初中生物實驗教學的思維挖掘與創新設計

張若姮

[摘? ?要]實驗教學在中學生物學教學中占有重要地位。通過對探究性實驗的創新設計，可促進學生開展有思維深度的探究性學習。在《綠色植物的生長需要水和無機鹽》一節的教學中，教師從學生的實際出發，優化教材結構，創新實驗設計，挖掘課堂思維深度，有效培養了學生的生物學核心素養。

[關鍵詞]初中生物;實驗教學;思維;創新;綠色植物

[中圖分類號]? ? G633.91? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）20-0088-02

一、案例背景

《義務教育學科核心素養·關鍵能力測評與教學（初中生物學）》第一章第三節《初中生物學科核心素養與關鍵能力測試評價框架》中，無論是基于對“核心素養與關鍵能力”的落實，還是對生物學課程性質的認識，都彰顯了實驗教學在中學生物學教學中始終占有重要地位。

蘇科版《綠色植物的生長需要水和無機鹽》一節安排有活動“探究無機鹽對植物生長發育的作用”，旨在引導學生發展實驗技能、探究技能和理性思維。如何從學生的實際出發，優化教材結構，創新實驗設計，挖掘課堂思維深度，是教師設計和開展本節課實驗教學的重點。

二、案例描述與分析

1.視聽導入，感受生命鮮活原貌

教師播放“植物種子萌發及生長過程”微視頻，學生描述看到的景象。

設計意圖：以課題中“生長”一詞作為切入點，通過視聽導入，向學生展示生物獨有的動感和美感，激發學生的學習興趣。

2.基礎入手，搭建新知學習階梯

教師呈現圖片，引導學生舉例說明水在維持植物姿態、構成細胞組成和參與各項生命活動中的作用，并通過圖表信息分析需水規律。

設計意圖：從學生已有知識水平出發，尋找其知識結構中能夠與新知學習建立聯系的“錨定點”，搭建新知學習階梯。

3.開放探究，挖掘課堂思維深度

回顧海爾蒙特的柳樹實驗，比較相關實驗數據，引發思考并設計實驗。教師提供多種材料：①不同種類溶液（蒸餾水、自來水、土壤浸出液各200 mL）;②不同種類植物（根部帶有泥土和根部洗凈的、大小不等的青菜和菠菜植株若干）;③不同種類輔助材料（大小不等的定植海綿若干）。評價時，將學生多樣的實驗設計方案和有價值的生成性問題融入教學，捕捉教學時機，挖掘課堂思維深度。

設計意圖：設計開放性的探究問題和可選擇性的學習任務，最大限度地鼓勵學生有所想、有所為、有所得，實現有思維深度的“真探究”。在師生與生生的思維碰撞中，構建開放的教學系統，建立多元的信息網絡，呈現充滿能動性的思維成果。

4.地圖學習，激發學生學習熱情

學生觀察預實驗結果，得出結論“土壤浸出液能較好地促進植物生長”，產生疑問“促進植物生長的物質是什么”，并由此開展實驗探究。針對初一學生實驗技能訓練不足的實際情況，采用地圖學習法[地圖學習法由美國教育界領軍人物PJ.開普希（PJ.Caposey）和托德·威特克爾（Todd Whitaker）在其著作《以學生為中心的翻轉教學11法》中提出]開展實驗教學。通過設計教學活動“你來說，我來做”，有效突破實驗教學難點。具體做法為：①呈現實驗步驟;②背對黑板，提出預設問題，借助學生言語引導完成操作演示;③小組合作完成實驗。

設計意圖：采用地圖學習法引導學生開展實驗，激發學生的學習熱情。教師的演示與指導依賴于教師引導下的學生表達。教師對學生的充分信任，使學生在學習中始終保持較高的熱情。這既有利于建立良好的、正向的師生關系，也有利于讓學生感受到指導他人的成就感。

