例析優(yōu)化初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的幾種策略

孫 敏 鄭 俠

(天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)第一中學(xué) 天津 300457)

教育部發(fā)布的《關(guān)于全面深化課程改革 落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的意見》明確提出：“把核心素養(yǎng)落實(shí)到學(xué)科教學(xué)中，促進(jìn)學(xué)生全面而有個性的發(fā)展”[1]。生物學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的開展正是發(fā)展學(xué)生的理性思維和科學(xué)探究兩大生物學(xué)核心素養(yǎng)的重要途徑。以下筆者結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐談?wù)剝?yōu)化初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的幾種策略。

1 合理選擇實(shí)驗(yàn)材料，提高生物學(xué)實(shí)驗(yàn)開課率

實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量提高的前提是實(shí)驗(yàn)開課率要高，而實(shí)驗(yàn)材料的經(jīng)濟(jì)成本以及獲取的難易度對于開課率有著很大的影響。教材中規(guī)定的實(shí)驗(yàn)所需材料種類繁多，購置成本差異較大。若能找到經(jīng)濟(jì)成本低、易獲取的實(shí)驗(yàn)材料用于進(jìn)行多個知識結(jié)構(gòu)相關(guān)、所用材料相近的實(shí)驗(yàn)則能一定程度上提高開課率。

以人教版初中生物學(xué)教材7年級上冊第3單元“生物圈中的綠色植物”為例，此單元實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較多且有一定的連續(xù)性。筆者選取綠豆種子進(jìn)行了系列實(shí)驗(yàn)，具體設(shè)計(jì)見表1。

表1 利用綠豆進(jìn)行系列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一覽表

注： 用*標(biāo)記的實(shí)驗(yàn)表示教師自主增加的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)材料選用綠豆主要有四點(diǎn)原因： ①綠豆在生活中常見且容易獲取；②常見種子中，適宜條件下，綠豆萌發(fā)最快(3天之內(nèi)即可萌發(fā))；③實(shí)驗(yàn)操作發(fā)現(xiàn)，“觀察葉片結(jié)構(gòu)”實(shí)驗(yàn)用新生綠豆葉片進(jìn)行觀察，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象尤為明顯；④“綠葉在光下制造有機(jī)物”實(shí)驗(yàn)中，教材所選材料為天竺葵，其為觀賞花卉，經(jīng)濟(jì)成本高，對溫度、光照、水分要求也較為嚴(yán)格，不易養(yǎng)殖，用茁壯的綠豆苗替代天竺葵完全可以取得同樣的實(shí)驗(yàn)效果。

表1中的11個實(shí)驗(yàn)，都可以用綠豆來完成，既簡化了實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，又節(jié)約了經(jīng)濟(jì)成本。此外，在實(shí)驗(yàn)順序設(shè)計(jì)上，筆者結(jié)合學(xué)情和教材知識結(jié)構(gòu)對學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行了整合，不僅保證了實(shí)驗(yàn)的連續(xù)性和實(shí)驗(yàn)材料的重復(fù)利用，而且系列實(shí)驗(yàn)為學(xué)生呈現(xiàn)了一個關(guān)于綠色植物的完整知識體系，讓學(xué)生客觀地感受生命發(fā)生、發(fā)展、變化的過程，利于培養(yǎng)學(xué)生用發(fā)展的眼光看事物的能力。

2 轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑瑑?yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率

新課標(biāo)倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí)，通過親身參與探究，習(xí)得新知，體驗(yàn)過程，領(lǐng)悟方法，訓(xùn)練思維，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度，提高科學(xué)探究能力和終身學(xué)習(xí)的能力。為了給學(xué)生提供更多探究的機(jī)會，筆者嘗試將教材中的一些驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄繉?shí)驗(yàn)并結(jié)合學(xué)情優(yōu)化設(shè)計(jì)，根據(jù)“最近發(fā)展區(qū)”理論，為學(xué)生探究“搭梯子”。實(shí)踐中，由學(xué)生提出問題，作出假設(shè)，分組設(shè)計(jì)方案，組間交流完善方案，執(zhí)行方案，觀察現(xiàn)象分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論。

例如“綠葉在光下制造有機(jī)物”實(shí)驗(yàn)教學(xué)，雖然在前面章節(jié)學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過科學(xué)探究的一般過程并基本掌握了對照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原則，但本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)難度較大，學(xué)生無法一次性設(shè)計(jì)完成。筆者將其轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€連續(xù)的探究實(shí)驗(yàn)： ①探究綠色植物制造的有機(jī)物主要是什么；②探究綠色植物制造有機(jī)物需要哪些條件。通過提供必需理論資料、設(shè)計(jì)遞進(jìn)式問題等方式為學(xué)生搭建深入探究、深化思維的階梯，抓住學(xué)生討論中的閃光點(diǎn)，伺機(jī)引導(dǎo)深入研究。提前準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)材料，課上只針對實(shí)驗(yàn)處理的關(guān)鍵細(xì)節(jié)讓學(xué)生現(xiàn)場操作。

