借助實(shí)驗(yàn)促進(jìn)學(xué)生對(duì)初中部分生物重要概念的理解

楊青青

1 重要概念的提出

2011年新頒布的《義務(wù)教育生物課程標(biāo)準(zhǔn)》首次提出“重要概念”，首次提出讓學(xué)生通過(guò)掌握重要概念來(lái)把握生物學(xué)科本質(zhì)和核心內(nèi)容。初中生物學(xué)課程總共有10個(gè)主題，每個(gè)主題下設(shè)重要概念，每個(gè)重要概念下又設(shè)有支撐重要概念的核心內(nèi)容。初中生物學(xué)重要概念共50個(gè)。研究新課標(biāo)發(fā)現(xiàn)，有些重要概念容易理解，如科學(xué)探究是人們獲取科學(xué)知識(shí)、認(rèn)識(shí)世界的重要途徑;有些重要概念比較抽象、微觀，如：動(dòng)物細(xì)胞、植物細(xì)胞都具有細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核和線粒體等結(jié)構(gòu)，以進(jìn)行生命活動(dòng);生產(chǎn)者通過(guò)光合作用把太陽(yáng)能（光能）轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，然后通過(guò)食物鏈（網(wǎng)）傳給消費(fèi)者、分解者，在這個(gè)過(guò)程中進(jìn)行著物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)。這些抽象的重要概念僅僅依靠傳統(tǒng)的教師講授或者展示模式圖片的方式很難讓學(xué)生對(duì)其深刻理解。

2 實(shí)驗(yàn)對(duì)促進(jìn)學(xué)生對(duì)重要概念理解的重要價(jià)值

生物學(xué)科同其他自然科學(xué)一樣都是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，在課堂教學(xué)中教師應(yīng)該重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)。新課改的重要理念就是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和終生學(xué)習(xí)的能力，實(shí)驗(yàn)教學(xué)恰恰是一個(gè)培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)眼、動(dòng)腦的科學(xué)研究過(guò)程。隨著義務(wù)教育生物新課標(biāo)的頒布，更加強(qiáng)調(diào)了生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要價(jià)值和教育教學(xué)功能。學(xué)習(xí)生物學(xué)科中這些抽象、不容易理解的重要概念時(shí)，教師需要借助實(shí)驗(yàn)的手段顯性化和具體化。比如對(duì)細(xì)胞膜的選擇透過(guò)性這個(gè)重要概念，教師可以借助植物細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原實(shí)驗(yàn)加以展示;另一方面，在生物課堂教學(xué)實(shí)施的某個(gè)環(huán)節(jié)，需要借助實(shí)驗(yàn)的手段將某個(gè)知識(shí)點(diǎn)讓學(xué)生理解，以便進(jìn)行后期的教學(xué)過(guò)程。

教師借助實(shí)驗(yàn)促進(jìn)初中學(xué)生對(duì)重要概念的理解可以從兩個(gè)方面體現(xiàn)：有的重要概念包含的知識(shí)內(nèi)容深?yuàn)W，除了實(shí)驗(yàn)教學(xué)沒(méi)有更好的教學(xué)手段，因此可以借助實(shí)驗(yàn)過(guò)程的展開，層層剖析重要概念的內(nèi)容，將概念逐一分解、細(xì)化，符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律;還有一些重要概念，不是在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中都需要借助實(shí)驗(yàn)的手段，而是在教學(xué)實(shí)施的某個(gè)環(huán)節(jié)中，利用實(shí)驗(yàn)促進(jìn)學(xué)生對(duì)其理解，具有畫龍點(diǎn)睛的作用。當(dāng)然，這兩種情況的實(shí)驗(yàn)手段和方法并不局限于一種實(shí)驗(yàn)類型，可以是演示實(shí)驗(yàn)，可以是驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，也可以是探究實(shí)驗(yàn)或者其中的某幾種，需要根據(jù)教師的課堂教學(xué)目的進(jìn)行靈活選擇。

