在初中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有效構(gòu)建重要概念模式初探
——以蘇教版八年級“脊椎動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)”為例

（江蘇省南京市金陵中學(xué)溧水分校 江蘇南京 211200）

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》在教學(xué)建議中明確指出：加強(qiáng)和完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)，關(guān)注重要概念的學(xué)習(xí)。然而，在日常教學(xué)中，不少教師為了概念而概念，課堂索然無味或者空有熱鬧，忽略學(xué)生構(gòu)建重要概念循序漸進(jìn)的過程。生物學(xué)概念是在具體的生物學(xué)事實(shí)的基礎(chǔ)上抽象而來。因此，構(gòu)建概念的最佳途徑應(yīng)該讓學(xué)生自己動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)探究，挖掘事實(shí)，理解生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)而抽象概括出生物學(xué)規(guī)律，并由此初步建立生物學(xué)概念。那么在初中實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，如何循序漸進(jìn)有效的構(gòu)建生物學(xué)重要概念呢？筆者以“脊椎動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)”一節(jié)進(jìn)行嘗試，談?wù)勛约撼鯗\的做法。

1 教材分析

“脊椎動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)”是蘇教版八年級上冊第十七章第二節(jié)“動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)依賴于一定的結(jié)構(gòu)”的第二課時(shí)內(nèi)容。本節(jié)涉及的重要概念是：動(dòng)物因逃避敵害，爭奪食物和棲息地，完成繁殖所進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)，是在神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)的調(diào)節(jié)下，由骨骼、骨骼肌和關(guān)節(jié)共同完成。這一概念是動(dòng)物行為和動(dòng)物行為生理基礎(chǔ)概念建構(gòu)的前提，因此，學(xué)生對本節(jié)的重要概念的透徹理解極其關(guān)鍵。教材圍繞著這一重要概念主要安排了觀察脊椎動(dòng)物骨骼（豬骨骼）示意圖、觀察關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)、對照人的屈肘和伸肘示意圖觀察思考動(dòng)作如何完成等多個(gè)活動(dòng)。在教學(xué)過程中，合理處理這些活動(dòng)，讓學(xué)生循序漸進(jìn)的構(gòu)建、理解、應(yīng)用本節(jié)生物學(xué)重要概念，是實(shí)現(xiàn)本節(jié)教學(xué)目標(biāo)的關(guān)鍵所在。

2 教學(xué)目標(biāo)

（1）能用生物學(xué)術(shù)語完整地說出運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的組成及各組成器官與功能相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

（2）通過制作肌肉牽動(dòng)骨運(yùn)動(dòng)的模型和豬關(guān)節(jié)探究實(shí)驗(yàn)，理解運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原理，認(rèn)同“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”基本觀念。

（3）通過脫臼、骨折、肌肉拉傷等案例分析，關(guān)注運(yùn)動(dòng)安全，建立適度運(yùn)動(dòng)、科學(xué)健身的理念。

3 概念建構(gòu)的基本過程

3.1 創(chuàng)設(shè)情境，引入重要概念

教師播放剪輯視頻《動(dòng)物冬季運(yùn)動(dòng)會(huì)實(shí)況報(bào)道》，提出問題：視頻中參加運(yùn)動(dòng)的是更加高等的脊椎動(dòng)物，它們的運(yùn)動(dòng)不僅需要相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)器官，還需要有關(guān)運(yùn)動(dòng)的更高一級的結(jié)構(gòu)層次——運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的參與。這個(gè)系統(tǒng)有哪些器官組成？

設(shè)計(jì)意圖：有趣的情境能瞬間抓住學(xué)生的眼球，激發(fā)學(xué)生對重要概念的求知欲。教師通過精彩紛呈的運(yùn)動(dòng)會(huì)報(bào)道，在讓學(xué)生領(lǐng)略不同脊椎動(dòng)物獨(dú)特運(yùn)動(dòng)技能的同時(shí)，提出疑問，吸引了學(xué)生對脊椎動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)這一概念的有意注意，自然而然引出本節(jié)重要生物學(xué)概念——運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的組成。

3.2 微課演示，構(gòu)建重要概念

教師課前將牛蛙的后肢去皮，保留腓腸肌，剔除其余多余的肌肉，錄制演示實(shí)驗(yàn)微課視頻。具體操作：①用解剖針挑起腓腸肌，指出肌肉是附著在骨上的粉紅色的束狀結(jié)構(gòu)。②解剖針挑起腓腸肌的兩端，找出肌腱。肌腱是白色、有韌性的組織，它將肌肉與骨連在一起。③用手捏住蛙的后肢的外端，向內(nèi)外做伸縮運(yùn)動(dòng)。④解剖剪剪開骨與骨連接處，認(rèn)識(shí)關(guān)節(jié)的存在，并指認(rèn)腓腸肌兩端肌腱附著的位置。

學(xué)生觀看演示實(shí)驗(yàn)解決以下問題：①觀察肌肉的形態(tài)特點(diǎn)（觀察肌肉形狀、顏色等）；②尋找腓腸肌的兩端附著位置（肌肉附著在幾塊骨上），并在圖上圈出；③想一想運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)是由哪些器官組成。

