例談初中生物學(xué)“科學(xué)探究”的教與學(xué)

章黎黎

摘要：生物課程中的科學(xué)探究是學(xué)生積極主動地獲取生物學(xué)知識，領(lǐng)悟科學(xué)研究方法而進(jìn)行的各種活動，通常包括：提出問題、作出假設(shè)、制定計劃、實施計劃和得出結(jié)論，常用的方法是對照實驗。本文以“探究種子萌發(fā)的環(huán)境條件”為例來談?wù)劇翱茖W(xué)探究”的教法與學(xué)法。

關(guān)鍵詞：科學(xué)探究;種子萌發(fā)的環(huán)境條件;對照實驗

義務(wù)教育階段生物學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的一門自然科學(xué)，實驗教學(xué)的開展效果，直接影響到學(xué)生知識技能和科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)。課堂教學(xué)是學(xué)校教育中進(jìn)行素質(zhì)教育的主渠道，根據(jù)現(xiàn)代教學(xué)理論的發(fā)展，教學(xué)方法體系的確定應(yīng)充分考慮兩個方面，一是教學(xué)的目標(biāo)及目標(biāo)具體化了的教學(xué)內(nèi)容，二是學(xué)生，是具有一定的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和情感態(tài)度的學(xué)生。具體地說，就是根據(jù)不同的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容，考慮學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)特點，明確科學(xué)素質(zhì)教育應(yīng)以學(xué)生為中心，充分發(fā)揮學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中的主體作用。本文以“探究種子萌發(fā)的環(huán)境條件”為例來談?wù)劤踔猩飳W(xué)“科學(xué)探究”的教學(xué)與學(xué)習(xí)。

現(xiàn)在正是碩果累累的秋季，許多植物都收獲了果實和種子。秋天的收獲源于春天的播種，春播時往往有許多需要注意的事項，例如：許多作物是在春天播種的，天寒地凍不適宜;播種前要往地里澆一些水，使土壤濕潤，如果剛下過一雨，就不用澆水了;但是過于潮濕也不適于播種，因為容易使種子霉?fàn)€;播種前還要通過耕和耙使土壤變得松軟。這其中就包含了種子萌發(fā)需要的環(huán)境條件：適宜的溫度、一定的水分、充足的空氣。

這些條件是不是種子萌發(fā)所需要的嗎？激發(fā)了學(xué)生的興趣和思考后，就應(yīng)該引導(dǎo)他們來進(jìn)行科學(xué)探究了。科學(xué)探究通常包括：提出問題、作出假設(shè)、制定計劃、實施計劃和得出結(jié)論。常用的科學(xué)探究方法之一——對照實驗，即設(shè)計諸多因素一致，只有某一因素不同，通過對照比較得出結(jié)論。

一、提出問題和作出假設(shè)：

這對學(xué)生來說很容易，即“種子萌發(fā)需要哪些環(huán)境條件？”（提出問題一般就是將要探究的內(nèi)容用一般疑問句的形式表述出來。）和“種子萌發(fā)需要適宜的溫度、一定的水分、充足的空氣?！保ㄗ鞒黾僭O(shè)就是對提出的問題給予觀點明確、表述完整的回答;假設(shè)可以是肯定的，也可以是否定的。）

二、制定計劃和實施計劃：

（1）、設(shè)計對照實驗的注意事項：

制定計劃時常常要設(shè)計對照實驗，這是一個難點?？商峁┮唤M參考裝置，讓學(xué)生觀察思考：這里們有對照實驗嗎？如果有的話，這組對照實驗可以探究什么問題？

學(xué)生回答有兩組對照實驗。1號種子和2號種子形成對照可以探究水分對種子萌發(fā)的影響;3號種子和2號種子形成對照可以探究空氣對種子的影響。顯然，學(xué)生沒有提到1號種子和3號種子可以形成對照實驗，那么它們可以嗎？為什么？當(dāng)然不能，因為它們獲得的水分和空氣都不同，變量不唯一！最后如果兩粒種子出現(xiàn)不同的結(jié)果就無法確定是哪個因素造成的，所以設(shè)計對照實驗要注意“變量唯一”。教師應(yīng)在此處通過板書等形式強調(diào)：“設(shè)計對照實驗的注意事項：1、變量唯一”。