3 借助實(shí)驗(yàn)促進(jìn)學(xué)生理解重要概念的教學(xué)案例分析

案例1：骨的結(jié)構(gòu)與成分。

教材分析：“骨的結(jié)構(gòu)和成分”是北京版初中生物教材第二冊(cè)第八章“生物的運(yùn)動(dòng)”第二節(jié)“運(yùn)動(dòng)的形成”中第二課時(shí)內(nèi)容。在第一節(jié)學(xué)習(xí)“動(dòng)物運(yùn)動(dòng)方式”的基礎(chǔ)上，第二節(jié)進(jìn)一步探討動(dòng)物運(yùn)動(dòng)的形成，為后面學(xué)習(xí)動(dòng)物的行為打下基礎(chǔ)?！肮堑慕Y(jié)構(gòu)和成分”這節(jié)課中，教師首先讓學(xué)生通過(guò)觀察長(zhǎng)骨的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，分析其作用，使他們建立“長(zhǎng)骨是一個(gè)中空的堅(jiān)實(shí)的生活器官”的概念;再通過(guò)探究魚骨的成分，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)骨的成分和特性的感性認(rèn)識(shí)，推理得出骨的成分和特性的關(guān)系。并且教師闡述人的一生中骨的成分的動(dòng)態(tài)變化，從而使學(xué)生增強(qiáng)體育鍛煉的思想意識(shí)，為后面學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)打下基礎(chǔ)。

教師對(duì)學(xué)生認(rèn)知的分析：

（1） 知識(shí)方面：

學(xué)生已有知識(shí)：學(xué)生已經(jīng)知道人體的運(yùn)動(dòng)離不開骨，并且對(duì)骨的堅(jiān)硬性有一定認(rèn)識(shí)。

待解決的問(wèn)題：骨的內(nèi)部結(jié)構(gòu);骨是否是生活器官;骨的成分和特性。

（2） 能力方面：

學(xué)生已有能力：按實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)會(huì)了用一定的方法進(jìn)行觀察。

仍需訓(xùn)練的能力：依據(jù)一定的實(shí)驗(yàn)材料用具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力;運(yùn)用表格進(jìn)行分析、類比歸納的能力;小組合作交流，探索知識(shí)和解決問(wèn)題的能力。

教學(xué)實(shí)施過(guò)程：

小游戲引課：教師說(shuō)出肱骨、股骨、尺骨等骨的名稱。學(xué)生兩人為一組站在前面，一位學(xué)生根據(jù)教師所說(shuō)的骨名稱快速在另一位學(xué)生身上指出來(lái)。其他學(xué)生觀察、判斷。

教師提問(wèn)：從形態(tài)方面看，剛才我們指出的骨都是什么骨？長(zhǎng)骨在人體主要起什么作用？結(jié)構(gòu)和功能是適應(yīng)的，什么樣的結(jié)構(gòu)使長(zhǎng)骨具有這樣的功能呢？這節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)骨的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

教師請(qǐng)學(xué)生觀察已經(jīng)鋸開一段的長(zhǎng)骨，并提出：觀察方法是一看二摸;觀察順序是從外到內(nèi)，從上到下。

教師和學(xué)生一起總結(jié)骨的結(jié)構(gòu)和功能，展示圖片，并提出以下問(wèn)題：

（1） 姚明的長(zhǎng)骨中是黃骨髓，為什么還能捐獻(xiàn)骨髓造血干細(xì)胞？如果配型相合，從那里取骨髓？

（2） 你為什么能夠不斷長(zhǎng)高？

（3） 骨折后使骨愈合的結(jié)構(gòu)是什么？

（4） 為什么老人比小孩更容易發(fā)生骨折呢？

教師過(guò)渡：老人比小孩更容易發(fā)生骨折是因?yàn)樗麄児堑奶匦圆煌?，接下?lái)我們學(xué)習(xí)骨的特性。請(qǐng)學(xué)生以小組為單位觀察魚肋骨，感受骨的堅(jiān)硬和彈性，并提出問(wèn)題：為什么骨既堅(jiān)硬又有一定的彈性，這和什么有關(guān)呢？你知道骨中都有什么物質(zhì)嗎？

教師展示骨粉的營(yíng)養(yǎng)成分表。學(xué)生從表格里獲取信息，得出骨的組成物質(zhì)可以分為兩大類：有機(jī)物和無(wú)機(jī)物。

教師引導(dǎo)學(xué)生提出假設(shè)：骨的成分決定了骨的特性。并要求學(xué)生思考：骨中有有機(jī)物和無(wú)機(jī)物兩種物質(zhì)，是兩種成分一起決定了骨的特性呢還是其中一種成分決定了骨的特性？應(yīng)該如何進(jìn)行研究？

學(xué)生提出可以把兩種物質(zhì)分開，單獨(dú)地、直接地研究其中一種物質(zhì)的作用。

教師提出問(wèn)題：顯然魚肋骨的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物我們無(wú)法直接分開，怎么辦呢？

學(xué)生提出：可以去除一種物質(zhì)，單獨(dú)研究剩下的另一種物質(zhì)的作用。

教師請(qǐng)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)材料用具，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以探究骨的成分和特性之間的關(guān)系。然后演示碳酸鈣粉末遇鹽酸后溶解的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，展示小麥種子燃燒的實(shí)驗(yàn)圖片。并引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)中的變量以及第三根魚肋骨的作用，提出問(wèn)題：你知道在實(shí)驗(yàn)中都要注意哪些安全問(wèn)題嗎？

