人教版初中生物學教材實驗分析

蔡靚雯

摘? 要 對人教版初中生物教材中所涉及實驗的欄目進行分析和分類，對實驗的整體編排以及具體內(nèi)容展開全面分析，并對教材中實驗的設計緣由進行充分分析，總結出該教材有利于學生學習的優(yōu)點、缺點，同時提出建議，以期改進及完善。

關鍵詞 教材;初中生物學;科學探究能力;實驗;創(chuàng)新能力;生物學素養(yǎng)

中圖分類號：G633.91? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）03-0059-04

0 前言

課程標準中明確提出在初中階段學生要通過學習發(fā)展實驗操作能力以及科學探究能力，并在實驗中鍛煉合作能力，習得創(chuàng)新能力，鞏固所學知識等。教材是學生與知識能力之間的橋梁，學生通過教材獲得開展實驗的基礎知識，了解實驗儀器及用具等，同時在開展實驗過程中又能進一步鞏固知識、發(fā)散思維。可見，實驗在教材中扮演著越來越重要的角色。本文以《義務教育生物學課程標準（2011年版）》中的內(nèi)容為指導依據(jù)，開展教材實驗分析。

1 人教版初中生物學教材實驗的編排

人教版初中生物學教材中設置了不同的實驗欄目，各個欄目各有特點，所要培養(yǎng)的能力也不完全相同，對學生各方面能力的發(fā)展起到積極的促進作用。教材中安排科學探究實驗的欄目包括觀察與思考、探究、課外實踐、調查、演示實驗、實驗、技能訓練、設計、制作、模擬制作、模擬探究、擬定計劃、模擬實驗等共13個欄目，這些欄目對初中生物學教材十個主題內(nèi)容的呈現(xiàn)各有側重，并非每個欄目都涵蓋這些主題，是根據(jù)知識內(nèi)容、學生的認知發(fā)展順序以及各個主題對學生能力培養(yǎng)的主要方向而進行設計安排的。該教材依據(jù)學生的邏輯發(fā)展順序、知識難易程度以及知識點的相關性等，將課程標準中的十個主題編寫為七個單元，并且依據(jù)每個單元所要獲得的知識與能力安排了不同的實驗欄目。現(xiàn)對人教版初中生物學教材中設置的實驗欄目及其數(shù)量進行歸納，如表1所示。

由表1可知，該教材在“生物圈中的綠色植物”“生物圈中的人”“生物圈中的其他生物”“生物圈中生命的延續(xù)和發(fā)展”這四個單元中設置了較多的實驗欄目，觀察與思考、技能訓練、實驗、探究、課外實踐這幾個欄目設置的頻數(shù)較高。設置最多的欄目為觀察與思考，共31個，占總數(shù)的28%;其次為技能訓練欄目，共21個，占總數(shù)的19%;實驗欄目15個，占總數(shù)的14%;探究欄目14個，占總數(shù)的13%;課外實踐欄目11個，占總數(shù)的10%。

該教材所設的觀察與思考欄目目的在于激發(fā)學生通過細致觀察感性材料，如圖片視頻、教師準備的教具模型或實物等，在思考問題的同時進行合作交流，促進學生主動建構知識，完善知識體系，將感性認識上升為理性認識，符合初中生的心理邏輯順序。但是，該教材中觀察與思考欄目所設置的實驗大多需要在課上進行。如第五單元“生物圈中的其他生物”第一章要求學生觀察水族箱或燒杯中的水螅的身體結構及其捕食水蚤的過程。該觀察實驗如若讓學生課后進行則難以達到預期效果，并且該欄目中“觀察鯽魚”“觀察青蛙”等實物觀察存在不可控性，觀察圖片則較易進行。

技能訓練欄目設置有關能力的習得，如發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、作出假設、區(qū)分事實和觀點、設計實驗、比較、推理、測量和計算等能力，對學生將要習得的技能進行專門強化，體驗到技能與能力的獲得。