這個裝置可以形成兩組對照實驗分別探究水分和空氣對種子萌發(fā)的影響。在我們的假設(shè)中，種子的萌發(fā)還需要適宜的溫度，這個裝置能形成對照實驗來證明嗎？如果不能，該如何改進(jìn)呢？ 根據(jù)學(xué)生討論出的設(shè)計方案，老師再提供一組參考裝置。這組裝置與原來那組裝置的設(shè)計基本上是完全一樣的，只是把它放在了0℃的環(huán)境中，讓學(xué)生比較這兩個裝置，說出左裝置和右裝置中哪些種子符合“變量唯一”這個要求？

學(xué)生很容易回答出1號和4號、2號和5號、3號和6號符合“變量唯一”的要求。那么，它們可以形成對照實驗嗎？引導(dǎo)學(xué)生分析出：2號和5號可以，1號和4號、3號和6號不行，因為1號和4號都沒有一定的水分，3號和6號都沒有充足的空氣，除變量以外的條件不適宜。對照實驗不僅變量要唯一，而且除變量以外的條件要相同且適宜。教師應(yīng)在此處通過板書等形式強調(diào)：“2、其它條件相同且適宜”。

三組對照實驗：1號和2號、3號和2號、4號和2號，分別可以探究水分、溫度、空氣對種子萌發(fā)的影響。如果一段時間以后2號種子萌發(fā)了，其它種子都沒有萌發(fā)，可以得出結(jié)論嗎？即“種子的萌發(fā)需要一定的水分、適宜的溫度和充足的空氣?！痹S多學(xué)生會給出肯定的答案，教師否定從而引發(fā)學(xué)生思考和討論——每組實驗都只有一粒種子，可能存在偶然性！例如：1號種子不萌發(fā)有可能是缺乏水分，也有可能是種子自身的原因。那么，有什么辦法可以避免偶然性呢？當(dāng)然是進(jìn)行重復(fù)試驗，比如每組都使用等量的、相同的種子，或者把上述實驗重復(fù)幾次。教師應(yīng)在此處通過板書等形式強調(diào)：“3、重復(fù)實驗”。

（2）、實驗組和對照組：

人教版初中生物學(xué)七年級上冊p89-90，設(shè)計方案中有三組對照實驗，每一組對照實驗的實驗組和對照組分別是幾號瓶？學(xué)生填寫表格：（1、2、3、4號瓶分別裝入等量的、相同的種子，1號瓶中不灑水，2、3號瓶中灑一點水使里面的紙變得潮濕，4號瓶中倒入較多的水使種子完全浸沒的水中。然后把1、2、4號瓶放到櫥柜中，3號瓶放到冰箱里）

讓學(xué)生通過實物投影儀等方式展示填好的表格并作出說明]：1號瓶和2號瓶形成對照，探究水分對種子萌發(fā)的影響，其中1號是實驗組、2號是對照組。3號瓶和2號瓶形成對照，探究溫度對種子萌發(fā)的影響，其中3號是實驗組、2號是對照組。4號瓶和2號瓶形成對照，探究空氣對種子萌發(fā)的影響，其中4號是實驗組、2號是對照組。如何區(qū)分實驗組和對照組？有什么規(guī)律嗎？一般情況下，自然、正常情況的為對照組，其它為實驗組。

實驗方案完成。播放課前錄制的視頻資料，生物興趣小組的同學(xué)實施了此方案。

三、實驗結(jié)果和實驗結(jié)論：

通過視頻學(xué)生看到了整個實驗的過程，要求根據(jù)最后呈現(xiàn)的畫面說出每組對照實驗的結(jié)果和結(jié)論，填寫如下表格：（視頻畫面：1、3、4號瓶種子沒有萌發(fā)，2號瓶種子萌發(fā)了）

