優(yōu)化生物實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

耿麗霞

摘要 結(jié)合生物課程標準的基本要求，對教材中的一些實驗進行了進一步優(yōu)化，優(yōu)化后的實驗使學(xué)生科學(xué)思維能力得到充分發(fā)展，對科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)起了重要作用。

關(guān)鍵詞 實驗教學(xué) 科學(xué)素養(yǎng) 課程標準

中圖分類號 G633.91

文獻標志碼 B

隨著課程改革的不斷深入，把科學(xué)素養(yǎng)落實到各個學(xué)科教學(xué)中已成為迫切的任務(wù)。生物科學(xué)素養(yǎng)是指一個人參加社會生活、經(jīng)濟活動、生產(chǎn)實踐和個人決策所需的生物科學(xué)概念和科學(xué)探究能力。生物學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，初中生物學(xué)包含了近50個不同的實驗。在實驗教學(xué)中注重對學(xué)生探究思維、動手能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，提高學(xué)生的自主分析、解決問題的能力是每一位初中生物教師在教學(xué)中的首要任務(wù)。因此，筆者根據(jù)生物科學(xué)素養(yǎng)的基本要求，對教材中的一些實驗進行了合理優(yōu)化，實踐表明，優(yōu)化后的實驗可操作性、體驗性大大提高，有效地提升了學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)。

1化難為易，激發(fā)探究熱情

“培養(yǎng)學(xué)生具有一定的探索精神”是新課程所倡導(dǎo)的基本目標之一。初中的生物學(xué)實驗范圍較廣，涉及到生物界的各個方面。在實驗過程中，實驗裝置的可操作性將直接影響實驗的效果和對學(xué)生探索熱情的培養(yǎng)。筆者通過提高實驗裝置的可操作性以降低實驗操作的難度，大大激發(fā)了學(xué)生的探究熱情。

例如，“釀制酒釀”是蘇教版八年級下冊第二十三章第一節(jié)“源遠流長的發(fā)酵技術(shù)”中的內(nèi)容。我國的發(fā)酵技術(shù)歷史悠久，是我國勞動人民智慧的結(jié)晶，讓學(xué)生了解發(fā)酵技術(shù)的原理很有必要。教材選用蒸熟的糯米和甜酒曲證明酒釀是酵母菌的發(fā)酵產(chǎn)物，酵母菌將糖類轉(zhuǎn)變?yōu)榫凭蛊渚哂歇氂械南銡狻５捎卺勚凭漆劤掷m(xù)時間較長、溫度不易控制等原因，學(xué)生不能真正獲得學(xué)習(xí)體驗。此外，該實驗無法證明酵母菌在發(fā)酵過程中產(chǎn)生了二氧化碳氣體?；谝陨蠁栴}，筆者將實驗裝置進行了優(yōu)化設(shè)計，取一個干凈的塑料瓶，向內(nèi)加入25～30°C的清水200mL，并加入適量綿白糖和酵母菌粉后靜置。在瓶口塞入置有Y型導(dǎo)管的軟木塞，導(dǎo)管一側(cè)系上小氣球，另一側(cè)連接軟管浸入盛有澄清石灰水的試管中，如圖1所示。

該裝置可讓學(xué)生直觀地看到小氣球慢慢的脹大，澄清的石灰水變渾濁的現(xiàn)象，從而證明酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生了二氧化碳氣體。此外，打開木塞可聞到酒精香氣，也證明了發(fā)酵過程中有酒精的產(chǎn)生。利用優(yōu)化設(shè)計后的實驗裝置，實驗操作簡便且耗時短，學(xué)生可獨立完成實驗，實驗效果明顯。另外，Y型導(dǎo)管可用三根吸管代替，礦泉水瓶較易獲取且攜帶方便，學(xué)生也可帶回家進行進一步的實驗探究。改進后的實驗極大地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更激發(fā)了學(xué)生勇于探究、敢于創(chuàng)造的科學(xué)熱情，讓學(xué)生在不斷的探究過程中提升科學(xué)素養(yǎng)。

2化抽象為具體，培養(yǎng)探究能力

瑞士教育心理學(xué)家皮亞杰曾說過：“知識來源于動作”。我國著名教育家陶行知先生也早在1927年便提出“行是知之始，知是行之成”的著名理論。這些都揭示了動手實踐和探究實踐的重要性。在初中生物實驗中，有些實驗材料有一定的安全風(fēng)險，且實驗原理較為抽象，初中生的抽象思維能力有限。因此，為了保證教學(xué)效果，降低學(xué)習(xí)風(fēng)險和難度，筆者改進實驗方法，并增設(shè)了自制生物模型的教學(xué)環(huán)節(jié)，化抽象為具體，放手讓學(xué)生自己去思考、去動手，培養(yǎng)了學(xué)生的探究能力。

例如，模擬“血型鑒定”實驗是蘇教版七年級下冊第十章第一節(jié)“血液和血型”第二課時的內(nèi)容。教材中的實驗需要用化學(xué)藥品模擬配置4種血液和2種標準血清。教參推薦的硝酸鉛、硝酸銀、氯化鋇等化學(xué)藥品，多數(shù)都有一定毒性。七年級學(xué)生尚未接觸化學(xué)學(xué)科，對化學(xué)藥品更不了解。從學(xué)生認知和安全的角度，對教材實驗進行了改進：