設(shè)計(jì)意圖：本節(jié)教材安排的實(shí)驗(yàn)是觀察豬關(guān)節(jié)，為了讓學(xué)生對運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)有一個(gè)整體到局部的認(rèn)識(shí)，筆者考慮增加整體認(rèn)識(shí)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)組成的解剖實(shí)驗(yàn)。豬骨上的肌肉及附著位置不易觀察，故選擇較易觀察的材料——蛙的后肢。由于后面還需進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)觀察豬關(guān)節(jié)，考慮課堂時(shí)間有限和成本問題，本次延伸實(shí)驗(yàn)不太適合做學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，所以設(shè)置為演示實(shí)驗(yàn)。同時(shí)為了讓所有學(xué)生都能清晰觀察到實(shí)驗(yàn)過程，采用了微課形式展示演示實(shí)驗(yàn)。演示實(shí)驗(yàn)微視頻在實(shí)驗(yàn)材料不易獲取或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象稍縱即逝等較難開展的情況下可以輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，化抽象為直觀，實(shí)現(xiàn)思維可視化，幫助學(xué)生初步構(gòu)建重要概念。通過微課視頻，學(xué)生可以直觀認(rèn)識(shí)到蛙的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的組成及各組成器官的特點(diǎn)，幫助對抽象的概念建立直觀的印象，初步構(gòu)建運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)組成這一重要概念。

3.3 實(shí)驗(yàn)探究，理解重要概念

學(xué)生自主學(xué)習(xí)關(guān)節(jié)各結(jié)構(gòu)組成，每四人一組，按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)進(jìn)行豬關(guān)節(jié)觀察實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后組內(nèi)分析、討論關(guān)節(jié)各結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及存在意義。

教師指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)：①上下扳動(dòng)，感受關(guān)節(jié)的靈活度；②用剪刀剪開關(guān)節(jié)囊，拉一拉關(guān)節(jié)囊，感受其韌性；③摸一摸關(guān)節(jié)軟骨表面，感受關(guān)節(jié)腔的滑度；④解剖針戳一戳骨與軟骨，對比骨與軟骨的硬度；⑤將標(biāo)有關(guān)節(jié)各結(jié)構(gòu)的標(biāo)簽貼到相應(yīng)位置。

學(xué)生得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：關(guān)節(jié)頭和關(guān)節(jié)窩的表面有一層光滑的軟骨，可以減小骨與骨之間的摩擦。另外，關(guān)節(jié)囊的內(nèi)表面還能分泌滑液，像潤滑油一樣，因此關(guān)節(jié)才比較靈活。而關(guān)節(jié)囊又能牢固地把相鄰兩骨連接起來，外面再加上堅(jiān)韌的韌帶，更增加了關(guān)節(jié)的牢固性。

智能電網(wǎng)，也就是實(shí)現(xiàn)了智能化的電網(wǎng)。目前對于智能電網(wǎng)的運(yùn)用，從我國的現(xiàn)狀來看，主要運(yùn)用在特高壓電網(wǎng)網(wǎng)架的建設(shè)工作上，組織協(xié)調(diào)各級的電網(wǎng)，并將高科技技術(shù)和現(xiàn)代化信息融入到現(xiàn)有的電網(wǎng)技術(shù)當(dāng)中，形成一套功能上非常完善的智能化電網(wǎng)系統(tǒng)。智能電網(wǎng)系統(tǒng)在發(fā)生故障的時(shí)候能夠及時(shí)的進(jìn)行修復(fù)，并能夠讓故障發(fā)生形成的損失達(dá)到最小，讓經(jīng)濟(jì)損失有效的降低。

設(shè)計(jì)意圖：在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可通過觀察、分析、歸納等一系列過程，理解生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)而抽象概括出生物學(xué)規(guī)律，并初步建立生物學(xué)概念。教師應(yīng)該盡可能地創(chuàng)造條件，讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)探索。本環(huán)節(jié)中，學(xué)生需要在自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)自主開展實(shí)驗(yàn)，這樣對觀察、解剖、比較都有了明確的方向。在每一步操作過程中，學(xué)生可以得出相應(yīng)的結(jié)論，在每一個(gè)結(jié)論的基礎(chǔ)上再進(jìn)行下一個(gè)實(shí)驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的逐步指導(dǎo)，學(xué)生一層一層地探究和體驗(yàn)，逐步獲得相關(guān)的知識(shí)，從而加深對關(guān)節(jié)既牢固又靈活這一概念的認(rèn)識(shí)和理解。

3.4 模擬體驗(yàn)，強(qiáng)化重要概念

3.4.1 體驗(yàn)屈肘和伸肘的運(yùn)動(dòng)

學(xué)生把手臂高高伸起，進(jìn)行屈肘和伸肘動(dòng)作，歸納參與該運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。學(xué)生感受：在屈肘時(shí)，肱二頭肌收縮，同時(shí)肱三頭肌舒張；伸肘時(shí)，肱二頭肌舒張，同時(shí)肱三頭肌收縮的不同狀態(tài)。

