圍繞核心概念的多樣化實驗專題模式教學(xué)研究

美國學(xué)者艾里克森強調(diào)，任何教學(xué)活動的本質(zhì)，都是以學(xué)科事實為基礎(chǔ)構(gòu)建核心概念。為發(fā)展學(xué)生思維能力，課程設(shè)計應(yīng)以核心概念為導(dǎo)向，以學(xué)科知識為基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)中心應(yīng)該從記憶事實轉(zhuǎn)移到理解核心概念，進而發(fā)展和提升學(xué)生的思維能力。初中生物教學(xué)中的核心概念某種程度上等同于義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中的50個“重要概念”，囊括了初中階段生物教學(xué)內(nèi)容中最重要的現(xiàn)象、規(guī)律、理論，構(gòu)成了初中階段生物學(xué)的基本知識框架，反映出最基本的知識面貌。初中階段的生物核心概念教學(xué)，首先應(yīng)該讓學(xué)生形成概念意識，然后通過大量的實驗、現(xiàn)象，抽象、概括出實驗事實，形成概念框架。必要的時候通過設(shè)計、操作探究性實驗，使學(xué)生對概念進一步深入理解。最后通過概念圖的繪制，將不同的核心概念系統(tǒng)化，并隨著各個學(xué)習(xí)階段的深入，使學(xué)生的認(rèn)識螺旋上升。

初中生物的“光合作用”這一核心概念，是“生物圈中的綠色植物”這一模塊中的重中之重，內(nèi)涵豐富，相關(guān)實驗也非常多。因此，我深入理解課程標(biāo)準(zhǔn)和教材編寫理念，靈活運用教材，圍繞這一核心概念，以實驗為載體，設(shè)計研究性主題，形成獨特的多樣化實驗專題模式教學(xué)。

專題一，品味名家實驗，激發(fā)探索精神，形成概念意識

1.剖析精彩實驗的教訓(xùn)：啟發(fā)學(xué)生的懷疑精神，克服從眾、從權(quán)心理，形成認(rèn)識生命世界的科學(xué)態(tài)度。

比利時科學(xué)家海爾蒙特實驗看似很容易，我就讓每個學(xué)生自己根據(jù)實驗介紹圖，理解實驗過程和結(jié)論，發(fā)表自己的見解：（1）實驗中有對照嗎？（2）變量是什么？是單一變量嗎？（3）實驗解釋科學(xué)嗎？學(xué)生非常投入，積極動腦。但因為他們思維的單一和經(jīng)驗的缺乏，只有個別的學(xué)生看出有對照，是曾經(jīng)補充過一次的“前后對照”。為了便于學(xué)生理解，我利用圖畫方式“小樹+土壤---大樹+土壤”，學(xué)生很快明白了，也看出變量有5年的雨水，還有5年的陽光和空氣，從而接受海爾蒙特這個設(shè)計精彩的實驗的失誤。

2.見識經(jīng)典實驗的精彩：通過分析理解實驗原理、過程和結(jié)論，領(lǐng)略科學(xué)家選材的絕妙、實驗設(shè)計的巧妙、衡量指標(biāo)的獨特，開闊視野，拓展思維。

德國科學(xué)家恩吉爾曼實驗，對七年級學(xué)生來說有很大難度，我組織小組活動，結(jié)合課本圖文，討論思考分解的小問題：（1）水綿、好氧細(xì)菌在實驗中起什么作用？（2）為什么選水綿而不選植物葉片？（3）為什么放在沒有空氣并且黑暗的環(huán)境里實驗？（4）實驗中如何設(shè)置實驗組和對照組？如何遵循單一變量原則？（5）實驗結(jié)果說明了什么？通過細(xì)細(xì)解析，學(xué)生大開眼界，被生物的奧秘深深吸引，對光合作用的產(chǎn)物和條件、場所產(chǎn)生深刻印象，初步形成概念意識。

