例談在初中生物教學中巧用豆子開展探究實驗

王璨

摘要：以“生物進化的自然選擇學說”“尿液的形成”“基因分離定律”3個探究活動為例，剖析如何運用豆子這種實驗材料設計探究教學活動，幫助學生建構相關重要概念。

關鍵詞：探究教學 豆子 探究活動 重要概念

中圖分類號：G633.91 文獻標志碼：B

《義務教育生物課程標準（2011年版）》（以下簡稱《標準》）凸顯了重要概念的傳遞過程，強調探究教學與重要概念傳遞的對接?！稑藴省返慕虒W建議中要求：“教師在設計和組織教學活動時，應注意圍繞重要概念展開，精選恰當的教學活動內容，以促進學生對重要概念的的建立、理解和應用?！蹦敲?，教師如何落實概念的建構，使學生真正理解課標中所要求的“理科課程內容要突顯重要概念的傳遞”的內涵呢？下面剖析“生物進化的自然選擇學說”“尿液的形成”“基因分離定律”3個案例，討論如何運用豆子這種實驗材料設計探究教學活動，以幫助學生建構相關的重要概念。

1“生物進化的自然選擇學說”探究活動——“豆豆鳥”搶豆豆

“生物進化的自然選擇學說”是北京市義務教育課程改革實驗教材《生物學》第四冊第十五章第二節第二課時。在第一課時，學生己明確生物進化的歷程。關于加拉帕戈斯群島上地雀的進化離學生的生活較遠，學生對生物進化的原因缺乏感性認識的鋪墊，很難通過演繹與推理、模型與建模等方法，形成對生物進化學說的理性認識。本探究活動通過強化經驗及感性認識，設計一系列問題串引導學生分析，幫助學生主動構建“自然選擇學說”內容。

1.1實驗目標

通過分析加拉帕戈斯群島上地雀的模擬進化過程，概括自然選擇學說的主要內容，理解加拉帕戈斯群島上地雀的進化原因。

1.2實驗材料

黃豆、胡豆、針形勺子、尖形勺子、鈍形勺子、托盤等。

1.3實驗過程

教師以數量有限的黃豆模擬“豆豆鳥”食物，針形勺子和尖形勺子分別模擬針形喙“豆豆鳥”和尖形喙“豆豆鳥”?！岸苟锅B”為爭搶食物開始第一輪搶豆豆大戰，時間為1 min。針對此步驟，教師設置引導問題：“豆豆島”的空間和食物對于所有“豆豆鳥”都是足夠的嗎？如果不夠，會導致什么后果？教師以因體積狹小的托盤模擬空間不足和數量有限的黃豆模擬食物有限的環境條件而引起的后果——生存斗爭，激發學生的探究興趣。

經過第一輪搶豆豆大戰存活下來的尖形喙“豆豆鳥”，繁殖產生鈍形喙“豆豆鳥”后代。教師在此步驟中，提出問題：如果每個“豆豆鳥”以2個后代的速度繁殖，那么沒有個體死亡的情況下，5代以后“豆豆鳥”的數量是多少？10代以后呢？這說明生物具有什么樣的能力？設置此步驟的目的是借助于簡單數學知識，引導學生得出生物具有過度繁殖的能力特點。

教師繼續提出問題：在第一輪搶豆豆大戰中存活下來的尖形“豆豆鳥”繁殖的后代中，其嘴型性狀有哪些？分別屬于哪種生物學現象？引導學生由具體表型觀察結果得出生物具有遺傳和變異現象的結論，同時，啟發學生思考當環境條件局部改變時的后果。例如，將食物黃豆部分替換為胡豆模擬環境改變，經過第一輪搶豆豆大戰存活下來的尖形喙“豆豆鳥”的后代——尖形喙“豆豆鳥”和鈍形喙“豆豆鳥”開始第二輪搶豆豆大戰，時間為1 min。教師追問：在此輪搶豆豆大戰中，尖形喙“豆豆鳥”和鈍形喙“豆豆鳥”誰具有生存優勢能夠更好地生存下來？

將食物黃豆全部替換為胡豆模擬環境條件徹底改變，經過第二輪搶豆豆大戰存活下來的“豆豆鳥”后代——尖形喙“豆豆鳥”和鈍形喙“豆豆鳥”開始第三輪搶豆豆大戰，時間為1 min。探究活動至此完成，教師提出問題：在三輪搶豆豆大戰中，為什么針形喙和尖形喙“豆豆鳥”在生存斗爭中被淘汰，而鈍形喙“豆豆鳥”在生存斗爭中取得勝利？什么是決定因素？你能用一句話描述搶豆豆大戰的結果嗎？引導學生分析、歸納生存斗爭的結果——適者生存。

