指向探究實踐能力培養(yǎng)的生物學實驗教學案例分析

摘 要：初中生物學實驗教學是一種重要的探究實踐活動，其強調(diào)學生的主體性并體現(xiàn)教師的主導性。本文以“嘗試探究水溫變化對金魚呼吸的影響”為例，探討如何在實驗教學中充分體現(xiàn)學生的主體地位。教師通過創(chuàng)設情境、引導提問和多元評價等策略，激發(fā)學生的探究興趣，培養(yǎng)其科學思維和探究實踐能力，最終實現(xiàn)提升學生生物學學科核心素養(yǎng)的目標。

關鍵詞：探究實踐；實驗教學；學生主體性

文章編號：1003-7586（2024）11-0052-03 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

探究實踐是學生學習生物學知識的一種重要途徑。教師應深刻認識探究實踐活動在培養(yǎng)學生生物學學科核心素養(yǎng)方面所起的關鍵作用，并指導學生采用實驗等方式開展探究實踐活動。然而，在實際的實驗教學過程中，往往會出現(xiàn)教師為了提高課堂效率而進行單向傳授、學生為了完成課堂任務而按照既定步驟被動進行實驗的現(xiàn)象，這嚴重降低了學生對生物學實驗的興趣，進而阻礙其獨立思考、解決問題能力的提升，影響其探究實踐能力的培養(yǎng)。因此，本文以“嘗試探究水溫變化對金魚呼吸的影響”這一實驗為例，強調(diào)在實驗教學中教師應適時放手，充分尊重學生的主體地位，引導學生參與探究實驗的全過程。學生在實驗中通過實踐自主構(gòu)建生物學概念、培養(yǎng)科學思維能力、樹立積極的科學態(tài)度，從而全面提升自身的生物學學科核心素養(yǎng)。

1 創(chuàng)設情境，激發(fā)學生探究興趣

“嘗試探究水溫變化對金魚呼吸的影響”是蘇科版義務教育教科書《生物學·七年級·上冊》（以下簡稱“教材”）第1章中的實驗內(nèi)容，該實驗能讓學生了解巴斯德（L. Pasteur）探究肉湯變質(zhì)原因的全過程，并理解實驗應該遵循的“平行重復原則”“單一變量原則”“對照原則”及“可操作性原則”等基本原則。學生在實驗中模擬科學家的探究過程，親身體驗科學探究“提出問題”“做出假設”“制訂計劃”“實施計劃”“得出結(jié)論”“表達交流”的六大步驟。該實驗的開展為后續(xù)其他探究實踐活動的進行奠定了基礎，屬于初中生物學學習過程中的“啟蒙實驗”。

在實驗課程正式開始之前，學生通過網(wǎng)絡等途徑搜集資料，了解金魚的生活環(huán)境與習性。在課堂上，學生分享他們對魚類的認知，營造出濃厚的學習氛圍。隨后，教師展示背景資料，介紹我國華東地區(qū)的淡水魚類最適宜的生活水溫為20～28 ℃，并提問：在夏天高溫和深秋低溫的條件下，魚類的生活是否會受到影響？學生雖然都能意識到水溫變化會對魚類的生活產(chǎn)生影響，但是并不清楚具體的影響。此時，教師引導學生將注意力集中在魚缸上，啟發(fā)學生提出問題：“水溫的變化會影響金魚的呼吸嗎？”從而引出本次探究活動的主題：嘗試探究水溫變化對金魚呼吸的影響。

在實驗教學中，教師將知識與真實的問題情境結(jié)合，創(chuàng)設良好的學習環(huán)境，鼓勵學生在解決問題的過程中自主探究科學知識，有效激發(fā)學生的學習興趣。

2 引導提問，培養(yǎng)學生科學思維

為了確保實驗科學性，實驗時必須排除所有可能影響實驗結(jié)果的干擾因素，這就要求實驗者必須堅持“單一變量原則”和“對照原則”。然而，對初一學生而言，多數(shù)人認為設置對照組的主要目的是使實驗結(jié)果更明顯。如果教師直接指定實驗方案，那么學生仍然是被動的接受者，而不是主動的探索者，難以深入理解知識的本質(zhì)。因此，教師應引導學生從識別實驗變量入手，讓學生依據(jù)“對照原則”提出每種方案可能存在的問題。學生通過提問和討論，運用個人獨特的思維方式獲取生物學知識，培養(yǎng)自身思辨能力和批判精神。

