創(chuàng)設(shè)實驗糾正生物學(xué)前科學(xué)概念的嘗試

◎福建省武平第三中學(xué) 曾德添

創(chuàng)設(shè)實驗糾正生物學(xué)前科學(xué)概念的嘗試

◎福建省武平第三中學(xué) 曾德添

通過改進已有的生物學(xué)實驗，在實驗室及校外開展課外實驗等形式，有效地創(chuàng)設(shè)生物學(xué)實驗，矯正學(xué)生生物學(xué)前科學(xué)概念，同時培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，學(xué)以致用。

生物學(xué)前科學(xué)概念；實驗

生物學(xué)前科學(xué)概念指的是個體所擁有的概念、外延及其例證與科學(xué)概念不盡一致的生物學(xué)概念，包括錯誤概念、相異概念、前概念等。狹義的“前概念”指教學(xué)前概念，廣義的“前概念”指前科學(xué)概念?！板e誤概念”“相異概念”都具有否定的內(nèi)涵。教學(xué)中創(chuàng)設(shè)實驗?zāi)苡行СC正生物學(xué)前科學(xué)概念,有助于學(xué)生掌握正確的生物學(xué)概念，有益于培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰Α⑻骄磕芰?，促進學(xué)以致用，頗值得探索。

一、改進生物學(xué)實驗

初中生物學(xué)教科書中已安排許多實驗幫助學(xué)生理解、形成和驗證生物學(xué)概念。將相關(guān)的生物學(xué)課內(nèi)實驗加以改進和拓展，既可矯正學(xué)生的生物學(xué)前科學(xué)概念，又節(jié)約實驗材料、實驗器具和教學(xué)時間。

不少學(xué)生認(rèn)為“綠色植物僅在白天進行光合作用，晚上才進行呼吸作用”，為了矯正學(xué)生這一錯誤概念，在進行“觀察植物的呼吸現(xiàn)象”教學(xué)時，指導(dǎo)學(xué)生借鑒“種子萌發(fā)時吸收氧氣”和“種子萌發(fā)時釋放二氧化碳”等演示實驗，設(shè)計探究實驗方案。設(shè)計的探究實驗方法和過程是：在甲、乙兩個玻璃瓶中分別裝入等量的新鮮的樹葉和干枯的樹葉，兩個玻璃瓶均用遮光罩罩上。實驗一將燃燒的蠟燭分別放進甲、乙兩瓶中，觀察實驗現(xiàn)象。（如圖1）實驗二應(yīng)用加水排氣法，將甲、乙兩瓶中氣體分別排入裝有等量、澄清石灰水的試管中，觀察石灰水的變化。（如圖2）

圖1

圖2

接著引導(dǎo)學(xué)生分析實驗現(xiàn)象，得出結(jié)論：實驗一中乙瓶為對照組，乙瓶里的蠟燭能繼續(xù)燃燒，是因為干枯的樹葉不能進行呼吸而使得瓶中氧氣未被吸收；而甲瓶中的蠟燭立即熄滅了，說明甲瓶里新鮮的樹葉進行呼吸時吸收氧氣，使得瓶中缺少氧氣。實驗二中發(fā)現(xiàn)作為對照組的乙組試管里澄清的石灰水沒有變得混濁，這是因為干枯的樹葉不能進行呼吸、釋放二氧化碳，故乙組試管中沒有含有大量的二氧化碳；甲組試管里澄清的石灰水變得混濁了，說明甲組試管里含有大量的二氧化碳，這是由于綠色植物進行呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳進入了試管的結(jié)果。以上兩個實驗改進了課本原來安排的實驗，將實驗材料由種子換成了葉子。通過改進讓學(xué)生認(rèn)識到綠色植物在白天也進行呼吸作用。進一步指導(dǎo)學(xué)生比較、分析白天綠色植物光合作用與呼吸作用的數(shù)據(jù)，可知白天綠色植物進行的光合作用強度要大于呼吸作用強度，所以從表觀上看在白天植物總是吸收二氧化碳而放出氧氣。

在“種子萌發(fā)的外部條件”教學(xué)中發(fā)現(xiàn)許多學(xué)生認(rèn)為“種子必須在有光的條件下才能萌發(fā)”。為此在探究種子萌發(fā)的溫度、水分和空氣這些條件之后，進一步啟發(fā)學(xué)生思考和設(shè)計“探究光對種子萌發(fā)的影響”的實驗方案。經(jīng)過探討，學(xué)生運用對比法和控制變量法，提出設(shè)一組對照實驗，滿足溫度、水分和空氣這些條件的實驗裝置，但進行遮光處理，通過對比實驗現(xiàn)象的觀察，得出相應(yīng)的結(jié)論，促使學(xué)生通過認(rèn)知順應(yīng)，實現(xiàn)了概念的轉(zhuǎn)變，從而建構(gòu)起“光照并不是種子萌發(fā)所必需的外界條件”的科學(xué)概念。