（1）模擬血型鑒定的過程：1準備4個燒杯，分別裝入等量的牛奶、質(zhì)量分數(shù)為10%的可溶性淀粉液、蒸餾水、淀粉液和牛奶（1∶1）。并分別在這四個燒杯上標注A型血、B型血、0型血、AB型血。用以上材料來模擬4種血型的待測樣品。2準備2個載玻片，其中一個玻片滴加稀碘液，標明“A標準血清”，另一個滴加檸檬汁和橙汁，標明“B標準血清”。用是否出現(xiàn)沉淀代表血液中出現(xiàn)的凝集現(xiàn)象。

（2）探究血液凝集的原理：利用黏土代替有毒的化學(xué)物質(zhì)，通過學(xué)生構(gòu)思、組裝、展示等，簡單清晰地表達人類A、B、O、AB血型的分類及鑒定原理，巧妙化解了教學(xué)難點。而且黏土制作的模型，可以重復(fù)使用，節(jié)約資源，如圖2所示。

教師引導(dǎo)學(xué)生利用身邊常見的材料模擬血型鑒定的過程，加深了學(xué)生對實驗現(xiàn)象的直觀體驗，提高了學(xué)生分析探究能力。同時，教師利用超輕黏土自制模型對血液凝集原理進行演示，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)創(chuàng)新思維

“培養(yǎng)學(xué)生具備一定的創(chuàng)新思維能力”是新課程倡導(dǎo)的重要目標之一。創(chuàng)新思維不僅可以幫助學(xué)生鞏固已有的學(xué)習(xí)經(jīng)驗，更重要的是能產(chǎn)生新穎的、打破常規(guī)的教學(xué)成果。同時，“注重與現(xiàn)實生活相聯(lián)系”也是新課程的基本理念之一。因此，筆者理論聯(lián)系實際，設(shè)計模擬實驗并實施，引導(dǎo)學(xué)生智慧思考，提高了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

例如，“細胞膜能控制物質(zhì)的進出”是蘇教版七年級上冊第三章第一節(jié)“植物細胞的結(jié)構(gòu)與功能”中的內(nèi)容。雖然，教材中對細胞膜結(jié)構(gòu)介紹不多，但在后續(xù)教學(xué)中細胞膜的功能出現(xiàn)的頻率非常高：小腸絨毛壁和毛細血管壁只有一層上皮細胞組成，只允許葡萄糖這樣的小分子物質(zhì)通過，不允許淀粉這樣的大分子物質(zhì)通過;在腎小球的濾過作用中，蛋白質(zhì)和血細胞這樣的大分子物質(zhì)不能濾過......學(xué)生只能從理論上認識，卻不能直觀地感受到細胞膜控制物質(zhì)進出的特點。如果教師能夠利用實驗，促進學(xué)生理論聯(lián)系實際，可以幫助學(xué)生理解細胞膜的功能，也符合“創(chuàng)新思維”的教學(xué)理念。因此，筆者設(shè)計了以下模擬實驗：1將生雞蛋一端輕輕敲裂，用鑷子剝出直徑約為2cm的圓口。倒去內(nèi)容物，并清洗干凈備用。向50mL小燒杯中倒入約40mL的白醋，用保鮮膜包住燒杯口，防止白醋揮發(fā)，留下約占雞蛋一半體積的空隙。最后將雞蛋放入小燒杯中，輕輕向下壓，大約使得一半雞蛋浸入白醋中，靜置一晝夜。2待雞蛋的卵殼變軟，只剩下白色的卵殼膜，洗凈備用。從開口端分別加入5mL質(zhì)量分數(shù)為10%葡萄糖溶液和質(zhì)量分數(shù)為0.5%的淀粉溶液，制備混合溶液，模擬細胞膜內(nèi)外的復(fù)雜環(huán)境。3向50mL小燒杯中加入約30mL的清水，讓卵殼膜全部浸入清水中，靜置40min。4將經(jīng)過卵殼膜交換后的溶液移至另一燒杯中待用，并做好標記。5取小燒杯中的液體滴加碘液進行淀粉鑒定。6取小燒杯中的液體用尿糖試紙檢測。用碘液鑒定燒杯中的液體時，可以看出淀粉沒有通過卵殼膜，說明大分子淀粉不能通過細胞膜。用尿糖試紙測試時，原本是清水的燒杯中出現(xiàn)了一定濃度的葡萄糖，說明葡萄糖分子可以透過細胞膜。通過模擬實驗，學(xué)生不僅對細胞膜的功能有了直觀、清晰的認識，而且培養(yǎng)了創(chuàng)新意識及分析、解決問題的能力。筆者選用生活中常見的雞蛋制作模擬細胞膜結(jié)構(gòu)，也讓學(xué)生體會到“知識源于生活”。

4結(jié)束語

初中生物實驗頗多，每個實驗都有其獨特的教學(xué)輔助作用。但教材中的實驗設(shè)計并非不可取代，教師要充分思考，智慧地開發(fā)利用身邊的器材和資源，創(chuàng)設(shè)新穎、有趣的實驗教學(xué)情境，讓學(xué)生的探究、動手、思維等多種能力得到有效的培養(yǎng)，進而提升科學(xué)素養(yǎng)。

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