如何有效開展初中生物科學探究活動

楊青青

2011版的《初中生物新課程標準》提出了“重要概念”，重要概念是位于學科中心的概念性知識，是學科結構的主干部分。重要概念可以統(tǒng)攝學科核心內容，凸顯學科本質，具有重要的教育教學功能。自“重要概念”提法推行以來，得到廣大教育工作者的普遍認可，目前一線教師比較困惑的是有沒有有效的體現(xiàn)或者幫助學生建構重要概念的教學策略或途徑?！缎抡n標》更多篇幅突出培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，其中重要方面就是培養(yǎng)學生的科學探究能力。重要概念和科學探究既然都是《新課標》的寵兒，筆者思考能否找到切入點將兩者有機地聯(lián)系起來，通過重要概念指導科學探究活動的實施，同時借助科學探究活動的展示幫助學生理解重要概念的科學內涵，進而內化重要概念，讓其成為學生頭腦中的永久記憶，并能遷移到其他學科。

一、科學探究的內涵

科學探究活動是學生積極主動獲取生物科學知識、領悟科學研究方法的有效手段之一，也是構建生物學重要概念的重要途徑?！皩嶒灲虒W如何落實生物學重要概念”已經(jīng)成為每一個生物教師教學研究的重要課題。教師應積極提供機會讓學生親自嘗試和實踐，并將科學探究的內容盡可能滲透到各主題內容的教學活動中。教師在引導學生參與科學探究實驗活動時不僅要讓學生參與科學探究某些方面的活動，也要注意讓學生有機會參與若干完整的探究實驗活動，同時在科學探究實驗活動中引導學生分析實驗數(shù)據(jù)和結果，得出科學的探究實驗結論，從而在提高科學探究能力的基礎上，理解和構建生物學重要概念。

二、幾個重要科學探究活動

1.《骨的結構與成分》涉及的探究活動

《骨的結構和成分》是北京版初中生物教材第二冊第八章《生物的運動》第二節(jié)《運動的形成》中第二課時的內容。在第一節(jié)學習動物運動方式的基礎上，教材第二節(jié)內容進一步探討動物運動的形成，為后面學習動物的行為打下基礎。

《骨的結構和成分》這節(jié)課首先讓學生通過觀察長骨的內部結構，分析其作用，建立長骨是一個中空的堅實的生物器官的概念，再通過探究魚骨的成分，增強學生對骨的成分和特性的感性認識，推理出骨的成分和特性的關系。闡述人的一生中骨的成分的動態(tài)變化，從而增強體育鍛煉的思想意識，為后面學習運動的實現(xiàn)打下基礎。本節(jié)課以小組合作的方式進行學習，面向全體學生，促進每個學生的充分發(fā)展。借助實驗分析和討論的過程，引導學生主動參與、勤于動手、積極思考，符合新課標提出的“倡導探究性學習”的理念。依據(jù)維果茨基提出的“最近發(fā)展區(qū)”概念，利用學生原有的認知結構，在學生和教師的互動中實現(xiàn)知識和能力的發(fā)展。

2.生物體的結構層次

初中生物課程標準強調：教師在教學中要組織好各種觀察、實驗等探究性學習活動，幫助學生增加感性認識，克服對微觀結構認識的困難，使學生領悟科學研究的方法并習得相關的操作技能。據(jù)此，結合生物個體水平的知識、化學和物理學知識以及學生的生活經(jīng)驗，突破學習難點。鼓勵學生搜集有關細胞研究和應用方面的信息，進行交流以豐富相關知識，加深對科學、技術、社會相互關系的認識。同時運用建構主義“學習過程的最終目的是完成意義建構”的教學設計思想，確定本節(jié)知識主題，圍繞如何引導學生實現(xiàn)該主題的意義建構進行教學設計。

例如：在生物體層次結構主題下，重要概念細胞是生物體結構和功能的基本單位。在這一重要概念的構建時，教師可以設計探究動植物細胞結構實驗——觀察洋蔥表皮細胞、黃瓜果肉細胞、番茄果肉和果皮細胞、人的口腔上皮細胞、皮膚細胞、平滑肌細胞、神經(jīng)細胞等，構建動、植物細胞都有細胞膜、細胞質、細胞核等結構，以進行生命活動；相比動物細胞，植物細胞具有細胞壁、葉綠體、液泡等特殊結構這兩個重要概念。

再設計觀察洋蔥根尖細胞分裂，了解根冠、分生區(qū)、伸長區(qū)、成熟區(qū)細胞的形態(tài)結構變化；觀察蛙的胚胎發(fā)育細胞變化和神經(jīng)組織、肌肉組織、結締組織（骨細胞、血液細胞等）、上皮組織和卵細胞、精子等的不同細胞形態(tài)和結構，構建細胞進行分裂、分化，以生成更多不同種類的細胞用于生物體生長、發(fā)育和繁殖這一重要概念。

