的現象更明顯、其行為更快發生)。

3.3 教師點撥、引導探究、學生小組合作，自主探究 小組各成員明確分工合作，按設計的計劃自主探究；教師巡視引導，適時點撥，及時評價鼓勵，同時指導學生客觀地記錄實驗現象及數據，培養學生實事求是的科學態度。

3.4 教師引導歸納，學生分析結果，得出結論 生物學包含的自然規律需要對實驗所獲數據進行科學的比較分析而得出。然而，七年級學生對記錄數據、設計表格還沒能形成習慣。本實驗能很好地鍛煉學生處理數據的能力。在實驗開展后，學生認為教材中提供的參考表格過于簡單，僅能記錄數據。實驗開展前，教師提出學生可以對原有表格進行改進，引導學生自主設計表格，添加了“平均值”一項(表1、表2和表3)，并計算各小組的總計平均值或百分比，這樣較好地培養了學生科學處理和分析數據的能力。

學生集體分析數據，經充分討論后得出結論：①光影響鼠婦的分布，鼠婦適宜生活在陰暗的地方；②水影響蚯蚓的分布，蚯蚓適宜生活在潮濕的場所；③溫度能影響泥鰍的呼吸，在一定范圍內，溫度越高泥鰍呼吸頻率越高。

表1 不同測試時間下不同環境中鼠婦分布情況(個體數量)統計表

表2 不同環境下蚯蚓分布情況(個體數量)統計表

表3 不同溫度下每30 s泥鰍呼吸次數統計表

3.5 教師引導總結、實驗拓展、學生思考升華、延伸實驗 以實驗結論為依據，教師引導學生總結環境中光、水、溫度等非生物因素對生物生活產生的影響。在課堂上每個小組的學生只做了單一因素對某種動物生活影響的實驗，教師引導學生以小組為單位，利用課余時間自主設計實驗方案，探究其他非生物因素對該動物生活的影響，如：濕度影響鼠婦的分布，光對蚯蚓生活的影響等，幫助學生更好地理解生物的生存依賴一定的環境。

3.6 重視過程評價的激勵作用，引導學生自評、互評，相互交流 教師對各小組的實驗過程和實驗結果作出全面評價，肯定他們在探究過程中表現出的科學素養，增強學生對“探究”的信心，同時引導學生自評、小組成員互評，各小組相互交流，鼓勵學生總結、感悟實驗設計方法及設計思想，以更好地促進學生建構生物學知識、激發探究熱情、提升實驗操作技能和培養科學的思維方式和創新意識。

4 教學實踐后的思考

筆者通過將該模式運用于實驗教學中也發現了一些問題。由于新模式增設和改進了部分實驗環節，導致課堂實驗教學耗時有所增加，使原本不多的初中生物教學課時略顯緊張。另外，由于班級學生人數較多，教師難以高效引導和指導小組活動，在一定程度上影響了部分小組的總體教學效果。因此，筆者認為：可以根據具體的教學條件、內容及要求，因地制宜，適當地對教學模式進行改造嫁接、切換組合和發展創新，以適應教學需要，提高實驗教學效果和效率。

(基金項目：安徽省教育廳教學研究重點項目“高考改革背景下理科師范類專業本科生教學用具自制能力培養研究”， No.2016jyxm0381)