實驗結(jié)果為1、3、4號瓶種子沒有萌發(fā)，2號瓶種子萌發(fā)了;實驗結(jié)論是種子的萌發(fā)需要一定的水分、適宜的溫度和充足的空氣?？茖W(xué)探究中得出實驗結(jié)果和實驗結(jié)論也是有方法的。實驗結(jié)果就是對實驗中看到的現(xiàn)象進(jìn)行直接的描述;實驗結(jié)論就是根據(jù)實驗結(jié)果回答之前提出的問題，要求觀點明確、表述完整。

教師進(jìn)一步質(zhì)疑：視頻中實驗小組的同學(xué)將1、2、4號瓶放進(jìn)櫥柜，3號瓶放進(jìn)冰箱，書上的方案也是這么要求的。3號瓶放進(jìn)冰箱是為了給一個不適宜的溫度，但是1、2、4號為什么一定要放進(jìn)櫥柜呢？櫥柜中也是常溫，為什么不直接放在環(huán)境中？

引導(dǎo)學(xué)生思考、討論出：冰箱和自然環(huán)境之間有兩個變量：溫度和光。如果把1、2、4號放在自然環(huán)境中，哪粒種子最后和3號出現(xiàn)不同結(jié)果就無法確定到底是溫度的原因還是光照的原因，因為變量不唯一。那么，種子的萌發(fā)到底需不需要光呢？這也要通過實驗來證明，組織學(xué)生討論設(shè)計實驗方案，并提供一組數(shù)據(jù)作為參考（即人教版初中生物學(xué)七年級上冊p94，課后練習(xí)第3題）。

（4）、補充資料：

研究發(fā)現(xiàn)，種子萌發(fā)的外界條件除了需要一定的水分、適宜的溫度和充足的空氣外，有時還需要一些其他條件。下表是蠶豆、煙草和莧菜的種子在見光和不見光條件下的發(fā)芽率，請根據(jù)該表數(shù)據(jù)回答，這三種種子的萌發(fā)與光照有什么關(guān)系。

學(xué)生能分析出：蠶豆種子的萌發(fā)與光照無關(guān);煙草種子、莧菜種子的萌發(fā)與關(guān)照有關(guān)。煙草種子的萌發(fā)需要光照，莧菜種子的萌發(fā)不需要光照。事實上，光照并不是所有種子萌發(fā)必須的條件。有的種子萌發(fā)需要光照，比如煙草種子，大多數(shù)種子的萌發(fā)不需要光照。所以，我們常常把種子埋在土壤里、見不到光，滿足了其它條件后種子也能萌發(fā)。

新編中學(xué)生物教學(xué)大綱指出：通過生物學(xué)知識的學(xué)習(xí)，要讓學(xué)生初步具有科學(xué)態(tài)度，掌握一些科學(xué)方法，要通過科學(xué)方法的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。通過補充資料引導(dǎo)學(xué)生探究種子萌發(fā)是否需要其它的環(huán)境條件，是在初中生物學(xué)實驗教學(xué)中，重視與加強對學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)，激發(fā)他們進(jìn)一步探究的興趣和能力。

當(dāng)今世界，科學(xué)探究的產(chǎn)物比比皆是，科學(xué)技術(shù)的成果滲透在我們身過各個角落，影響著每個人的生活。社會的科技化和科技的社會化要求每個人都應(yīng)該具有良好的科學(xué)素養(yǎng)，而具有一定科學(xué)素養(yǎng)的人才能夠在日常工作和生活中運用科學(xué)知識作出適當(dāng)?shù)臎Q策，能夠參與社會上牽涉到科學(xué)技術(shù)的重大問題的活動而不至于在科技的大潮中無所適從或迷失自我，所以初中生物學(xué)教師在教學(xué)中要借助實驗教學(xué)這塊得天獨厚的平臺，發(fā)展學(xué)生觀察、思考和探索的能力，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的熱愛科學(xué)的良好品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

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