設計觀察水中的單細胞生物和原生動物（如草履蟲）的取食、運動、趨性，構建一些生物由單細胞構成，可獨立完成生命活動；一些生物由多細胞構成的重要概念。

通過這一系列探究實驗的設計，依存這些重要概念的構建，幫助學生構建細胞是生物體結構和功能的基本單位這一重要概念。

由此，實驗教學的設計是圍繞重要概念構建的。實驗教學的設計要求有助于幫助學生構建重要概念，有助于幫助學生積極主動的獲取生物科學知識、領悟科學研究方法。只有有的放矢的實驗設計，才能落實到生物學重要概念的構建。

3.光合作用

光合作用的概念是初中生物學的一個重要概念。植物光合作用形成的有機物，是自身及其他所有生物的食物來源和能量來源，對自然界的物質循環(huán)和能量轉化都具有極其重要的作用，學生理解它對于以后的學習至關重要。關于光合作用的概念，多數(shù)學生可以準確地說出來，然而，這種表述只是停留在記憶水平，并沒有直接的實踐體驗。通過綠葉在光下產(chǎn)生淀粉的實驗，可以讓他們切實感受到植物在接受光照后，能在葉片中產(chǎn)生淀粉，這一實驗對于他們理解光合作用的概念至關重要。

初中一年級的學生雖然有了一定的邏輯思維能力，但光合作用的原理比較抽象，在缺少具體現(xiàn)象支持的情況下，很容易將之定義化，所以本節(jié)知識要用具體的、形象的實驗進行教學。讓學生體驗到由現(xiàn)象到理論的過程，即通過感性認知上升到理性知識。通過一系列的實驗設計、操作、探究和討論，可以使學生對實驗的設計原理、技巧，有更深層次的感悟。通過實驗還可以培養(yǎng)學生的實驗操作技能、合作精神和探究能力。

《綠葉在光下合成淀粉》是初一上學期比較復雜的一個實驗，對操作的準確性要求高，而且具有一定危險性。對此，在教學中筆者對兩個方面作重點控制，一個是酒精燈和火焰，這個確保安全，另一個是條件、現(xiàn)象的操作和觀察一定要嚴謹，以保證結果的客觀性。安全控制的細節(jié)有兩個，一是酒精燈的使用，讓學生2人一小組，每小組在實驗前先進行點燃酒精燈和熄滅酒精燈的練習，確保操作成功。二是燒杯很熱，容易燙傷或脫手，所以進行鑷子夾取燒杯的預練習，確保都能準確操作才進行實驗。實驗條件控制上要求一定要葉片變白后才取出，并注意滴加碘液的量。

通過實驗，學生普遍觀察到實驗現(xiàn)象，體會到每個實驗操作的環(huán)節(jié)對于實驗結果的出現(xiàn)都至關重要，更重要的是，他們能更深刻地理解植物只有綠色部分在光下才能產(chǎn)生淀粉的知識，對于其形成光合作用概念十分有幫助。

三、科學探究對重要概念理解的貢獻

依據(jù)《基礎教育課程改革綱要》：倡導學生主動參與、樂于探究，培養(yǎng)學生搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力。學生在不斷的發(fā)現(xiàn)問題、尋求解決辦法的過程中，轉變了學習方式，提高了生物科學素養(yǎng)?？茖W探究活動應該圍繞重要概念組織探究實驗，使學生在鮮活的實驗情景中充分發(fā)揮其主動性，構建起對重要概念的深層次理解。

在生物體的結構層次這個主題下，教學過程中要注意引導學生進行“從微觀到宏觀再從宏觀到微觀”這樣的思維方式訓練。當學生能從這兩個方向進行思考后，學生認識的人體、動物體和植物體，就會更充實、更深刻、更具體，也更有利于學生理解生物體的結構層次。

如：細胞的結構和功能是抽象而死板的知識，如何把知識講活才是本節(jié)課的關鍵。《細胞》這節(jié)課最大的特點就是，通過實驗落實細胞的結構這部分知識，讓學生能夠更真實、更直觀地認識到細胞形態(tài)，但是結構采用傳統(tǒng)講授法，直接告知。本節(jié)課的思維緊密，要求學生緊跟教師思路，邊觀察邊思考，對學生的思維是一種訓練，其為特點之二。從學生為主體出發(fā)，他們能通過實驗，直觀感受到不同植物不同結構的細胞結構不同，是因為它們的功能不同，為后面的細胞各結構的功能做鋪墊，也自然而然的樹立了結構和功能相統(tǒng)一的生物學觀點，從而領悟細胞是生物體結構和功能的基本單位，就達到了本章的教學目的，這是特點之三。