實驗及模擬實驗欄目多是讓學生動手實踐，如“練習使用顯微鏡”等，致力于讓學生能學以致用、動手操作，將知識應用于實踐，并在教師指導下完成實驗，培養(yǎng)合作能力，所鍛煉的生物學素養(yǎng)較為全面。

探究及模擬探究欄目是在具體情境下，讓學生通過體驗科學探究的過程，如提出問題、作出假設、制訂計劃、實施計劃、得出結論、表達和交流，培養(yǎng)科學探究能力、獨立解決問題能力以及發(fā)散思維，幫助學生形成正確的科學態(tài)度[1]。設計了如“測定種子的發(fā)芽率”實驗，并給予進行實驗的相關知識（檢測裝置、不同種子萌發(fā)溫度、發(fā)芽率計算公式），引導學生自主進行探究并討論。

課外實踐是讓學生在家、社區(qū)、校園、公園等區(qū)域進行實踐活動，讓學生在課后通過對課上所學知識的應用，體驗到知識的應用性，感受到應用知識的自我滿足感，同時培養(yǎng)生命觀念及社會責任[2]，如“為你的家人量血壓”。

人教版初中生物學教材中還設置了演示實驗，目的在于通過教師的操作或教師指導學生參與實驗，讓學生了解實驗過程，觀察實驗現(xiàn)象。演示實驗欄目設置的實驗往往具有一定的操作難度及危險性，最好安排教師操作，能有效規(guī)避風險，如“種子萌發(fā)放出了什么氣體”這樣的實驗。

調查欄目所設實驗如“調查校園、公園或農(nóng)田的生物種類”等，則多為鍛煉學生的合作能力、處理分析信息能力和語言表達能力等。

設計及擬定計劃多是在本節(jié)知識學習之后呈現(xiàn)，是書本知識在日常生活中的運用及體現(xiàn)，有利于培養(yǎng)學生的生命觀念及社會責任，如“為家長設計一份午餐食譜”等。

制作及模擬制作是讓學生自己動手制作用于實驗的材料，通過對原材料的處理及工具的使用，考查學生實踐操作能力，培養(yǎng)學生細心及耐心的品質，如“制作孢子印”“制作動物細胞模型”等。該教材的實驗部分通過設置不同的欄目進而培養(yǎng)學生不同的生物學素養(yǎng)，其中科學探究能力以及科學思維的培養(yǎng)是該教材實驗編排的重點內(nèi)容。

2 人教版初中生物學教材實驗的分類

根據(jù)不同的分類標準，中學生物學實驗有著不同的分類，從生物學學科特點看，生物學實驗可分為形態(tài)學實驗、解剖學實驗、生理學實驗和分類學實驗等;從教學活動的特點看，可以將生物學實驗分為觀察實驗、驗證性實驗、探究性實驗及設計和制作實驗等[3]。但人教版初中生物學教材中有關實驗的欄目較多，且實驗的數(shù)量以及類型頗豐，每個欄目中的不同實驗的類型也不盡相似，不局限于以上兩種分類。實驗是學生內(nèi)化知識的重要途徑之一，為了較好地研究和分析該教材中相關實驗是否有利于促進知識點的學習，以及該實驗的設計緣由，現(xiàn)將人教版初中生物學教材中的有關實驗按課程標準的內(nèi)容進行分類，并將其在教材中的單元分布進行歸納整理，如表2所示。

由表2可知，該教材注重觀察及科學探究能力的培養(yǎng)，同時關注學生動手操作能力和合作精神的培養(yǎng)，科學探究活動滲透到教材的不同部分[4]。其中，數(shù)量最多的實驗類型為探究類實驗，共25個，占總數(shù)的49%;其次為觀察類實驗，共13個，占總數(shù)的25%;再次為實習和研究性課題，共10個，占總數(shù)的20%;驗證實驗和實作練習分別為一個和兩個，分別占總數(shù)的2%和4%。