二、創(chuàng)造條件開設(shè)課外實驗

1.在實驗室開展課外實驗

這類實驗一般要用到顯微鏡、解剖刀、錐形瓶和量筒等實驗室專用器具，同時又因為時間、場所等因素的影響，不易或不宜在課堂上增設(shè)而實施。如有的學(xué)生將出芽生殖誤認(rèn)為植物的繁殖方式，為此指導(dǎo)學(xué)生使用顯微鏡觀察水螅、酵母菌的出芽生殖方式來糾正此錯誤認(rèn)識。這個實驗必須用到顯微鏡，且有此錯誤概念的學(xué)生只是少部分，不必在課堂中占用多數(shù)學(xué)生的時間，故安排課外實驗。通過實驗觀察，發(fā)現(xiàn)“出芽生殖”中的“芽”是指在母體上長出的芽體，而不是高等植物體上的芽結(jié)構(gòu)，從而認(rèn)識到出芽生殖不是指用植物的芽或根上的不定芽繁殖新個體，而是指水螅、酵母菌等生物體在一定部位長出與其母體相似的芽體，芽體逐漸長大后脫離母體長成新個體的生殖方式。又如為了糾正“葉片正面的氣孔和背面的一樣多”這一前科學(xué)概念，指導(dǎo)學(xué)生制作葉片的臨時切片，觀察葉片上下表皮結(jié)構(gòu)特點與氣孔數(shù)目。該實驗使用到雙面刀片、鑷子、培養(yǎng)皿、滴管、玻片、碘液和顯微鏡等材料器皿，且實驗時間較長，宜讓學(xué)生利用課外時間在實驗室進行。

在實驗室開設(shè)課外實驗，要作好時間、場所、實驗器具和實驗材料上的合理安排與實驗指導(dǎo)和管理，為學(xué)生創(chuàng)造應(yīng)有的實驗條件。

2.在校外開展課外實驗

這類實驗與本地的生產(chǎn)生活實際密切相關(guān)，同時一般要用到校外資源作為實驗材料和實驗器具。不少學(xué)生認(rèn)為“植物的地下部分都是根”，對于植物的變態(tài)器官更是區(qū)分不清。針對此種現(xiàn)象，要求學(xué)生在校外觀察藕、竹、蘆葦、馬鈴薯、蘿卜、胡蘿卜、甘薯等有關(guān)植物的根與莖，課內(nèi)指導(dǎo)學(xué)生進行分析與總結(jié)，讓學(xué)生明確：植物的地下部分并非都是根，比如藕、竹、蘆葦生長在地下的肥大部分雖然與根形態(tài)相似，但具有明顯的節(jié)與節(jié)間等莖的特征，所以它們都是莖；馬鈴薯上有呈螺旋狀排列的芽眼，這是塊莖上的節(jié)，所以馬鈴薯也是莖；而蘿卜、胡蘿卜、甘薯上沒有節(jié)和節(jié)間，沒有芽眼，不具有莖的特征，而且只長側(cè)根，所以它們都是根。這樣的實驗觀察非常直觀且“接地氣”，學(xué)生非常感興趣，在“學(xué)以致用”中糾正錯誤概念、掌握正確概念，而且實驗材料易得，實驗后，一般實驗材料還可以食用或藥用，易得到家長的支持。這種實驗方式值得倡導(dǎo)。

3.校內(nèi)外相結(jié)合開展課外實驗

校內(nèi)外相結(jié)合進行的課外實驗，用來糾正學(xué)生的前科學(xué)概念的例子也不少，常見的有兩類。一是先在校外完成一部分實驗后,在學(xué)校生物實驗室繼續(xù)進行其余的部分。比如學(xué)生誤以為泡菜是泡在水里的菜，在學(xué)習(xí)了課本上有關(guān)制作泡菜知識后，還將信將疑。在教師的鼓勵下，在家里按照課本上的方法自制泡菜，將制好的泡菜帶到學(xué)校，利用課外時間在實驗室用顯微鏡觀察到泡菜中有大量乳酸菌，終于明白泡菜是指為了利于長時間存放而經(jīng)過乳酸菌發(fā)酵的蔬菜，制作泡菜時加入適量的水主要是為了制造無氧環(huán)境，有利于乳酸菌的生長繁殖。學(xué)生通過實驗改正了關(guān)于泡菜的錯誤認(rèn)識，還能與同學(xué)分享自制泡菜的美味，很有成就感。二是利用課外時間先在校內(nèi)完成部分實驗后再在校外接著完成。例如由于人們大多使用枝插的方式進行扦插，因此不少學(xué)生將扦插等同于枝插。組織生物興趣小組學(xué)生課外在實驗室練習(xí)植物的扦插技術(shù)，學(xué)生了解了扦插除了枝插外還有根插和葉插等方式。為了證實根插和葉插這兩種扦插的方式也能有效進行營養(yǎng)繁殖，要求學(xué)生將在實驗室里練習(xí)完成的根插和葉插作品，帶回家中進一步培養(yǎng)和觀察。學(xué)生通過觀察插穗的生根和生長發(fā)育過程，知道了扦插技術(shù)按取用器官的不同可以分為枝插、根插和葉插三類。

總之，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生生物學(xué)前科學(xué)概念的具體情況，結(jié)合課堂實驗教學(xué)實際、學(xué)校實際和當(dāng)?shù)厣a(chǎn)生活實際，積極改進生物學(xué)課內(nèi)實驗，創(chuàng)造條件開設(shè)課外實驗，讓學(xué)生改正生物學(xué)前科學(xué)概念，形成正確的生物學(xué)概念。

（責(zé)任編輯：陳欣）