初中生物學實驗教學的創新策略

劉艷紅

(廣東省廣州市黃埔區教育研究中心 510700)

創新是推動一個國家、一個民族向前發展的重要力量，《義務教育生物學課程標準(2011年版)》(以下簡稱“課標”)指出，初中生物學“要突出創新精神和實踐能力的培養”。生物學實驗教學是中學生物學教學的重要組成部分，需要進行目標明確、有助于提高教學實效的創新實踐。本文從實驗教學的類型、實驗材料、實驗裝置和實驗方法四個方面闡述初中生物實驗教學的創新策略。

1 巧用虛擬實驗使示范教學更加形式多樣

虛擬實驗是用多媒體手段對真實實驗進行再現或模擬，再由學生進行觀看或參與操作的一種實驗方式。一項調查指出：學生最喜歡的學習方式排在前三位的是：實驗(25.9%)、用電腦(21.2%)、讀課外書(12.3%)，虛擬實驗能很好地將用電腦和實驗結合起來，不僅可以提高學生的學習興趣，也能通過信息技術的引進，增多實驗教學的途徑。

1.1 免費虛擬仿真實驗平臺 例如，“同步實驗室”網絡平臺，是較好的社會學習資源。以人教版七年級生物為例，平臺上有16個活動，除教材上的實驗、探究外，還有調查、演示實驗、設計等活動。每個活動包含目的要求、實驗原理、材料器具、方法步驟、開始實驗(即實驗的過程)、實驗結果與討論等欄目，點擊“開始實驗”就進入了虛擬實驗。

1.2 虛擬實驗小課件 現有的可以用于初中生物學實驗教學的虛擬小課件不多，大多為動畫，主要是為了將教材實驗中難于理解的內容可視化、直觀化，如溶解、細胞膜控制物質的進出、尿的形成、膝跳反射、肺泡與血液的氣體交換、發酵實驗等。

1.3 初中生物實驗虛擬實驗程序 現在有許多的科學應用程序(App)，適用于Ios和Android設備，覆蓋實驗的方方面面，但是適用于初中虛擬生物實驗的不多。目前比較典型的有4類。①工具類：以生物學示意圖App為代表。生物學示意圖App是一款供教師和學生使用的生物學示意圖軟件。軟件內置了超過 200 多張生物學素材圖片，雖然不算多，但是常用的都有，涉及實驗儀器、分子生物學、細胞生物學等。②說明類：以初中生物實驗App為代表。此應用程序精選了26個生物實驗，每個實驗都包含文字和圖片說明，而且附有整個實驗的視頻，生動具體地演示了每個實驗的操作過程。包括實驗目的+實驗原理+實驗器材+實驗裝置+實驗步驟+問題討論+實驗現象+實驗結論+注意事項。非常可惜的是，此App涉及的實驗是以初中生物學舊教材為主的，只能作為教學參考。③3D模型類：以iCell、Essential Skeleton(基本框架)為代表。iCell給學生、教師和任何對生物感興趣的人提供了一個細胞的3D視圖。包括有3種類型的細胞的例子：動物、植物和細菌。可以通過觀察細胞結構和各部分組成了解細胞的內部組成部分。Essential Skeleton(基本框架)是系列App中的一個，主要是說明骨骼的，針對每一塊骨骼都有名稱，有英文的說明和讀音。④操作體驗類：以人體探秘、build a body為代表。人體探秘是一款深度解剖骨骼、肌肉、神經、循環、呼吸和消化系統的教育游戲，通過這款App可以了解到人體構成和人體機能，包括骨骼、大腦、細胞和血管。

初中生物學教學中使用虛擬實驗可在實驗教學中的示范方面創新。在實驗教學中，示范的作用是不可替代的，也可以是多種多樣的。既可以是教師、學生的親自操作示范，也可以是虛擬實驗的演示。作為真實實驗的補充，開展虛擬實驗不僅是課標的要求，也是實驗教學發展的大勢所趨，虛擬實驗在初中生物實驗教學中的作用將會逐漸顯現。

2 開發本土化實驗材料，提高實驗的開出率

在教學實踐中，由于教材推薦的活體實驗材料常常難于取得，使得許多實驗不能開展，為了提高實驗的開出率，需要尋找本地常見、容易取得的實驗材料替代教材建議的材料，即本土化實驗材料。

以下是筆者所在區域對人教版教材實驗材料本土化的幾個實例。

表1 部分實驗材料本土化實例

3 改進實驗裝置與器具，使實驗教學更加簡單易行

實驗裝置與器具創新的主要目的是避免實驗裝置過于復雜，倡導實驗裝置的簡約性、環保性、安全性，以及改善實驗現象，提高實驗效果。人教版教材中，使用比較復雜的實驗裝置的實驗不是很多，現有教材實驗裝置的改進，主要集中在七上 實驗“種子萌發的環境條件”、七下探究“測定某種食物中的能量”、七下演示實驗“模擬肺與外界氣體的交換”等幾個實驗上。

實驗裝置與器具的改進一方面可以從教材實驗入手，另一方面更重要的是自制原創性實驗裝置與器具，以幫助實驗教學突出重點、突破難點。例如，模擬實驗“精子與卵細胞隨機結合”，黃埔區一位教師用簽字筆蓋封口礦泉水瓶，模擬雌性和雄性生殖器官；用不同顏色的小彈珠模擬精子和卵細胞，利用搖晃礦泉水瓶后，礦泉水瓶簽字筆蓋封口處只能出現一個小彈珠，模擬隨機產生的精子和卵細胞種類，很好地模擬了精子與卵細胞的隨機結合。

4 創新實驗設計，使實驗教學更加具有價值

實驗方法創新的目標在于培養學生的科學探究能力和科學思維習慣。教師和學生不僅僅是依照教材上提供的實驗方法進行實驗，而且是敢于在其基礎上不斷改進，設計出更好的方法。

廣州市教育局教育研究院已經組織過4次全市大規模的學生發酵技術創新實驗大賽，立足于教材上一個小小的發酵實驗，廣州市的教師、學生不僅制作出了自己的發酵產品，諸如茶、酒、酸奶、面包、泡菜、酵素等，而且有自己產品的包裝、宣傳與推介，有學校、家庭和社會成員參與的試吃與評價，有自己產品的成本核算。一個實驗方法的創新比賽，可能已經造就了一大批熱衷于創新與改革的未來人才。

實驗方法的創新同實驗裝置與器具的改進、創新一樣，對于實驗教學的意義是非常重大的，它最突出的價值在于發展了學生的工程、技術及科學思維，將學生帶進了更廣闊的天地，為高中生物核心素養中所要倡導的科學探究、理性思維、社會責任等的培養奠定了基礎。工匠精神可能在某個學生參與的創新實驗中就此萌芽。