“生物和生物圈”是初中生物學的開篇，也是學生接觸生物學的開始，教材中所編寫的知識內(nèi)容大部分是與生命及其生活環(huán)境息息相關的，是學生日常生活能夠接觸到的。該單元中設置了探究及調查實驗，借助學生從日常生活中積累的前科學經(jīng)驗過渡到生物學知識的原理，并在開展實驗過程中增進學生的團隊合作意識，培養(yǎng)其科學思維。

“生物體的結構層次”的知識內(nèi)容圍繞細胞展開，細胞概念較為抽象，不容易理解，為了使其更加直觀而有利于學生對知識的學習，教材中設置了許多觀察實驗，如“觀察人的口腔上皮細胞”“觀察植物細胞臨時裝片”等。在實驗選材方面也選擇容易獲得且容易觀察的材料，如人的口腔上皮用牙簽輕刮即可獲得。通過實驗，學生的顯微鏡使用技能也獲得鍛煉，有利于學生對細胞結構層次的理解。

“生物圈中的綠色植物”介紹了植物的生長、代謝及其在生物圈中的作用等內(nèi)容，是學生較難理解的內(nèi)容。教材中設置了許多探究及觀察實驗，如“觀察種子的結構”“探究種子萌發(fā)的條件”等，都是植物的結構和功能相聯(lián)系的實驗。再如“觀察葉片結構”的實驗，通過讓學生獲得感性材料，再與植物進行蒸騰作用相聯(lián)系，既符合學生認知心理，通過實驗又能有效理解知識內(nèi)涵。本單元設置演示實驗有利于情境創(chuàng)設，培養(yǎng)學生的發(fā)散思維。

“生物圈中的人”的內(nèi)容雖與學生息息相關，但是所涉及的人體的消化、呼吸、血液循環(huán)、廢物排出及神經(jīng)調節(jié)等內(nèi)容難以用肉眼直接觀察。教材中設置了許多探究實驗，如“饅頭在口腔中的變化”，通過探究過程，了解食物的消化原理及其過程。在神經(jīng)調節(jié)部分，教材在實驗上選擇了常見的材料，通過現(xiàn)象明顯、簡單有趣的實作練習如“膝跳反射”等，激發(fā)學生的學習興趣，把觀念上較難理解的現(xiàn)象用直觀的形式表現(xiàn)出來，有利于學生對知識的理解。

“生物圈中的其他生物”由于知識內(nèi)容豐富，涵蓋范圍廣，且實驗材料皆較難獲得，于是本單元在實驗設置上多采用探究實驗，如“探究小鼠走迷宮獲取食物的學習行為”“探究鳥適于飛行的形態(tài)結構特點”等。通過假設的方式，促使學生主動去調查資料，去總結結論，形成科學思維，有利于知識的獲得。此外通過制作米酒等實踐，還能促進知識遷移以及技能的獲得。

“生物圈中生命的延續(xù)和發(fā)展”主要包括生物的生殖及發(fā)育、遺傳與變異以及達爾文的自然選擇學說。生殖及發(fā)育這一知識點與學生的生活聯(lián)系較密切，教材主要通過觀察感性材料，激發(fā)學生的學習欲望。在遺傳與變異這部分，由于有關遺傳的概念較新鮮陌生且比較抽象，于是教材在實驗設置上多采用探究實驗。如通過“花生果實大小的變異”這一探究實驗，通過假設得論的方式，將抽象的概念形象化，有利于學生的理解。

“健康地生活”單元介紹了疾病及其免疫的內(nèi)容，在學習相關知識時，教材利用該知識與學生自身防護息息相關的特點，安排了較多的探究以及研究性課題。如“探究酒精或煙草浸出液對水蚤心率的影響”，讓學生形成遠離煙酒的生命觀念，并通過“調查當?shù)爻Ｒ姷膸追N傳染病”及參觀禁毒展覽等實習與研究性課題，達到本單元主題“健康地生活”所要傳遞的健康、自律的生活觀。

