周穎 蘇州工業(yè)園區(qū)婁葑學(xué)校
實驗教學(xué)中往往出現(xiàn)秩序混亂、實驗?zāi)繕瞬幻鞔_、分析不透徹等情況,不僅降低了教學(xué)效果,還對師生情緒、習(xí)慣養(yǎng)成等產(chǎn)生負面影響。教師應(yīng)順應(yīng)新課標核心素養(yǎng)的提出,圍繞生物新課標包含生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任4 個方面的核心素養(yǎng)目標,優(yōu)化實驗教學(xué)的設(shè)計和實施,凸顯出實驗教學(xué)的作用和地位。
一個科學(xué)概念往往需要從大量豐富的事實依據(jù)來演繹歸納而生成。人類認識活動,總是先接觸到個別事物,而后推及一般,又從一般推及個別,如此循環(huán)往復(fù),使認識不斷深化。實驗是探索事實獲取實證的重要途徑,在實驗中選用多種材料,有助于學(xué)生認知生命現(xiàn)象的普遍規(guī)律和概念的最后生成。
例1:探究光合作用的系列實驗:天竺葵是首選實驗材料,其實驗效果也確實很好,但天竺葵一方面難覓,一方面葉片少,一個年級一二十個班短時間損耗很多,有時連剛長出的小葉片都難逃“毒手”,最后就光禿禿只剩枝條,很難養(yǎng)活到第二年再用。在實踐中嘗試使用青菜葉、銅錢草、一串紅等相對常見、葉片多、易養(yǎng)活、成本低的植物作為實驗材料的補充,意外發(fā)現(xiàn)效果不亞于天竺葵,同時增加了學(xué)生的參與面,最關(guān)鍵的是讓學(xué)生認識到:光合作用是綠色開花植物普遍進行的生理作用,從而為生成光合作用的重要概念做好積累和鋪墊。
例2:觀察花的結(jié)構(gòu):教材中取材桃花,桃花本身品種繁多,碧桃是校園里的常見樹種,而碧桃花多數(shù)為重瓣花,對辨認花的結(jié)構(gòu)有影響,紫葉李、垂絲海棠等花型雖小,五臟俱全且分明,可以考慮部分替代桃花,這樣就避免“啃食”一個品種,也為學(xué)生總結(jié)“花的一般結(jié)構(gòu)”做了極好的鋪墊。
例3:驗證綠葉在光下吸收二氧化碳的實驗中,檢驗二氧化碳可用兩種試劑:澄清石灰水或溴麝香草酚藍(BTB)溶液。通過實踐操作,地生植物通入澄清石灰水效果明顯,用足夠大的密封塑料袋來替代廣口瓶,分別設(shè)置:甲:盆栽植物+透明密封袋+大號黑色塑料袋;乙:盆栽植物+透明密封袋;丙:空的透明密封袋。均放置在光下2 小時,用漏斗在密封袋一側(cè)開小口注入適量澄清石灰水,可取得理想的實驗效果。通過實踐還發(fā)現(xiàn)用水生植物金魚藻做這個實驗也方便易行,用三支試管加入等量已吹氣的BTB 溶液,其中甲乙試管內(nèi)放入適量金魚藻,丙試管內(nèi)不放,甲試管用黑紙包住,均在光下靜置2 小時,甲、丙試管BTB 溶液仍然呈黃色,乙試管變成藍色。通過并列式實驗的設(shè)置,學(xué)生容易獲得豐富的“綠葉在光下吸收二氧化碳”的事實,從而從廣泛的事例中得出結(jié)論、生成概念。
科學(xué)探究是研究生命科學(xué)的基本方法,是未來公民在創(chuàng)新型社會中從事生產(chǎn)和生活應(yīng)具備的能力,實驗是科學(xué)探究的重要途徑,設(shè)置遞進式實驗,引導(dǎo)學(xué)生循序漸進,深入探索,不斷培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力。
例1:測定植物的蒸騰作用:設(shè)置到戶外在完整的植株上做對照實驗,如在桂花、香樟等樹上選用粗細相近、位置相仿的兩根枝條,一枝去葉,一枝留葉,各套上透明塑料袋扎口。對科學(xué)實驗而言,模擬自然環(huán)境或直接在真實環(huán)境中的實驗更富客觀性,就如袁隆平院士常在田間地頭做實驗一樣。此設(shè)計為探究植物蒸騰作用的主要部位是葉。在上述實驗的基礎(chǔ)上進一步設(shè)置對照實驗:選用相似的葉片,分別在上、下表皮及上下表皮涂上凡士林,以探究葉上下表皮蒸騰作用強度的差異,進一步明確蒸騰作用的主要結(jié)構(gòu)是葉表皮的氣孔。
例2:鑒定食物的主要成分:巧用蘿卜,可以同時鑒定水、維生素C、無機鹽三種物質(zhì)的存在:先用蘿卜擠壓出汁液,鑒定出含有水;再吸取一滴蘿卜汁液滴在載玻片上,用酒精燈加熱烘烤至干,留下的結(jié)晶物質(zhì)說明含有無機鹽;最后在滴加碘液變藍紫色的米飯上滴加蘿卜汁,藍紫色褪去則鑒定含有維生素C。學(xué)生分工合作,一物三用,層層遞進,饒有趣味。大大提高了實驗效率,優(yōu)化了實驗效果。