在本實驗中，學生經(jīng)討論得出兩種方案：第一種方案是取兩條金魚，分別置于常溫和變化的水溫兩種環(huán)境中進行測試；第二種方案是取一條金魚，先在常溫中測試，再于變化的水溫環(huán)境中測試。學生經(jīng)過討論，最終決定采用第二種方案。除水溫這個變量之外，其他實驗條件如水質(zhì)、水量、燒杯大小等均保持一致，以避免這些因素對金魚呼吸次數(shù)的影響。綜合考慮各種因素后，教師將全班同學分為9組，其中6組探究水溫升高的情況，3組探究水溫降低的情況。學生小組按照計劃開展實驗，教師指導學生仔細觀察并記錄金魚的呼吸次數(shù)。

“嘗試探究水溫變化對金魚呼吸的影響”實驗的預期結(jié)果為：水溫升高時，金魚的呼吸頻率升高；水溫降低時，金魚的呼吸頻率降低。基于這一預期結(jié)果，學生可以推斷出“水溫變化會影響金魚呼吸”這個結(jié)論，甚至可以進一步得出“金魚的呼吸頻率會隨著水溫的升高而升高，隨著水溫的降低而降低”這一規(guī)律。然而，在實際實驗中，有一個小組的金魚在水溫升高到35 ℃后出現(xiàn)異常狀態(tài)，瀕臨死亡，此時學生表現(xiàn)出修改數(shù)據(jù)的傾向。基于此情況，教師應指導學生如實記錄實驗數(shù)據(jù)并強調(diào)尊重事實證據(jù)的重要性，培養(yǎng)學生嚴謹求實的科學態(tài)度。

實際的實驗過程很難保證和預設方案完全一致，當“偶然性”因素出現(xiàn)時，學生往往會對自己的操作過程、選材等產(chǎn)生疑問。然而，各種“偶然性”因素在探究實踐中是不可避免的。教師應鼓勵學生在探究實踐的過程中敢于提問、善于提問，并為學生提供充足的思考空間，使他們能在疑問中學習并在學習中不斷產(chǎn)生新的疑問，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，幫助學生形成科學、嚴謹、尊重客觀事實的思維品質(zhì)，進而培養(yǎng)其科學思維。

3 多元評價，發(fā)揮學生主體價值

各組通過分析金魚在不同水溫下的呼吸頻率（見表1），基本可以得出“金魚的呼吸頻率隨著水溫的升高而升高，隨著水溫的降低而降低”的結(jié)論。然而，第2、3、9組的數(shù)據(jù)存在“偶然性”誤差，學生做出以下分析：第2組的數(shù)據(jù)異常可能是高溫將魚“燙傷”導致的，由此將原結(jié)論修正為“在一定溫度范圍內(nèi)，金魚的呼吸頻率會隨著水溫的升高而升高，隨著水溫的降低而降低”；第3組的數(shù)據(jù)顯示水溫變化對金魚呼吸頻率影響不大，學生結(jié)合背景資料中提到的“淡水魚類最適宜的生活水溫為20～28 ℃”，推測可能是因為實驗設置的兩種水溫都在適宜溫度范圍內(nèi)，所以金魚的呼吸頻率未發(fā)生明顯變化；第9組的數(shù)

據(jù)存在“偶然性”誤差則可能與金魚在實驗過程中的運動狀態(tài)有關。學生通過分析這些數(shù)據(jù)，深刻理解了“平行重復原則”對于消除“偶然性”誤差的意義。

在傳統(tǒng)的初中生物學實驗教學中，教師通常僅依據(jù)實驗結(jié)果對學生表現(xiàn)進行評價，但這種單一的評價方式往往難以全面反映學生在探究過程中的合作、分析、思考、交流等能力水平。特別是當實驗因“偶然性”因素未能達到預期結(jié)果時，學生可能會因此獲得負面評價，進而削弱他們參與生物學探究實踐活動的熱情與積極性。因此，為了更有效地發(fā)揮學生的主體價值，促使他們?nèi)谌雽嶒炛校處煈敳捎枚嘣脑u價體系。具體而言，教師在評價過程中可以即時進行評價，如：“學生在探究過程中是否提出創(chuàng)新性問題？學生針對問題設計的解決方案是否有效？”以此提高學生的自我效能感。同時，教師也可以采取先由小組互評、再由教師評定的機制，

培養(yǎng)學生的小組合作能力、應變能力、觀察能力及推理能力等，從而增強他們在探究過程中解決實際問題的能力。

生物學實驗教學作為培養(yǎng)學生探究實踐能力的重要途徑，應該始終堅持學生的主體地位，并充分發(fā)揮教師的主導性作用。在此過程中，教師應致力于營造良好的學習氛圍，鼓勵學生積極參與、勇于提問，并給予學生足夠的思考與討論空間，以自主構(gòu)建生物學知識體系。對于學生的創(chuàng)新性想法和階段性進步，教師應及時給予正面反饋，以此提升學生的探究實踐能力，并促進其生物學學科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

參考文獻

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