可以看出，實驗作為知識點的重要組成部分，是重要的教學內(nèi)容。人教版初中生物學四本教材中所設置的實驗種類豐富，符合學生的認知發(fā)展且充分結合生活實際，是該教材的一大特色，說明該教材十分注重科學探究，注重知識的探究過程，并且有相當大的篇幅引導學生進行探究活動，給學生提供了較多的探究實踐機會，培養(yǎng)學生的科學探究能力。

3 人教版初中生物學教材實驗的不足與建議

隨著基礎教育改革的不斷深入，初中生物學實驗教學也凸顯了其重要性，在實驗的數(shù)量及形式上都有所增加，但仍是基礎教育的薄弱之處[5]，教材在實驗的安排和設置上也有不足。現(xiàn)將其不足進行總結歸納，并提出改進建議。

首先，人教版初中生物學實驗所需實驗材料有較明顯的季節(jié)依賴性及地區(qū)差異。如“觀察葉片的結構”實驗中采用蠶豆葉片，蠶豆是適合在春秋季節(jié)播種的植物，如果在夏冬季節(jié)則種子很難發(fā)芽，而該實驗按照教學進度一般在12月份，蠶豆葉就較難獲得。又如“綠葉在光下制造有機物”實驗以天竺葵作為材料，天竺葵在冬季溫度低的環(huán)境下容易凍傷，不適合北方地區(qū)或寒冷地區(qū)進行實驗。再如“制作并觀察植物細胞臨時裝片”實驗采用洋蔥作為觀察材料，而在廣東地區(qū)沒有食用洋蔥或者種植洋蔥的習性，市面上很難買到，用其作為實驗材料確有難處。因此，筆者建議采用一年中四季皆能生長的作物，并且能提供多種實驗材料以供選擇。

其次，實驗操作復雜，存在不可控性，較難達到預期效果。如“觀察小魚尾鰭內(nèi)血液的流動”實驗中選擇的是血色素較少的魚尾鰭，而且小魚容易在實驗中窒息或折騰致死，影響實驗效果。筆者建議換成生命力較為頑強的環(huán)節(jié)動物如蚯蚓等。

最后，教材中部分實驗裝置較為煩瑣復雜，不易操作。如驗證“綠葉在光下制造有機物”，探究“種子萌發(fā)放出了什么氣體”“胸廓變化與呼吸的關系”“制作米酒”等實驗中所需的實驗儀器較多，酒精燈、火柴、玻璃管、試管、蒸鍋、燃氣等的使用容易涉及安全問題，教師在實際教學過程中不敢輕易讓學生嘗試，達不到教材所預期的實驗效果。筆者認為，這類實驗可以教師演示、學生參與討論的方式進行，以規(guī)避風險。

4 結語

本文對人教版初中生物學的實驗部分進行了分析，梳理了該教材實驗與知識點之間的聯(lián)系，指出其不足之處并提出改進建議。通過深入分析發(fā)現(xiàn)，人教版初中生物學教材實驗涵蓋了對知識技能和情感態(tài)度的培養(yǎng)，若是能在教學中進一步升華體現(xiàn)則效果更佳，但物無盡美，該教材實驗所存在的不足之處也是不容忽視的。相信隨著基礎教育改革的不斷深化，初中生物學實驗會在完善中進一步發(fā)揮其教育作用。■

參考文獻

[1]梁盼.中美初中生物教材實驗部分的比較研究[D].哈爾濱：哈爾濱師范大學，2017.

[2]楊麗君.人教版初中生物學新舊教材實驗部分的比較研究[D].新疆：石河子大學，2019.

[3]劉恩山.中學生物學教學論[M].北京：高等教育出版社，2009.

[4]白赫.法國初中物理教材結構分析[D].天津：天津師范大學，2014.

[5]駱禮林.初中生物實驗優(yōu)化與創(chuàng)新[D].長沙：湖南師范大學，2017.