因為前一章節(jié)學習了細胞的有關知識，從細胞分裂、分化到組織的形成，器官、系統(tǒng)的形成，這是從微觀到宏觀，為了知識銜接得比較順暢，要對課本編排的順序做一定的調整，跳過了綠色開花植物的結構層次這一部分內容，在講完細胞分化形成組織后，上節(jié)課直接讓學生對人體四種基本組織的切片進行了觀察。在學生對四種基本組織微觀結構觀察的基礎上，今天這節(jié)課的開始就通過課件中的大量圖片總結了四種基本組織的結構特點、功能，以及其在人體中的分布位置，既是對上節(jié)課的一個簡單回顧，也是幫助學生建立微觀到宏觀的聯(lián)系，為后面理解組織是如何形成器官的做好鋪墊。

生物學概念是高度抽象的，然而在進行教學時，不應使學生僅僅記住生物學概念那些抽象的文字，而應使學生透過抽象的文字看到一個絢麗多彩、生機盎然的生物界。因此，在向學生講述生物學概念時必須首先向學生提供必要的感性認識：教什么，就要有什么，教什么，就要看什么。通過雞翅的解剖觀察實驗，讓學生對各種組織有一個宏觀、感性的認識，通過真實的觀察認識到像雞翅這樣的結構是由多種組織構成的，并且進一步認識到各種組織是有序分布、排列的，為學生得出器官這個概念提供感性認識。學生對概念的學習就是從這樣的感性認識開始的，通過實驗觀察，可以使理論知識具體化，使抽象知識形象化，給學生識記、理解、運用概念創(chuàng)造條件。

在概念生成后，還要讓學生強化和深化對概念的理解。這部分整體的思路是感知、概括、運用的過程。在本節(jié)課的教學中，器官這個概念是在雞翅解剖觀察的基礎上，通過對人體中胃這個具體的實例分析得出的。系統(tǒng)這個概念，也是通過對人體中消化系統(tǒng)這個具體的實例分析得出的，在得出概念后，又通過設置情景，如“在人體劇烈運動的過程中，人體的哪些系統(tǒng)功能加強了？”還有“為什么飯后立即運動會消化不良？”讓學生對所學概念進行具體的應用，即在新情景中解釋具體問題，深化學生對概念的理解。這樣，讓學生從具體的、個別的現(xiàn)象中得出一般的概念與規(guī)律，再由這一般的規(guī)律去解釋個別或特殊的現(xiàn)象，解決個別或特殊的問題。經(jīng)過這樣一種由特殊到一般，再由一般到特殊的反復過程，對概念的理解才能深入。

四、教學反思與提升

科學探究活動或實驗教學中激發(fā)學生興趣很關鍵，學生在操作過程中通過動手動腦，克服種種困難，最后獲得實驗成功，此時由學習成功的喜悅而產(chǎn)生興趣和學習的愿望轉化為一種熱愛科學的素質和志向。所以說，實驗可以有效地激發(fā)學生的興趣。例如：探究光對蚯蚓分布影響的實驗，學生在實驗中觀察，看到蚯蚓的前端有個像指環(huán)一樣的結構，學生不知道這是什么結構，有什么作用。這時向學生說明是環(huán)帶，環(huán)帶與蚯蚓的生殖有關，又稱其為生殖帶。當學生觸摸到蚯蚓的腹面很粗糙和體壁有黏液，就覺得奇怪，接著提問：蚯蚓的腹面粗糙對它有什么作用？蚯蚓體壁的黏液干了對它有什么影響？學生不知道原因，就會表現(xiàn)出對問題的興趣，表現(xiàn)出探究的意愿。在此基礎上，教師引導學生對一個問題進行實驗設計和實施，在激發(fā)學生興趣的前提下，有效進行科學方法的訓練。

初中學生的自制力較差，若課堂實驗多，課堂操控性一定不好，所以采取給學生分組的方式，不同的組觀察不同的材料，再共同展示交流討論。鼓勵學生用手機拍下來自己的裝片，供所有人觀看。這樣既能讓學生自己操作，讓學生自己展示，也更有說服力。

在保證盡量多的學生參與探究活動的前提下，會出現(xiàn)參差不齊的教學效果，比如觀察的內容很多，對部分學生而言比較困難，那么有什么方法可以改進呢？有的老師談到可以更靈活地將圖片和實驗相結合，讓所有學生都能夠直觀看到動植物細胞的區(qū)別及結構特點。

實驗探究活動過程中會出現(xiàn)很多“意外”，預設不到的實驗現(xiàn)象或困惑問題，有時老師不能對學生的回答做出合適的反應和良好的評價。這就要求在平時的教學過程中，教師應該多積累這方面的經(jīng)驗，嘗試給學生更多的時間闡述自己的觀點，對每一個學生進行觀察了解，做到因人評價，鼓勵為主，發(fā)揚優(yōu)點。

【責任編輯 鄭雪凌】