初中生物學實驗與概念整合的教學

曹 娟 （淮南市龍湖中學民生校區 安徽淮南 232001）

《義務教育生物學課程標準》（2011年版）要求初中生物學教學要充分重視學生的差異化發展，在教學過程中要緊貼生活實際，使課程內容能較好地反映當代生物技術與科學的最新發展狀況，教師要注重對中學生實踐能力與創新能力的培育，促進中學生全面綜合地發展。蘇聯學者維果斯基的相關理論指出，在對中學生的教育中應充分重視學生的最近發展區，教師首先要充分了解學生的知識水平，然后用科學的方式激發其潛能，使其通過學習超出最近發展區的水平，達到下一個發展區進行學習。多年的一線教育實踐表明：將初中生物學實驗教學與概念教學進行科學整合是達到該教學目標的有效途徑之一。

1 研究初中生物學實驗教學與概念教學整合的意義

初中階段的生物學課程是開啟學生自然科學探索的基礎課程，其教學的主要目的是向中學生展示生命科學的基本特征，幫助中學生理解生物學概念，培育中學生的生物科學素養。初中生物學的概念主要涉及生命基本規律、理論與現象，對于學生未來學習生物科學及相關領域學科奠定堅實的基礎與重要的支撐。而將概念教學整合到實驗教學過程中，能有效改變學生掌握知識的方式，促使學生重視實驗，并在實驗過程中積極主動地將新、舊知識相整合，從而加深對生物學概念的理解和掌握。這樣既能培養學生的觀察、動手能力，又能提升學生的創新能力，拓展其思維方式，幫助其構建生物學科的知識體系。

由于種種原因，目前仍然有很多生物學實驗課流于表面形式，部分學校、教師及學生只重視具體的實驗操作步驟與既定的實驗結果，通過實驗課學生僅能收獲一些散碎的知識及有限的實驗操作技能，構建完整的生物學科知識體系也就無從談起，嚴重影響到學生未來的發展。基于這種情況，思考如何將概念教學與生物學實驗教學進行有機整合是非常有必要的。

2 實現實驗教學與概念教學有機整合的方法

2.1 充分認識學生已有的認知水平 前概念是了解學生已有認知水平的最佳方式，通過對學生認知水平的了解，教師能更加有針對性地進行教學設計，以便于有效幫助學生構建相關概念。概念圖是一種有效的可直觀顯示知識表征與結構的工具，它可將學生的思考過程與關聯的知識合理地呈現，并幫助學生有效構建相關概念，促進學生提升知識水平；同時，也能促使教師更加清晰地認識學生的認知水平，為進行實驗設計與建立相應的教學策略提供依據。

2.2 合理設計實驗，幫助學生超越最近發展區

2.2.1 優化教學實驗促進核心概念的理解 生物學核心概念的教學，要圍繞概念設計運用貼近生活的各種典型事例為相應的生物學概念提供支撐，通過對生活實例的講解和概括幫助學生建立相關概念，而實驗教學能對概念的構建與理解起到非常關鍵的支撐作用。在實際教學過程中，教師對于不同的核心概念要采用不同的教學方法，可根據實際情況合理改進原有的實驗方法，或創設新的實驗操作方式，根據學生已有的認知水平編制相應的教學計劃及目標，幫助學生超越最近發展區。

例如：“植物的生長需要無機鹽”這一概念的教學，在教材已有演示實驗的基礎上，設計了簡單、易懂的一個演示實驗，幫助學生理解概念。

演示實驗1：土壤浸出液與蒸餾水培養的幼苗長勢比較（教材實驗）。

問題1：幼苗的生長狀況有什么不同？

問題2：幼苗的生長狀況不同說明了什么？

演示實驗2：（課堂延伸設計的演示實驗）。將3滴土壤浸出液及3滴蒸餾水分別滴加在2個玻片上。

質疑1：滴加土壤浸出液的玻片上灰白色物質是什么？

質疑2：土壤浸出液與蒸餾水的區別是什么？

演示實驗1為教材實驗，為幫助學生更好地理解無機鹽與水的區別，在課堂教學中又設計了演示實驗2，學生通過對比、觀察，總結土壤浸出液與蒸餾水的不同：玻片上的灰白色物質為無機鹽，土壤浸出液含有無機鹽，蒸餾水中不含有。

構建模型對于生物學核心概念的教學，也是一種行之有效的方法。“模型”是人們為了某種特定目的而對認識對象所作的一種簡化的概括性描述，這種描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具體的實物或其他形象化的手段，有的通過抽象的形式表達，模型的形式很多，在實踐教學中主要有物理模型、概念模型、數學模型等。