本探究活動以豆子模擬環境條件，開展了層層遞進的模擬生物進化過程4個環節——生存斗爭、過度繁殖、遺傳變異和適者生存的學生活動。教師以問題串引領學生在活動參與中觀察、思考，促進學生通過分析、比較、類比、歸納等邏輯思維過程建構得出生物進化的自然選擇學說內容。

2“尿液的形成”引入環節的探究活動

“尿液的形成”是第二冊第七章第二節第二課時，教師在采用“5E”教學模式幫助學生建構“血液流經腎單位時先經過腎小球的濾過作用、再經過腎小管的重吸收作用形成了尿液”的重要概念時，為增強學生對分子、組織、器官的感性認識，在引入環節設計了以下探究活動。

探究活動：制定一套方案，能夠快速將小米（模擬尿素、尿酸）與其他種子分離開。

實驗材料：大小不同的種子或果實（如核桃、黃豆、綠豆、紅豆和小米，模擬各種代謝成分）、托盤、篩網、燒杯、大小顏色不同的勺子。注意不能夠用手直接碰觸種子，用每一種勺子只能挑選一種類型的種子。

教師提出問題：①最快的篩選方案是哪種？②腎單位有沒有類似篩網和勺子功能的結構？初一學生由于還未進行化學學科學習，對流經腎臟的血液化學成分分子的概念一片空白，再加上對腎臟組織結構缺乏細致認識，所以構建尿液形成過程存在一定難度。本探究活動以大小不同的種子模擬不同血液代謝成分類型，以篩網、勺子幫助學生獲得對于腎單位結構的形象認識，啟發學生思考篩選方案，為進一步開展學生活動做鋪墊。篩選小米種子的競賽活動有助于學生在活動體驗中經過積極參與思考積累的生活經驗知識，并激發學生進行科學實驗設計與結果分析的主觀能動性。

3“基因分離定律”模擬實驗

“基因分離定律”是第三冊第十一章第二節，初二學生由于演繹推理思維不夠，再加上對于遺傳學實驗知識基礎為零，因此在學習孟德爾對豌豆雜交實驗現象的解釋時會遇到困難。教師設計性狀分離比的模擬實驗，促進學生通過親身參與活動，體會到性狀分離過程中反映的遺傳統計學本質。

3.1實驗目標

通過模擬實驗，理解豌豆雜交實驗的性狀分離比現象。

3.2實驗材料

白色蠶豆、布袋、黑色記號筆（用黑色記號筆在白色蠶豆上寫“D”或“d”）。

3.3實驗過程

教師將全班學生分為6組，每組學生取2個布袋，編號為A、B。在2個布袋中均放入寫有“D”或“d”的蠶豆各15顆。以蠶豆模擬雌、雄生殖細胞，以布袋模擬雌、雄生殖器官。教師通過調動學生的形象思維，激發學生探究興趣。

教師指導學生從A、B 2個布袋中各隨機取出1顆蠶豆，記錄其基因組成，并將蠶豆放回原布袋。同時，提出問題：從2個布袋中各隨機取出1顆蠶豆進行組合模擬的是什么過程？模擬雌、雄生殖細胞的產生和結合的動態過程可以幫助學生獲得對遺傳學實驗的感性認識。

每組學生至少重復上述實驗操作20次，并記錄實驗結果。教師指導學生單獨觀察每組記錄的數據，引導學生思考：DD、Dd和dd的數量比例是否有規律？6組的數據是否有規律？此步驟是以重復實驗促進學生對于遺傳實驗操作的理性認識，升華遺傳實驗結果的統計學本質。

4活動反思

探究式教學與傳統的講授式教學有非常大的不同，它是一種以學生為中心的教學方式，學生在教師引導下，通過參與實施探究過程，實現從未知到己知的自主學習的過程。不同的教學內容，探究策略不同：以學生動手實驗為基礎的實驗操作型探究、以生物學科學史發現歷程為主體的活動模擬型探究、以生物科技新發現或生活實例信息材料提供為背景的思維拓展型探究。這些探究活動不僅可以調動學生的學習熱情和參與意識，增強學生的學習興趣和動力，更有助于學生理解和掌握生物學知識和技能，從而提高實踐運用能力和創新能力。