根據(jù)學(xué)生回答，教師出示：endprint

（1） 正確使用酒精燈和火柴。

（2） 鹽酸對(duì)皮膚、眼等有傷害，請(qǐng)不要直接接觸。

（3） 小心使用玻璃器具。

教師請(qǐng)學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)思路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，同時(shí)出示用羊肋骨做的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：用煅燒過(guò)后的羊肋骨一敲即碎，用醋酸浸泡5 d左右的羊肋骨可以打個(gè)結(jié)。

教師出示學(xué)生課堂上標(biāo)準(zhǔn)的坐姿圖片，提出問(wèn)題：為什么老師上課要求正確的坐姿？并出示公共汽車上年輕人未給老人讓座的圖片，請(qǐng)學(xué)生對(duì)該圖片加以評(píng)述，說(shuō)明其科學(xué)道理。

案例分析：“骨的結(jié)構(gòu)與成分”這節(jié)課從表面上看是要求學(xué)生掌握骨的結(jié)構(gòu)與特有的成分，實(shí)則作為傳遞生物學(xué)非常重要的觀念——結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定功能的課程載體。本節(jié)課的教學(xué)質(zhì)量直接影響學(xué)生對(duì)動(dòng)物行為相關(guān)知識(shí)內(nèi)容的掌握。“骨”其實(shí)存在學(xué)生的日常生活中，但學(xué)生沒(méi)有過(guò)多關(guān)注，教師首先通過(guò)大家摸骨和說(shuō)骨的小活動(dòng)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。隨后通過(guò)燃燒實(shí)驗(yàn)和鹽酸消化實(shí)驗(yàn)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生了解骨的成分，因?yàn)槌煞质强床灰?jiàn)的，但教師可以借助實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生對(duì)骨的成分有感性認(rèn)識(shí)。在學(xué)習(xí)了相關(guān)的化學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)上，學(xué)生可以總結(jié)出燃燒實(shí)驗(yàn)中消耗的有機(jī)物，最終留下粉末;鹽酸消化實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生體會(huì)鈣是骨的主要成分。教師通過(guò)這兩個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生對(duì)骨的成分有了清晰認(rèn)識(shí)，隨后列舉了老人和小孩的故事，讓學(xué)生的骨的知識(shí)有所升華——不同年齡段的人的骨的成分不同，進(jìn)而對(duì)學(xué)生進(jìn)行道德層面的教育，與生活實(shí)際聯(lián)系，將知識(shí)運(yùn)用到生活中。

案例2：種子萌發(fā)的環(huán)境條件。

教學(xué)實(shí)施過(guò)程：上課之前，教師事先發(fā)給學(xué)生不同的種子，鼓勵(lì)學(xué)生大膽嘗試，學(xué)生用菜豆、玉米、綠豆和自己搜集的種子自己動(dòng)手實(shí)踐。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了種子萌發(fā)需要水、溫度、空氣等條件。但是有些學(xué)生仍然有一些疑惑?！袄蠋煟野l(fā)現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題，”班中的小文說(shuō)，“我利用綠豆種子做實(shí)驗(yàn)，把綠豆分成等量的兩組，一組放在有空氣的瓶子里，另一組放在全是水的瓶子里。按道理講，后者沒(méi)有空氣，不應(yīng)該萌發(fā)，可是為什么兩組都萌發(fā)了呢？種子萌發(fā)是不是不需要空氣?。俊薄疤岢鲆粋€(gè)問(wèn)題比解決一個(gè)問(wèn)題更重要。探究的目的就是要訓(xùn)練學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出問(wèn)題嗎？”

教師感到很高興，提出這位學(xué)生的疑惑，請(qǐng)其他學(xué)生幫忙想辦法，并提醒學(xué)生在想辦法的過(guò)程中要注意體現(xiàn)出如何控制變量，如何設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)。”學(xué)生們都陷入了沉思，5 min后，班中的小光說(shuō)道：“我們可以找兩個(gè)塑料袋，將其中的一個(gè)塑料袋的所有空氣都擠出去，這樣就達(dá)到密封的效果了，向一個(gè)塑料袋中吹入空氣，作為對(duì)照，然后將等量的綠豆種子分別放入兩個(gè)塑料袋中，提供適宜溫度、水分，看看哪個(gè)塑料袋中的種子萌發(fā)。這樣就可以驗(yàn)證種子萌發(fā)需不需要空氣了。”