例如在進行“腎單位的結構和功能”的教學時，將教材中平面的腎單位結構圖，優化為立體的物理模型（圖1）。教學過程中，組織學生緊扣自制的腎單位結構模型進行觀察，借助多媒體演示尿液形成過程的演示，思考：1）腎小球、腎小囊具有哪些結構特點有利于濾過作用的完成？2）腎小管具有哪些結構特點有利于重吸收作用的完成？3）你能利用學過的知識對腎單位模型再加以改進嗎？在了解腎單位的結構和功能的同時，學生強化了“生物體結構與功能相適應”的觀點。

圖1 “腎單位”物理模型

自制的“腎單位”物理模型，一方面能豐富學生的感性認識，激起學生極大的好奇心和興趣感，另一方面化抽象為具體，讓概念“活起來”，過程化、直觀化地展示了腎單位的結構特征，鮮明、深刻地再現結構與功能相適應的本質特征。

2.2.2 運用概念優化實驗教學過程 初中生物學教師在設計實驗時可運用概念教學設置問題的教學模式，鼓勵學生開展自主性研究實驗，通過實驗學生加深對生物學知識和概念的理解。教學前，在充分認識學生認知水平的前提下，教師可按照學生知識庫的盲點和考點采用設疑的方式在實驗中設立關鍵點，逐步對學生進行提示，引導學生一邊操作一邊思考，鼓勵學生進行大膽嘗試，提升其學習主觀能動性。采用這種模式為學生營造出快樂、和諧的學習氛圍，在提升學生積極性與主動性的同時，也拓展了其思維空間，有助于創新能力的培養。

此外，教師也可讓學生預習生物學教材中的實驗內容，由學生提出相應的盲點和疑問，并在實驗操作中逐步驗證和解答。這種實驗教學方式可充分協調學生的動手、動腦、動口能力，提升學生在實驗過程中發現問題、解決問題的能力，培養學生的實踐能力與創新能力，全面提升初中學生的綜合素養。對于某些理解性較強的生物學概念，教師可讓學生自主進行實驗設計，幫助學生對過程的探究，培育學生的理解性思維。

3 典型案例解析

本文以“開花與結果”作為典型案例，解析如何在教學過程中實現概念教學與實驗教學的有機整合。

3.1 實驗設計思路 本案例要解決的主要問題是：花是怎樣形成果實的？被子植物如何進行受精作用是學生認識該問題的關鍵環節。對被子植物是如何進行受精過程的認識，不但是初中學生了解花是如何變成果實的重要前提，同時也能讓學生更加清楚地理解這種僅有被子植物擁有的“經過花粉管傳遞精子并進入卵細胞的受精形式”，是目前被子植物可以在地球上廣泛分布的主要原因之一。為了使抽象的受精概念直觀形象地呈現給學生，促進其對核心問題的認識，筆者對實驗進行了細微調整，增添了顯微鏡觀察環節——用顯微鏡觀察月季花花粉粒與花粉管。該實驗環節的材料簡單易得，一支玫瑰花完全滿足整個年級的學生使用，且操作簡便、易行。

3.2 教學片斷 實驗前，教師設置問題：當玫瑰花的花粉落到其柱頭上之后，精子和位于雌蕊基部子房內的卵細胞還有一些距離，最終它們是怎樣相遇結合形成受精卵的？讓學生通過對實驗的仔細觀察驗證自己的猜測。

3.3 實驗操作過程

實驗1：觀察玫瑰花的花粉粒。步驟：首先取一支處于盛花期的玫瑰，將其花粉粒至于培養皿中并用蒸餾水或清水進行稀釋。然后用滴管汲取經稀釋之后的花粉液滴到載玻片上，并蓋好蓋玻片。將制作好的臨時裝片置于顯微鏡下進行觀察。觀查玫瑰花花粉粒的狀態。注意，觀察時要先用低倍鏡，再用高倍鏡。

實驗2：觀察萌發狀態玫瑰花花粉粒的花粉管（實驗前，教師要提前培養玫瑰花的花粉粒，使其產生接觸雌蕊柱頭時相似的變化）。

1）步驟：將單凹槽形載玻片洗凈擦干，在其凹槽內用吸管滴上玫瑰花粉的培養液，蓋好蓋玻片進行觀察，依然是先用低倍鏡，后用高倍鏡。

2）實驗效果：通過實驗，學生在高倍顯微鏡下清晰地看到花粉粒萌發的花粉管，清晰地認識到被子植物的受精過程是花粉粒內部的精子通過花粉管才能與卵細胞結合最終形成受精卵的。通過該實驗，學生對“花是怎樣形成果實的”這一概念有了更加清晰的認識。

4 結論

概念教學與實驗教學皆是現代初中生物學教學的重要組成部分，將二者進行有機整合，可改良教學模式，幫助學生更容易地掌握抽象的生物學概念，增強學生的實驗操作能力、實踐能力與創新能力，提升教學質量與教學效果。但同時，這種模式的運用要求生物學教師擁有較高的專業素養水平。針對不同的生物學實驗要采用差異化的概念教學方式，促進初中學生主動構建生物學知識體系，為其將來在生物學領域的發展奠定堅實基礎。