5.情境遷移，回歸知識學習價值

指導學生分析實驗方案“探究含氮無機鹽對植物生長的作用”，觀察預實驗結果，理解“不同種類無機鹽對綠色植物的作用不同”。最后，以新聞情境“G20峰會國宴上的無土栽培蔬菜”作為體悟應用階段的知識情境，說明無土栽培得以成功的關鍵和優勢;以“室內無土栽培植物盆栽培養”作為實踐操作階段的任務情境，為課堂教學的延續提供可能。

設計意圖：課堂教學既要關注預設目標的達成，也要回答為何學、學有何用。鮮活的情境可幫助學生從感性的、概括的認識上升到理性的、具體的分析。實踐操作中，學生既能感受到生命的美感，也實現了學習的遷移，更實現了知識、能力與情感態度價值觀發展的螺旋式上升。

三、案例反思

1.思路創新：源于教材，不拘泥于教材

本節課以教材的探究活動為中心，圍繞主題設計了四個探究性實驗，如“土壤浸出液對植物生長的影響”“土壤浸出液中促進植物生長的物質”“含氮無機鹽對植物生長的作用”“植物在無土栽培培養液中的生長”。各個實驗邏輯上層層遞進，內容上層層深入。前兩個實驗注重動腦設計與動手操作，后兩個實驗關注現象觀察與方案分析。這樣的設計，既源于教材，但又不拘泥于教材，符合初一學生的知識水平和能力發展要求。

2.方法創新：細化指導，關注細節，有效實施

（1）原理部分，突出重點

在知識回顧的過程中，突顯探究性實驗的基本過程和實驗設計的基本原則，緊扣關鍵詞“變量”突出重點。通過“變量是什么？”“兩組實驗如何設計？”以及“還要控制哪些因素相同？”三個問題幫助學生厘清實驗設計思路。

（2）設計部分，多樣選擇

實驗“探究土壤浸出液對植物生長的影響”的實驗方案設計是教學中的難點。在開展實驗時，既要為學生提供多樣的實驗材料，又要引導學生思考以下問題：“選擇何種溶液？”“選擇何種植物？”“植物的根部是否帶泥土？”“如何固定植株？”“植物浸入液體的深度多少才合適？”學生選擇的不同，必會帶來多樣化的實驗結果的呈現。這些有價值的生成性資源，正是課堂智慧的閃現。

（3）操作部分，演示到位

在“探究土壤浸出液中促進植物生長的物質”實驗中，如何確保學生實驗操作有序進行是教學的重點。在烘干過程中，“如何規范使用滴管”“如何安全使用酒精燈”“如何避免載玻片炸裂（即準確把握酒精燈的熄滅時機）”是教學需突破的難點。除教師語言講述外，規范到位的演示操作才最直觀。通過先演示再分組、演示與講解相結合的方式，可以看到學生實驗的進行有秩序、有收獲。

（4）細節部分，卡片提醒

在“探究土壤浸出液對植物生長的影響”實驗教學中，通過設計線索卡，解釋蒸餾水、自來水和土壤浸出液的區別，提供支持性學習資料;在“探究土壤浸出液中促進植物生長的物質”實驗教學中，通過設計提示卡，以圖文并茂的方式將實驗中的操作細節和安全事項呈現給學生。兩種卡片的設計和使用，進一步細化了實驗指導，確保了實驗教學的有效性。

（5）板書呈現，知識與能力并重

板書在課堂小結與知識建構中有非常重要的作用。它既不是教材標題的羅列，也不是知識點的簡單呈現。在整節課的教學中，教師動態生成主板書內容。在課堂小結時，則由師生共同回顧探究問題和實驗內容，利用副板書再現知識的建構過程（如下圖）。這樣的設計，既強調了“科學探究是生物學學習的重要方法”，也明晰了課堂的兩條線索——探究性實驗和問題串。

總之，呈現優質課堂是每一位教師的追求。通過對教材結構的合理優化，可實現教材內容結構、教師教學結構和學生學習結構的協調統一。通過對探究性實驗的創新設計，可促進學生開展有思維深度的探究性學習。只有在生本、扎實、有效、有變的課堂中，方能看見能力的提升、智慧的生成和生命的成長。

（責任編輯? ?黃春香）