專題二，觀摩教師示范，培養(yǎng)實驗意識，形成概念框架

科學(xué)家的實驗給予學(xué)生的主要是初步認(rèn)識，而要培養(yǎng)實驗?zāi)芰Γ纬筛拍羁蚣?，還需要教師實驗的示范，具體操作細(xì)節(jié)的講解、強調(diào)。

探究陽光在植物生長中的作用：學(xué)生有之前“探究水分/光照對植物生存的影響”的實驗經(jīng)驗，對這個實驗的設(shè)計并沒有多大難度。我先讓學(xué)生自己思考后小組交流，他們都能遵循實驗三原則來完成。設(shè)置實驗組和對照組：選取6盆同種且生長狀況相似的小樹苗，三盆一組；單一變量為光照，其他條件都相同并且適宜：都放在有光照、通風(fēng)良好的環(huán)境中，一組不作處理——有光照，一組遮光處理——無光照，一段時間后觀察小樹苗是否生長了。對于具體怎么遮光、怎么判斷是否生長，用傘、黑紙罩、黑網(wǎng)，測量高度、周長、重量，學(xué)生爭論不休。我就讓學(xué)生帶著疑問觀看實驗視頻：（1）每個步驟的具體操作是怎樣的？目的是什么？（2）與之相比，自己設(shè)計的實驗有哪些差距？通過一起分析、講解，學(xué)生很快形成實驗既要達到效果，又要簡便易操作，還要注意影響結(jié)果的因素等實驗意識，同時也開始形成光合作用的概念框架。

因為課堂時間有限，我僅把實驗步驟的后三步演示給學(xué)生看，一邊做，一邊讓學(xué)生說操作步驟，并指出操作中的注意點。比如：向燒杯中加入酒精時，瓶蓋要倒置，試劑瓶標(biāo)簽要對著手心，瓶頸要貼著燒杯沿壁傾倒；水浴加熱時，燒杯底部要墊上石棉網(wǎng)使之受熱均勻；用膠頭滴管滴加碘液時，滴管要豎直，不能橫過來，更不能倒過來，要懸空滴加，不能接觸到其他儀器、材料。這樣，通過教師的實驗演示，不僅讓學(xué)生對這個實驗有了一定的感性認(rèn)識，更使學(xué)生形成細(xì)節(jié)決定成敗的實驗意識。

專題三，參與探究實驗，提高能力與素養(yǎng)，加深概念理解

美國教育家蘇娜丹戴克說：“告訴我，我會忘記；做給我看，我會記??；讓我參加，我就會完全理解?！睂W(xué)生探究實驗是一個培養(yǎng)學(xué)生動腦、動手的過程，不僅可以幫助學(xué)生形成科學(xué)概念體系，真正掌握實驗的基本方法和技能，鍛煉觀察問題、分析問題和解決問題的能力，還能激發(fā)學(xué)生探索求知的欲望，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度和探究問題的科學(xué)方法。

探究植物進行光合作用的場所：有了演示實驗“探究陽光在植物生長中的作用”的基礎(chǔ)，學(xué)生很快完成提出問題、做出假設(shè)的環(huán)節(jié)。選取材料時，有些學(xué)生選了青菜的根與葉作為對照材料，有些學(xué)生選了銀邊常春藤的綠葉與葉片白邊作為對照材料，我都給予了肯定。在實施實驗時，要求學(xué)生分工合作，觀察、記錄好實驗現(xiàn)象，最后一起分析得出實驗結(jié)論。學(xué)生通過自己實際的動腦選擇、動手實驗，進一步領(lǐng)會光合作用這一核心概念的內(nèi)涵和建構(gòu)。

圍繞核心概念，從課本上科學(xué)家的實驗剖析，到任課老師的實驗演示，再到學(xué)生實驗的實際操作，這樣的專題模式教學(xué)使學(xué)生由感性認(rèn)識上升到實驗意識，最終落實到行動實踐，促進了學(xué)生對核心概念的領(lǐng)悟，提高了掌握核心概念的程度，又培養(yǎng)了學(xué)生的實驗技能和創(chuàng)新思維，真正提高了科學(xué)素養(yǎng)?！?/p>

作者單位：江蘇省無錫市碩放中學(xué)