教師聽(tīng)后滿意地點(diǎn)了點(diǎn)頭說(shuō)道：“小光提出的辦法不錯(cuò)，能夠完全將空氣這一單一變量因素控制好，那么大家還有沒(méi)有別的方法能夠驗(yàn)證種子的萌發(fā)是否需要空氣呢？”學(xué)生們又陷入了沉思，這時(shí)班中的小華提出了用罐頭瓶的方法，“我們可以用罐頭瓶做實(shí)驗(yàn)，”這時(shí)他故作神秘的頓了一下。學(xué)生們都開始好奇起來(lái)。小華接著說(shuō)道：“我們可以選擇兩個(gè)相同大小的罐頭瓶，將其中一個(gè)罐頭瓶中放入燃燒的蠟燭，蠟燭燃燒需要消耗氧氣，這樣就能把罐頭瓶中的氧氣完全消耗，達(dá)到一個(gè)無(wú)氧的環(huán)境了?！甭?tīng)了小華的發(fā)言，教師發(fā)現(xiàn)了學(xué)生的想象力是相當(dāng)豐富的，今后的教學(xué)中要多提供訓(xùn)練學(xué)生思維的空間。

有的學(xué)生還提出不同綠豆做實(shí)驗(yàn)，或用較大的菜豆種子來(lái)做實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過(guò)學(xué)生們的一番思考，小文也找到了實(shí)驗(yàn)失敗的原因：由于綠豆種子小，因此只需要少量的氧氣就能萌發(fā);如果提供多些材料，或是嚴(yán)格控制單一變量，種子就可以萌發(fā)。最后全班學(xué)生達(dá)成共識(shí)：種子的萌發(fā)需要充足的空氣。

除此之外，教師還開展了系列的探究活動(dòng)，將萌發(fā)的種子移栽到花盆里，讓學(xué)生每天觀察并記錄幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育情況：幼苗從子葉脫落，到開始長(zhǎng)出幼葉;從植株長(zhǎng)高，到開花，最后結(jié)出了“豆角”。植物在學(xué)生細(xì)心呵護(hù)下茁壯成長(zhǎng)，學(xué)生不但觀察到種子萌發(fā)、生長(zhǎng)、開花、結(jié)果、死亡等不同階段，同時(shí)體會(huì)了關(guān)愛(ài)生命的情感，為最終深入理解綠色開花植物的生命周期的核心概念奠定了基礎(chǔ)。

案例分析：綠色開花植物的生命周期包括種子萌發(fā)、生長(zhǎng)、開花、結(jié)果、死亡等階段。這是課程標(biāo)準(zhǔn)中第四個(gè)主題生物圈中的綠色植物主題中的重要概念。教師怎樣才能使學(xué)生深入理解這一概念？帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)是最好的選擇。新課程標(biāo)準(zhǔn)的最大變化在于關(guān)注重要概念的學(xué)習(xí)，教師在概念教學(xué)時(shí)切忌讓學(xué)生死記硬背，而是用描述概念內(nèi)涵的方式來(lái)傳遞概念，這樣可以更好的圍繞生物學(xué)重要概念來(lái)組織并開展教學(xué)活動(dòng)，利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以更加有效地提高教學(xué)效益，有助于學(xué)生對(duì)于知識(shí)的深入理解和遷移應(yīng)用。在本節(jié)課中，教師通過(guò)讓學(xué)生不斷思考、不斷提問(wèn)、不斷解決問(wèn)題，流暢實(shí)施教學(xué)過(guò)程的時(shí)候，利用實(shí)驗(yàn)方法讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題，而不是灌輸給學(xué)生，在實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生懷疑、創(chuàng)新的精神，這也是新課標(biāo)提倡的科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分。

4 結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)很重要，不僅僅是由于實(shí)驗(yàn)本身的教育價(jià)值，或者實(shí)驗(yàn)過(guò)程中傳遞給學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)思維方式方法，而且教師借助實(shí)驗(yàn)課程的教育教學(xué)可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)生物學(xué)核心概念更直觀更深刻的理解。即實(shí)驗(yàn)是促進(jìn)學(xué)生對(duì)重要概念深刻理解的重要教學(xué)方式和手段，同時(shí)借助實(shí)驗(yàn)教學(xué)的直觀性和外顯性，教師還可以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力。教師從實(shí)驗(yàn)課程的角度培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)科素養(yǎng)，使他們能將生物知識(shí)學(xué)以致用，同時(shí)能將該方法遷移應(yīng)用到今后的學(xué)習(xí)中。教師要是都能很好地利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)這一法寶，可以讓生物新課標(biāo)中的重要概念在提高學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的邏輯性方面更加地綻放光彩。endprint