例3:觀察水中的小生物:實驗設(shè)計首先出示兩張不明生物的載玻片,要求學(xué)生先觀察后對照模式圖進行判斷。設(shè)置懸念,并以觀察比較的方式引領(lǐng)學(xué)生認知,巧妙化解了學(xué)生盲目觀察費時費力的情況。
實驗是學(xué)習(xí)生物學(xué)的重要方法,但實驗本身不是教學(xué)目的,重要的是要引導(dǎo)學(xué)生操作實驗、觀察現(xiàn)象,收集數(shù)據(jù),分析現(xiàn)象和數(shù)據(jù),悟出結(jié)論,在系列環(huán)節(jié)的訓(xùn)練中,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法和習(xí)慣,習(xí)得科學(xué)工作的基本范式。應(yīng)用圖表于實驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析中,大大提高分析的透徹度和清晰度。
例1:驗證綠葉在光下吸收二氧化碳:有甲乙丙三個裝置,其中有兩個變量:光和綠色植物,暨包含兩個對照實驗,乙是公共的對照組,學(xué)生容易將兩個結(jié)論混為一談,且容易思維定勢,出現(xiàn)并不從實驗現(xiàn)象去分析結(jié)論的情況。此時可用表格來梳理現(xiàn)象、引導(dǎo)分析,輔以板書生成,真正落實學(xué)生在探究過程中體悟科學(xué)思想與方法的初衷。
例2:探究種子萌發(fā)的外界條件:以柱形圖列出各條件下的萌發(fā)率,學(xué)生根據(jù)圖表分析得出:種子萌發(fā)需要適量的水、適宜的溫度等條件,而光照、無機鹽的條件不是必要條件,至于空氣是否是必要條件,還要通過討論做進一步探究。
例3:觀察霉菌:可以選取多種地方及食材上的實驗材料,如面包饅頭、發(fā)芽的花生、醬油瓶口、衣服皮靴等。從生活入手,就地取材,實驗中觀察多種霉菌形態(tài)結(jié)構(gòu),并從調(diào)查中獲知霉菌與人類生活生產(chǎn)的密切關(guān)系,提高辯證思維能力,同時為學(xué)生樹立科學(xué)生活觀念打下基礎(chǔ)。
社會責(zé)任是所有學(xué)科都需要聚焦的核心素養(yǎng),生物學(xué)課程中的“社會責(zé)任”具有鮮明的學(xué)科特征,是指基于生命科學(xué)的基本認識,參與個人生活與社會事務(wù)討論,做出科學(xué)解釋和判斷,解決問題的擔(dān)當和能力。實驗教學(xué)中有意滲透人文教育,細節(jié)處理使之成為學(xué)生個人成長和社會進步的正能量。
例1:探究魚類適應(yīng)水中生活的特征:教材中已經(jīng)刪去了解剖的環(huán)節(jié),教師要引導(dǎo)學(xué)生展開充分的思考和討論,設(shè)計出對魚傷害最小的實驗方案,培養(yǎng)學(xué)生尊重生命、善待生命的意識。同理,探究螞蟻的覓食行為,探究蚯蚓適應(yīng)土壤中生活的特征等實驗,不僅要制止學(xué)生實驗中玩弄小動物的行為,而且要教育學(xué)生在實驗過程中善待生命,結(jié)束后將動物放歸自然等。
例2:模擬皮膚是一道保護屏障,模擬傳染病的傳播途徑,模擬探究煙草、酒精對人體健康的危害等:教材設(shè)置模擬實驗本身體現(xiàn)了人文關(guān)懷的思想,教師要加強對模擬對象的分析引導(dǎo),在細節(jié)中滲透衛(wèi)生保健常識,促進學(xué)生形成科學(xué)生活的觀念和習(xí)慣。
例3:探究某種環(huán)境污染對生物的影響:此類實驗建議教師結(jié)合當?shù)貙嶋H問題開展,如模擬不同濃度的酸雨對植物種子萌發(fā)的影響等,引導(dǎo)學(xué)生在實驗操作和分析中形成正確的生態(tài)意識,參與力所能及的環(huán)境保護活動。
實驗教學(xué)是發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)的重要陣地,是學(xué)生自主學(xué)習(xí)豐富探索體驗的平臺,心理教育學(xué)認為:“告訴我,我會忘記;分析給我聽,我可能記住;如果讓我參與,我就會真正理解?!睂W(xué)生上到實驗課的興奮程度也證實了這一點,學(xué)生親自參與實驗,主動思考分析,實驗教學(xué)才能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。因此,教師要扎實推進實驗設(shè)計的優(yōu)化,吸引學(xué)生更主動地參與實驗的設(shè)計、實施、改進和分析,逐步達成樹立生命觀念、形成科學(xué)思維、養(yǎng)成探究習(xí)慣,擔(dān)當社會責(zé)任等學(xué)科核心素養(yǎng)的教育目標。