第一個實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了三個遞進(jìn)關(guān)系的問題： ①如何鑒定有機(jī)物。教師提供各種常見有機(jī)物鑒定方法的資料。通過資料分析，學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題： 葉子為綠色，對顯色反應(yīng)的結(jié)果觀察有影響；②如何去除葉綠素？教師提供研究資料和實(shí)驗(yàn)工具，學(xué)生小組討論明確方案后當(dāng)即執(zhí)行；③設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，為了降低難度且為下一個實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)做鋪墊，教師提供打亂順序的實(shí)驗(yàn)步驟，由學(xué)生排序后執(zhí)行方案、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、得出結(jié)論： 綠色植物制造的有機(jī)物主要是淀粉。

第二個實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生探究光的必要性并設(shè)計(jì)了兩個問題： ①對照實(shí)驗(yàn)中無關(guān)變量的有效控制和葉片遮光處理操作。教師為每個小組準(zhǔn)備兩株長勢和生理狀態(tài)相同的綠豆苗、黑紙和曲別針，學(xué)生進(jìn)行遮光處理，組間交流糾正；②結(jié)合上一個實(shí)驗(yàn)結(jié)果制定實(shí)驗(yàn)方案并分組完成，組間交流，討論的焦點(diǎn)集中在實(shí)驗(yàn)初始是否有暗處理過程、暗處理總時長等問題。最后，教師及時總結(jié)，將暗處理總時長對實(shí)驗(yàn)效果的影響作為一個延伸問題，由生物興趣小組課下深入研究，得出結(jié)論后課上匯報(bào)。

通過以上兩個實(shí)驗(yàn)的親身參與，學(xué)生自然而然就可以得出結(jié)論： 綠葉在光下制造淀粉。

3 增設(shè)模型實(shí)驗(yàn)，助力學(xué)生自主學(xué)習(xí)

模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的，而對認(rèn)識對象所作的一種簡化的概括性的描述。模型的形式很多，包括物理模型、數(shù)學(xué)模型、概念模型等。物理模型即以實(shí)物或圖畫形式直觀地表達(dá)認(rèn)識對象的特征。下面就增設(shè)物理模型實(shí)驗(yàn)談兩點(diǎn)體會。

3.1 通過觀察物理模型，直觀感知生命對象或生命現(xiàn)象 例如，心臟結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，教材中安排了資料圖片觀察思考，雖然利于清晰了解心臟壁、瓣膜、血管等結(jié)構(gòu)，卻不利于學(xué)生對心臟的結(jié)構(gòu)形成立體的認(rèn)知。因此，在教學(xué)中增加模型觀察實(shí)驗(yàn)，通過對心臟模型的拆裝、觸摸體驗(yàn)，立體、直觀的感知心臟結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)而滲透結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生物學(xué)觀點(diǎn)。

3.2 通過制作物理模型，深入理解結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生物學(xué)觀點(diǎn) 學(xué)生在教學(xué)案問題引導(dǎo)下自主學(xué)習(xí)教材相關(guān)內(nèi)容，制作模型并評價(jià)其制作的科學(xué)性，教師在學(xué)生討論中把握討論方向、更正錯誤觀點(diǎn)。通過制作科學(xué)美觀的模型引導(dǎo)學(xué)生積極學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容。例如，學(xué)生制作的腎單位模型，準(zhǔn)確體現(xiàn)了入球小動脈與出球小動脈的粗細(xì)、用一排黃豆代表單層細(xì)胞組成腎小囊壁、用不同的材質(zhì)體現(xiàn)腎單位處的血液流動途徑和尿液形成途徑。“肺與外界進(jìn)行氣體交換”教學(xué)中，將教材中的演示實(shí)驗(yàn)改為分組實(shí)驗(yàn)，學(xué)生利用氣球、吸管、礦泉水瓶等材料制作了胸廓模型，探究呼吸時膈肌與肺的運(yùn)動情況以及胸廓擴(kuò)大與吸氣的因果關(guān)系。大多數(shù)學(xué)生通過自主探究都能得出正確的結(jié)論且印象深刻。

4 結(jié)語

初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對于培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)生物學(xué)知識和發(fā)展學(xué)生能力的重要性不言而喻，如何優(yōu)化初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是值得深入探討的問題。教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，合理選取實(shí)驗(yàn)材料、轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ胶驮鲈O(shè)模型實(shí)驗(yàn)對學(xué)生生物學(xué)學(xué)習(xí)興趣的提升、科學(xué)思維的開發(fā)和探究能力的發(fā)展大有裨益。