3.4.2 制作肌肉牽動(dòng)骨的模型

以硬紙板模擬骨骼、橡皮筋模擬肌肉、釘子固定模擬肌腱附著位置，學(xué)生分組制作模型（圖1），模擬屈肘和伸肘運(yùn)動(dòng)過程。教師啟發(fā)思考：在運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生過程中，骨骼肌、骨和關(guān)節(jié)的作用分別是什么？

設(shè)計(jì)意圖：制作模型并操作模型體驗(yàn)運(yùn)動(dòng)的過程就是對概念遷移和再應(yīng)用的過程，既可以強(qiáng)化學(xué)生對重要概念的理解，也是檢測學(xué)生對重要概念的理解過程。因此，學(xué)生制作模型和體驗(yàn)運(yùn)動(dòng)，既鞏固了脊椎動(dòng)物運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)組成的概念，突出重點(diǎn)，又幫助直觀認(rèn)識(shí)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生原理，促進(jìn)理解概念，突破難點(diǎn)。除此以外，這兩個(gè)活動(dòng)設(shè)置更為主要的意義在于有助于學(xué)生關(guān)注自身的結(jié)構(gòu)，激發(fā)對如何保護(hù)自己，如何在運(yùn)動(dòng)中不受傷害等方面應(yīng)用的求知欲。強(qiáng)化概念和檢驗(yàn)概念理解的最佳途徑就是將概念用于生活，服務(wù)于生活，這也是教學(xué)的最終目的。

3.5 連線生活，應(yīng)用重要概念

教師提供一組生活材料，啟發(fā)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解釋日常生活現(xiàn)象。具體材料如下：

資料二：足球天才西塞在一場比賽中脛骨骨折，無法運(yùn)動(dòng)，遺憾告別賽場。醫(yī)生認(rèn)為發(fā)生骨折后，不要急于搬動(dòng)病人，應(yīng)立即請專業(yè)人員固定骨折部位。

資料三：著名運(yùn)動(dòng)員劉翔由于跟腱受傷，導(dǎo)致缺席兩屆奧運(yùn)會(huì)，醫(yī)生認(rèn)為應(yīng)禁止傷者站立或走動(dòng)，最好趴著伸直腳尖后固定受傷部位。

教師引導(dǎo)學(xué)生分析材料，認(rèn)識(shí)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的前提是運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的完整，同時(shí)幫助學(xué)生建立適度運(yùn)動(dòng)、科學(xué)健身的理念。

設(shè)計(jì)意圖：由于重要概念是以學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ)建立起來的理性認(rèn)識(shí)，因此要讓學(xué)生在體驗(yàn)中學(xué)習(xí)，在體驗(yàn)中感受，特別是一些與他們自身有關(guān)的知識(shí)。這樣他們對知識(shí)的理解會(huì)更加深刻，也更有利于今后的運(yùn)用。像這樣將理論應(yīng)用到實(shí)踐，讓學(xué)生對概念有更深刻的認(rèn)識(shí)的同時(shí)，提高學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，形成對概念的遷移與運(yùn)用的能力，這也是生物課堂教學(xué)的根本所在。

3.6 繪制概念圖，歸納重要概念

教師用概念圖（圖2）列出本節(jié)課的重要概念，并且和學(xué)生一起歸納小結(jié)。

設(shè)計(jì)意圖：概念圖既可以將眾多的生物學(xué)概念直觀地呈現(xiàn)，利于學(xué)生進(jìn)行知識(shí)整合，在頭腦中形成知識(shí)框架，完善認(rèn)知結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步將概念落到實(shí)處；又可以評價(jià)學(xué)生對本節(jié)重要概念的理解和掌握，以便于教師判斷教學(xué)目標(biāo)達(dá)成情況。

4 教學(xué)反思

本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)是脊椎動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的組成，難點(diǎn)在于豬關(guān)節(jié)的觀察實(shí)驗(yàn)。在以往的教學(xué)中，大多數(shù)教師采用的策略是通過直接向?qū)W生展示圖片和視頻，總結(jié)出脊椎動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。學(xué)生學(xué)習(xí)的過程是灌注式，更多的仍是通過死記硬背把結(jié)果記下來，對學(xué)生科學(xué)思維和科學(xué)探究素養(yǎng)的提升有限，也不能讓學(xué)生深切感受到結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念。所以，教師在進(jìn)行教學(xué)時(shí)，應(yīng)注重學(xué)生內(nèi)在概念的形成，讓學(xué)生去探究、去感受，小組再研討得出結(jié)論逐步形成概念。在教學(xué)設(shè)計(jì)的最后，教師讓學(xué)生在學(xué)案中獨(dú)立完成脊椎動(dòng)物運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)概念圖，然后分享交流。這是一個(gè)總結(jié)提升的過程，既能培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)語言表達(dá)能力，又能考查這節(jié)課的教學(xué)效果，相應(yīng)的生命觀念和社會(huì)責(zé)任也滲入其中，讓學(xué)生在潛移默化中受到影響。